Zichlik to'lqin nazarayasi

Hubble, Spitzer va GALEX kosmik teleskoplari ma'lumotlarini birlashtirgan M81 spiral galaktikasining tasviri.

Zichlik to'lqinlari nazariyasi yoki Lin-Shu zichlik to'lqinlari nazariyasi 1960-yillarning o'rtalarida CC Lin va Frank Shu tomonidan spiral galaktikalarning spiral qo'l tuzilishini tushuntirish uchun taklif qilingan nazariyadir. Lin-Shu nazariyasi uzoq umr ko'radigan kvazstatik spiral struktura (QSSS gipotezasi) g'oyasini taqdim etadi. Ushbu gipotezada spiral naqsh ma'lum bir burchak chastotasida (naqsh tezligi) aylanadi, galaktik diskdagi yulduzlar esa galaktika markazigacha bo'lgan masofaga qarab boshqa tezlikda aylanmoqda. Galaktikalarda spiral zichlikdagi to'lqinlarning mavjudligi yulduz shakllanishiga ta'sir qiladi, chunki galaktika atrofida aylanayotgan gaz siqilib, vaqti-vaqti bilan zarba hosil qilishi mumkin. Nazariy jihatdan, global spiral naqshning shakllanishi to'lqinlarning o'zaro ta'siridan farqli o'laroq, o'z-o'zidan tortishish natijasida kelib chiqqan yulduz diskining beqarorligi sifatida qaraladi. Nazariyaning matematik formulasi, shuningdek, Saturn halqalari kabi boshqa astrofizik disk tizimlariga kengaytirildi.

Galaktik spiral qo'llar

Spiral galaktika qo'llarini tushuntirish.

Simulation of a Galaxy with a simple spiral arm pattern. Although the spiral arms do not rotate, the galaxy does. If you watch closely you will see stars moving in and out of the spiral arms as time progresses.

Dastlab, astronomlarda spiral galaktikaning qo'llari moddiy ekanligi haqida fikr bor edi. Biroq, agar shunday bo'lganida, qo'llar tobora qattiqroq o'ralgan bo'lar edi. Chunki, galaktika markaziga yaqinroq bo'lgan materiya galaktikaning chetidagi materiyadan tezroq aylanadi. Qo'llar bir necha orbitadan keyin galaktikaning qolgan qismidan farq qilib bo'lmaydigan bo'lib qoladi. Bu o'rash muammosi deb ataladi. Shundan so'ng, bu mavzuga qiziqish oshgan.

Lin va Shu 1964 yilda qo'llar tabiatan moddiy emasligini, aksincha, katta yo'ldagi tirbandlikka o'xshash zichroq joylardan iborat ekanligini taklif qildi. Mashinalar tirbandlikdan o'tadi: uning o'rtasida mashinalar zichligi oshadi. Biroq, tirbandlikning o'zi sekinroq harakat qiladi. Galaktikada yulduzlar, gaz, chang va boshqa komponentlar zichlik to'lqinlari bo'ylab harakatlanadi, siqiladi va keyin ulardan tashqariga chiqadi.

Aniqroq aytganda, zichlik to'lqinlari nazariyasi "turli radiusdagi yulduzlar orasidagi tortishish" o'rash deb ataladigan muammoni oldini oladi va aslida spiral naqshni saqlaydi.

Qo'llarning aylanish tezligi quyidagicha aniqlanadi $\Omega _{gp}$, global naqsh tezligi. (Shunday qilib, ma'lum bir inertial bo'lmagan mos yozuvlar tizimi ichida, qaysi da aylanadi $\Omega _{gp}$, spiral qo'llar dam olishda ko'rinadi). Qo'llardagi yulduzlar markazdan ma'lum masofada bo'lsa ham, har doim ham harakatsiz bo'lishi shart emas. $R_{c}$, korotatsiya radiusi, yulduzlar va zichlik to'lqinlari birgalikda harakat qiladi. Bu radius ichida yulduzlar tezroq harakatlanadi ( $\Omega >\Omega _{gp}$ ) spiral qo'llarga qaraganda yulduzlar sekinroq harakat qiladilar ( $\Omega <\Omega _{gp}$ ). M -qurolli spiral uchun markazdan R radiusdagi yulduz chastota bilan struktura bo'ylab harakatlanadi. $m(\Omega _{gp}-\Omega (R))$ . Shunday qilib, yulduzlar orasidagi tortishish spiral strukturani saqlab qolishi mumkin, agar yulduz qo'llari orqali o'tish chastotasi epitsiklik chastotadan kamroq bo'lsa, $\kappa (R)$, yulduzdan. Bu shuni anglatadiki, uzoq muddatli spiral struktura faqat Lindbladning ichki va tashqi rezonansi (mos ravishda ILR, OLR) o'rtasida mavjud bo'ladi, ular radiuslar sifatida belgilanadi, shunday qilib: $\Omega (R)=\Omega _{gp}+\kappa /m$ va $\Omega (R)=\Omega _{gp}-\kappa /m$, mos ravishda. OLR dan o'tganda va ILR ichida spiral qo'llardagi qo'shimcha zichlik yulduzlarning epitsiklik tezligidan ko'ra tez-tez tortiladi va yulduzlar "spiral zichlik kuchayishini kuchaytiradigan" tarzda reaksiyaga kirisha olmaydi va harakat qila olmaydi.