Spiral galaksiler şüphesiz evrendeki en güzel yapılardan biridir. Bir model altında spiral yapı, spiral yoğunluk dalgaları tarafından oluşturulur. Bir diğerinde, gelgit etkileşimleri ile indüklenirler. Dobbs ve ark. Tarafından Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimlerinde yayınlanmak üzere kabul edilen yeni bir makalede araştırılan bu yaklaşımdır. Özellikle, yazarlar, büyük tasarım spirali M51'deki spiral kolların yapısını yeniden yaratmak için gelgit kuvvetlerinin modellenmesini kullanmaya çalıştılar.
Etkileşimi modellemek için, M51'inkine benzer bir kütle dağılımı (bir diske, çıkıntıya ve haloya bölünmüş) olan basit bir galaksi modeliyle başladılar. Başlangıçtaki galaksileri başlangıçta spiral yapıdan arınmıştı, ancak “yıldızlardaki yerçekimi kararsızlıkları [Not: galaktik gazın aksine. Bireysel yıldızlarda değil.] Çok kollu "ve düzensiz bir spiral yapı (flokülent spiral olarak bilinir) üretir. Bu topaklı doğa ilk olarak Toomre tarafından 1964 tarihli bir makalede tahmin edildi ve o zamandan beri birçok kez simüle edildi. Dobbs’un ekibi daha sonra 2003 yılında Theis ve Spinneker'in önceki simülasyonları tarafından türetilen yörünge parametreleri boyunca daha küçük galaksiyi (NGC 5195) temsil etmek için bir nokta kaynağı tanıttı.
İlk 60 milyon yıl boyunca, önemli yeni yapı kanıt değildi. Disk, yaklaşan arkadaştan dolayı bir miktar bozulma gösterdi, ancak yeni spiral yapı ortaya çıkmadı. Ancak, simülasyonun başlamasından 120 milyon yıl sonra, galaksinin yanına en yakın olan bir sarmal kolun ipuçları oluşmaya başlar ve 180 milyon yıl boyunca, iki belirgin "büyük tasarım" spiral kolu galaksinin yüzüne hakim olur 15.000 ışıkyılı kapsamaktadır.
Ama kollar dayanamayacak kadar iyiydi. 240 milyon yılına kadar, silahlar sadece yoldaşın çekim kuvvetleri yörüngesinde çekilirken galaksinin gazını çoban gibi göreceğinden sadece 6.500 ışıkyılı kadar uzanıyor. 300 milyon yıl sonra, sarmal kollar tekrar büyüdü ve çift M51 / NGC 5195 sisteminin mevcut durumuna oldukça benzer görünüyor.
Yazarlar, simülasyonlarının gözlemlenen galaksi ile ortak olduğu birkaç özelliğe dikkat çekiyor. Yoldaşın galaksiye ilk yaklaştığı tarafta, bir kolda (soldaki resimde A olarak etiketlenmiş) bir “bükülme” not ederler. Başka bir benzerlik, yine tam konumlandırma farklı olmasına rağmen (B etiketli) spiral kollardan birinin bölünmesidir.
Yazarların yaptığı bir başka karşılaştırma, zaman içinde çeşitli kol modellerinin (1 kol, 2 kol, 3 kol, vb.) Güçlü yönleri (veya genliği) idi. İki silahlı paternin en baskın olduğunu buldular, ancak mekanikten, asla tam olarak ele alınmayan altta yatan yüksek silahlı yapıların olduğunu belirlediler. Ancak bu yüksek silahlı kalıplar geldi kapat 2 kol spiralinin gücüne. Yazarlar, bunun henüz yayın için hazırlanmamış bir çalışmada M51'i inceleyen başka bir grubun gözlemsel bulguları ile uyumlu olduğunu belirtmektedir.
Ancak, bazı farklılıklar da vardır. Gerçek gözlemlerde muadili olmayan (C etiketli) simüle edilmiş M51'den genişletilmiş bir gaz tüyü. Gerçek gözlemler, eşlik eden galaksinin önünde, simülasyonda aynı derecede bulunmayan büyük miktarlarda gaz göstermektedir (D etiketli). Son olarak, gerçek gözlemler, M51’in arkadaşlarına en yakın kollarında gözle görülür bir düzleşme olduğunu göstermektedir. Yine, bunlar simülasyonda görünmez. Yazarlar tutarsızlıkların, NGC 5195'in genişletilmiş bir gövde yerine bir nokta kaynağı olarak aşırı basit modellenmesinden veya gerçek sistemle karşılaştırıldığında başlangıç parametrelerinde küçük farklılıklardan kaynaklanabileceğini ileri sürmektedir.
Bu farklılıklar ile bile, yazarlar etkileşim modellemelerinin spiral yapısının, en azından bu durumda, büyük olasılıkla NGC 5195 tarafından M51 üzerindeki gelgit etkileşiminin bir sonucu olduğunu göstermektedir. Spiral yoğunluk dalgalarının muhtemelen değil suçlu, diğer çalışmalar galaksi için tutarlı bir “desen hızı” belirleyememiştir (desen hızı, tutarlı bir yapı olarak görülürse kolların döneceği açısal hızdır). Bunun yerine gözlemler, kolların farklı yarıçaplarda farklı desen hızlarına sahip olması gerektiğini gösterdi.
Her ne kadar çalışmaları herşey sarmal yapı, yoldaşlarla gelgit etkileşimlerinden oluşur, bu çalışma, bu tür yoldaşlara ve spesifik olarak M51'e sahip olacak birçok gökadada olasılık için güçlü bir durum oluşturur. Ayrıca, simülasyonlar gelgit kaynaklı bu kolların geçici bir fenomen olduğunu da ortaya koyuyor. Sabit bir hızları olmadığından, niyet yavaş yavaş rüzgarlar ve etkileşim ilerledikçe galaksiler daha da bozulur ve sonunda birleşir.
(Kağıttan görüntü üretme izni ve birkaç noktada açıklama için Claire Dobbs'a teşekkürler.)
