计算机模型有助于解释为什么磁盘星系最终看起来相似

爱荷华州立大学的柯蒂斯·斯特雷克（Curtis Struck）和IBM布鲁斯·艾尔梅格林（Bruce Elmegreen）正在研究星系如何从左侧的笨拙示例演变为右侧的平滑示例。斯隆数字天空调查提供的图像。

在一项新发表的研究中，研究人员详细介绍了他们如何开发和使用模拟星系演化的计算机模型来帮助解释为什么所有盘状星系最终看起来都一样。

爱荷华州埃姆斯市–发生在各种扁平的盘状星系中，无论它们是大，小，孤立还是拥挤在星团中。它们全都从不规则，团块状的外观中生长出来，它们的恒星看起来也具有相同的光滑外观，可以预见的是，它们从明亮的中心到暗淡的边缘逐渐消失。

或者，正如爱荷华州立大学的天文学家柯蒂斯·斯特雷克（Curtis Struck）在研究摘要中写道：“在星系盘中，童年时期的伤痕和青春期的斑点随着时间的流逝而逐渐消失。”

但是，这是怎么发生的呢？

斯特拉克（Struck）是物理学和天文学教授，他研究银河系演化并撰写了2011年的《银河系碰撞》一书。他说，已经提出了一些解释，但大多数解释只涵盖了某些类型的银河系。对于相似的盘状星系的亮度几乎是普遍的和指数式的衰减，还没有任何解释。

为了找到解释，Struck和位于纽约约克敦高地的IBM托马斯·沃森研究中心的研究科学家Bruce Elmegreen建立了模拟星系演化的计算机模型。而且他们认为，他们发现了年轻星系的不规则，结块结构的引力有根本的答案。

他们在《天体物理学杂志快报》在线发表的论文《恒星散射产生的指数银河盘》中报告了他们的发现。

Struck和Elmegreen的论文基于最简单的可能星系模型，该模型仍包含所有基本要素：剃刀般薄的圆盘和受巨大团块引力作用的绕行恒星。

“我们专注于团块，”斯特雷克说。“我们认为年轻的星系盘的结块结构可能是其自身擦除和平滑的通用亮度分布的原因。”

Struck说模型显示情况就是如此。这些星际气体团块和新恒星的引力改变了附近恒星的轨道。在某些情况下，这些变化是显着的，将恒星散布在远离其原始轨道和近乎圆形轨道的位置。

随着时间的流逝，从圆形轨道到椭圆形轨道的散射会导致从银河系中心到边缘的亮度平滑下降。

我们正在谈论很多时间：“这个过程需要几亿年到几十亿年，” Struck说。

这些发现是否与哈勃太空望远镜和大型地面望远镜（使天文学家能够看到遥远星系中年轻而结块的结构）提供的数据相符？

“是的，它们确实适合观察到的返回数据，” Struck说。

斯特里克还说，还有更多工作要做，以解释老式圆盘星系平稳平稳消失的奥秘。Struck和Elmegreen将逐步在其模型中添加更多物理过程，以了解更多复杂性如何影响他们对恒星散射基本过程的发现。

斯特雷克说，即便如此，目前的模型还是为老式磁盘星系的普遍出现提供了很好的解释。

他说：“如果存在一些干扰，星系中会有一些团块，那么您最终将获得这种平滑的轮廓。”

出版物：布鲁斯·埃米尔格林（Bruce G. Elmegreen）和柯蒂斯·斯特雷克（Curtis Struck），“恒星散射产生的指数银河盘”，2013年，ApJ，775，L35； doi：10.1088 / 2041-8205 / 775/2 / L35

研究报告的PDF副本：来自恒星散射的指数银河盘

图像：斯隆数字天空调查