Galaksi spiral tidak diragukan lagi salah satu struktur paling indah di alam semesta. Di bawah satu model, struktur spiral dibuat oleh gelombang kepadatan spiral. Di lain, mereka diinduksi oleh interaksi pasang surut. Ini adalah pendekatan yang dieksplorasi dalam sebuah makalah baru oleh Dobbs et al., Yang diterima untuk publikasi dalam Pemberitahuan Bulanan Royal Astronomical Society. Secara khusus, penulis berusaha menggunakan pemodelan gaya pasang surut untuk menciptakan kembali struktur lengan spiral pada spiral desain besar, M51.
Untuk memodelkan interaksi, mereka mulai dengan model galaksi sederhana dengan distribusi massa (dipecah menjadi cakram, tonjolan, dan lingkaran cahaya) mirip dengan yang untuk M51. Galaksi awal mereka awalnya bebas dari struktur spiral, tetapi “ketidakstabilan gravitasi di bintang-bintang [Catatan: sebagai lawan dari gas galaksi. Tidak dalam bintang individual.] Menghasilkan struktur spiral multi-lengan ”dan tambal sulam (dikenal sebagai spiral flokulan). Sifat flokulan ini pertama kali diprediksi dalam makalah 1964 oleh Toomre dan telah disimulasikan berkali-kali sejak itu. Tim Dobbs kemudian memperkenalkan sumber titik untuk mewakili galaksi yang lebih kecil (NGC 5195) di sepanjang parameter orbital yang diperoleh oleh simulasi Theis dan Spinneker sebelumnya pada tahun 2003.
Selama 60 juta tahun pertama, struktur baru yang signifikan bukanlah bukti. Disk menunjukkan beberapa gangguan karena pendamping yang mendekat, tetapi tidak ada struktur spiral baru yang muncul. Namun, pada 120 juta tahun sejak dimulainya simulasi, petunjuk lengan spiral di sisi galaksi yang paling dekat dengan rekannya mulai terbentuk dan pada 180 juta tahun, dua lengan spiral "desain besar" yang menonjol mendominasi wajah galaksi. , mencakup lebih dari 15.000 tahun cahaya.
Tapi lengannya terlalu bagus untuk bertahan. Pada 240 juta tahun, lengan hanya membentang hingga 6.500 tahun cahaya hanya karena gaya gravitasi dari rekannya tampaknya menggembalakan gas galaksi saat ditarik di orbitnya. Pada 300 juta tahun, lengan spiral telah tumbuh lagi dan pasangan ini terlihat sangat mirip dengan keadaan sekarang dari sistem M51 / NGC 5195.
Para penulis mencatat beberapa fitur simulasi mereka memiliki kesamaan dengan galaksi yang diamati. Di sisi tempat pendamping pertama kali mendekati galaksi, mereka mencatat "ketegaran" di satu lengan (diberi label sebagai A dalam gambar di sebelah kiri). Kesamaan lainnya adalah pemisahan dari salah satu lengan spiral meskipun, sekali lagi, posisi yang tepat berbeda (berlabel B).
Perbandingan lain yang penulis buat adalah dengan kekuatan (atau amplitudo) dari berbagai pola lengan (1 lengan, 2 lengan, 3 lengan, dll ...) dari waktu ke waktu. Mereka menemukan bahwa dua pola bersenjata adalah yang paling dominan, tetapi dari mekanika, mereka menentukan ada dasar struktur bersenjata yang lebih tinggi yang tidak pernah sepenuhnya diambil. Namun, pola-pola bersenjata yang lebih tinggi ini memang datang Menutup dengan kekuatan spiral 2 lengan. Para penulis mencatat bahwa ini konsisten dengan temuan pengamatan kelompok lain yang mempelajari M51 dalam sebuah karya yang belum siap untuk dipublikasikan.
Namun, ada juga beberapa perbedaan. Gumpalan gas diperpanjang dari M51 yang disimulasikan yang tidak memiliki padanan dalam pengamatan aktual (berlabel C). Pengamatan aktual menunjukkan sejumlah besar gas di depan galaksi pendamping yang tidak hadir pada tingkat yang sama dalam simulasi (berlabel D). Terakhir, pengamatan nyata menunjukkan perataan lengan M51 yang paling dekat dengan pendamping. Sekali lagi, ini tidak muncul dalam simulasi. Para penulis menyarankan perbedaan mungkin karena pemodelan NGC 5195 yang terlalu sederhana sebagai sumber titik alih-alih tubuh yang diperluas, atau sedikit perbedaan dalam parameter awal jika dibandingkan dengan sistem yang sebenarnya.
Bahkan dengan perbedaan-perbedaan ini, penulis menyarankan bahwa pemodelan interaksi mereka menunjukkan bahwa struktur spiral, setidaknya dalam kasus ini, kemungkinan besar merupakan hasil interaksi pasang surut pada M51 oleh NGC 5195. Mereka juga mencatat bahwa gelombang kerapatan spiral kemungkinan besar tidak pelakunya karena penelitian lain belum dapat menentukan "kecepatan pola" yang konsisten untuk galaksi (kecepatan pola adalah kecepatan sudut di mana lengan akan berputar jika dilihat sebagai struktur yang koheren). Sebaliknya, pengamatan menunjukkan bahwa lengan harus memiliki kecepatan pola yang berbeda pada jari-jari yang berbeda.
Meskipun pekerjaan mereka tidak menyarankan itu semua struktur spiral dibentuk oleh interaksi pasang surut dengan sahabat, karya ini membuat kasus yang kuat untuk kemungkinan di banyak galaksi yang akan memiliki sahabat seperti itu dan M51 secara khusus. Selain itu, simulasi juga mengungkapkan bahwa senjata yang diinduksi secara tidal ini adalah fenomena sementara. Karena mereka tidak memiliki kecepatan tetap, mereka akan perlahan-lahan berakhir dan saat interaksi berlangsung, galaksi akan semakin terdistorsi dan akhirnya bergabung.
(Terima kasih kepada Claire Dobbs untuk izin mereproduksi gambar dari kertas serta klarifikasi pada beberapa poin.)
