Вопросы о спиральном галактическом оружии

У меня есть 2 вопроса, связанных со спиральными галактиками.

Во-первых, как сформировалось оружие? Почему звезды накапливаются в этих конкретных областях? И во-вторых, почему они все еще целы?

Внутренние части рук должны вращаться быстрее, чем внешние части, поэтому, несомненно, они растянутся и больше не будут напоминать руки, а будут просто диском вокруг центра галактики.

На самом деле, звезды и туманности, составляющие спиральное плечо, лишь временно являются частью этого спирального рукава. Спиральные рукава больше похожи на звуковые волны, где отдельные частицы движутся вокруг более или менее неподвижного положения. (Посмотрите, например, на анимацию продольных волн от Дана Рассела , красные точки немного смещаются влево и вправо вокруг стационарного положения). Пыль, газ и звезды движутся навстречу или удаляются от другого так же, как продольные волны. Там, где пыль, газ и звезды сближаются (и, следовательно, где плотность увеличивается), можно видеть спиральные рукава, поскольку все больше звезд находятся близко друг к другу, увеличивая яркость в этом положении в галактике.

Этот эффект, кроме того, значительно увеличивается, потому что повышенная плотность пыли и газа в спиральном рукаве приводит к образованию протозвезд. Самые яркие звезды сжигают свою энергию так быстро, что они прекратят свое существование даже до того, как продольная волна (спиральная рука) прошла. Эти очень яркие звезды существуют только в течение небольшой части своего орбитального периода вокруг центра галактики и только тогда, когда они находятся в спиральном рукаве. Подавляющее большинство звезд существует гораздо дольше, но они также намного тусклее и вносят незначительный вклад в общую яркость галактики.

Это заставляет спиральные рукава быть намного ярче, чем остальная часть диска, где также существует много звезд. Но их вряд ли можно увидеть, поскольку они намного тусклее.

Конечно, звезды не вращаются вокруг стабильного положения в галактике (как красные точки в волновой анимации), но следуют своим собственным орбитам вокруг центра галактики. Иногда немного быстрее, а иногда немного медленнее, в зависимости от положения относительно спиральных рукавов.

Поскольку спиральные рукава являются волнами, не имеет значения, что звезды вблизи центра движутся быстрее, чем звезды на краю. Это просто означает, что они будут частью спирального рукава в течение более короткого периода времени.

Чтобы добавить к отличному ответу Дьедонне, я хотел бы сказать, что спиральные ветви действительно очень заметны только в синей части спектра (массивные звезды имеют тенденцию быть голубыми и недолговечными), тогда как в инфракрасных диапазонах волн, например, спиральные ветви появляются только в виде умеренной избыточной плотности 10-20%.

Некоторые галактики имеют прозрачные ветви, намотанные почти на 360 или даже больше ( спирали великого дизайна ), но большинство спиральных ветвей намного короче и менее четкие. На самом деле многие галактики имеют только так называемые хлопьевидные спиральные рукава, которые похожи на короткие куски спиральных рукавов по всей галактике, но которые не могут быть связаны в один большой когерентный спиральный узор.$^\circ$

Ситуация с Млечным не так ясна, так как у нас нет внешнего обзора, и измерение точных расстояний до объектов в Млечном пути, как известно, сложно. Мы надеемся, что спутник ESA Gaia даст нам более точную картину.