Dlaczego galaktyki mają ramiona?

Kilka lat temu zacząłem grać w grę o nazwie Kerbal Space Program (KSP), a moje zrozumienie tego, jak faktycznie działają orbity, dramatycznie wzrosło. Z powodu KSP patrzyłem na zdjęcie galaktyki ze spiralnymi ramionami i coś uderzyło mnie jako bardzo dziwne. Gwiazdy znajdujące się bliżej powinny krążyć wokół centrum galaktyki szybciej niż gwiazdy znajdujące się dalej, a to rozmywałoby te linie gwiazd, dopóki nie byłyby już rozpoznawalne. Dzieje się tu coś dziwnego!

Dlaczego więc galaktyki mają ramiona? Co łączy te gwiazdy razem?

Zauważyłem, że wszystkie galaktyki są rozmazane i bulwiaste, jak sądzę, że reszta powinna wyglądać. A co jeśli cała ta masa obracająca się wokół wspólnego centrum wypacza przestrzeń wokół niego, jak woda spływająca zlewu, a to wypaczanie jest tym, co chwyta materię / gwiazdy w linie.

orbit galaxy

— Hal Clark
źródło

Witamy na wymianie stosów astronomii i świetne pierwsze pytanie! W rzeczywistości był to bardzo nierozwiązany problem w astronomii przez bardzo długi czas, więc nie jesteście sami, zastanawiając się nad tym.

— zephyr

Wydaje mi się, że dawno temu czytałem coś, że odpowiedź leży w interakcji z ciemną materią i / lub ciemną energią. Mogę się mylić. Podobnie jak ty, jestem bardzo zielony, jeśli chodzi o astronomię i astrofizykę. Jestem zwykłym laikiem z naturalną ciekawością. Nawet nie grałem w KSP (chociaż widziałem kilka filmów KSP na YouTube w przeszłości). Jestem pewien, że ktoś mądrzejszy ode mnie tutaj może to wyjaśnić lub obalić. Mogą nawet rzucić jedno z tych fajnie wyglądających, absurdalnie skomplikowanych równań, które ty lub ja nie będziemy mieli pojęcia, co to znaczy.

— iMerchant,

Możliwy duplikat Dlaczego zdjęcia Drogi Mlecznej wyglądają jak spirala?

— James K

@zephyr dzięki za punkt. Po przeprowadzeniu niektórych badań wydaje mi się, że aby orbita keplerowska działała tak, jak zakładałem, wszystkie gwiazdy w galaktyce musiałyby znajdować się w strefie wpływu supermasywnej tylnej dziury, którą nie są. Więc tak, to założenie było największym problemem. Będę musiał przejść przez ten sposób myślenia.

— Hal Clark,

Podobne pytanie z ładną odpowiedzią tutaj: astronomy.stackexchange.com/questions/6232/…

— userLTK

Zwykłe wyjaśnienie ramion spiralnych obejmuje fale gęstości . Ruch w postaci premii prowadzi do naprzemiennego gromadzenia się materii (zwiększania formowania się gwiazd) i rozprzestrzeniania się. Podobnie jak samochody na zatłoczonej drodze, gwiazdy przemieszczają się z czasem w regionach o większej lub mniejszej gęstości. Przewidywane rozmazywanie rotacyjne jest znane jako „problem uzwojenia”. Ten artykuł Scientific American zawiera trzy wyjaśnienia profesjonalnych astronomów.

— Mike G.
źródło

Uważam ten artykuł za bardzo bardzo interesujący. Dzięki za post. Nie wiedziałem, że przypadkiem natknąłem się na jeden z najciekawszych bieżących tematów astronomicznych.

— Hal Clark,

To naprawdę tylko gaz, który wpada w ramiona, prawda? To, co widzimy, tworzą młode duże gwiazdy. Większość z nich przechodzi w supernowe i znika, zanim opuści regiony o wysokiej gęstości w ramionach. Niewidzialne małe gwiazdy są równomiernie rozmieszczone w dysku galaktycznym, nie koncentrując się na ramionach. Dobrze?

— LocalFluff,

@LocalFluff - Nie, w ogólnej populacji starszych gwiazd występują również fale gęstości, chociaż nie są one tak silne jak ramiona spiralne gazu.

— Peter Erwin,