Zichlik toʻlqin nazarayasi

Hubble, Spitzer va GALEX kosmik teleskoplari maʼlumotlarini birlashtirgan M81 spiral galaktikasining tasviri.

Zichlik toʻlqinlari nazariyasi yoki Lin-Shu zichlik toʻlqinlari nazariyasi 1960-yillarning oʻrtalarida CC Lin va Frank Shu tomonidan spiral galaktikalarning spiral qoʻl tuzilishini tushuntirish uchun taklif qilingan nazariyadir.^[1]^[2] Lin-Shu nazariyasi uzoq umr koʻradigan kvazstatik spiral struktura (QSSS gipotezasi) gʻoyasini taqdim etadi.^[1] Ushbu gipotezada spiral naqsh maʼlum bir burchak chastotasida (naqsh tezligi) aylanadi, galaktik diskdagi yulduzlar esa galaktika markazigacha boʻlgan masofaga qarab boshqa tezlikda aylanmoqda. Galaktikalarda spiral zichlikdagi toʻlqinlarning mavjudligi yulduz shakllanishiga taʼsir qiladi, chunki galaktika atrofida aylanayotgan gaz siqilib, vaqti-vaqti bilan zarba hosil qilishi mumkin.^[3] Nazariy jihatdan, global spiral naqshning shakllanishi toʻlqinlarning oʻzaro taʼsiridan farqli oʻlaroq, oʻz-oʻzidan tortishish natijasida kelib chiqqan yulduz diskining beqarorligi sifatida qaraladi.^[4] Nazariyaning matematik formulasi, shuningdek, Saturn halqalari kabi boshqa astrofizik disk tizimlariga^[5] kengaytirildi.

Galaktik spiral qoʻllar

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 qoʻllari moddiy ekanligi haqida fikr bor edi. Biroq, agar shunday boʻlganida, qoʻllar tobora qattiqroq oʻralgan boʻlar edi. Chunki, galaktika markaziga yaqinroq boʻlgan materiya galaktikaning chetidagi materiyadan tezroq aylanadi.^[6] Qoʻllar bir necha orbitadan keyin galaktikaning qolgan qismidan farq qilib boʻlmaydigan boʻlib qoladi. Bu oʻrash muammosi deb ataladi. Shundan soʻng, bu mavzuga qiziqish oshgan.

Lin va Shu 1964 yilda qoʻllar tabiatan moddiy emasligini, aksincha, katta yoʻldagi tirbandlikka oʻxshash zichroq joylardan iborat ekanligini taklif qildi. Mashinalar tirbandlikdan oʻtadi: uning oʻrtasida mashinalar zichligi oshadi. Biroq, tirbandlikning oʻzi sekinroq harakat qiladi. Galaktikada yulduzlar, gaz, chang va boshqa komponentlar zichlik toʻlqinlari boʻylab harakatlanadi, siqiladi va keyin ulardan tashqariga chiqadi.

Aniqroq aytganda, zichlik toʻlqinlari nazariyasi „turli radiusdagi yulduzlar orasidagi tortishish“ oʻrash deb ataladigan muammoni oldini oladi va aslida spiral naqshni saqlaydi.^[7]

Qoʻllarning aylanish tezligi quyidagicha aniqlanadi $\Omega _{gp}$ , global naqsh tezligi. (Shunday qilib, maʼlum bir inertial boʻlmagan mos yozuvlar tizimi ichida, qaysi da aylanadi $\Omega _{gp}$ , spiral qoʻllar dam olishda koʻrinadi). Qoʻllardagi yulduzlar markazdan maʼlum masofada boʻlsa ham, har doim ham harakatsiz boʻlishi shart emas. $R_{c}$ , korotatsiya radiusi, yulduzlar va zichlik toʻlqinlari birgalikda harakat qiladi. Bu radius ichida yulduzlar tezroq harakatlanadi ( $\Omega >\Omega _{gp}$ ) spiral qoʻllarga qaraganda yulduzlar sekinroq harakat qiladilar ( $\Omega <\Omega _{gp}$ ).^[8] M -qurolli spiral uchun markazdan R radiusdagi yulduz chastota bilan struktura boʻylab harakatlanadi. $m(\Omega _{gp}-\Omega (R))$ . Shunday qilib, yulduzlar orasidagi tortishish spiral strukturani saqlab qolishi mumkin, agar yulduz qoʻllari orqali oʻtish chastotasi epitsiklik chastotadan kamroq boʻlsa, $\kappa (R)$ , yulduzdan. Bu shuni anglatadiki, uzoq muddatli spiral struktura faqat Lindbladning ichki va tashqi rezonansi (mos ravishda ILR, OLR) oʻrtasida mavjud boʻladi, ular radiuslar sifatida belgilanadi, shunday qilib: $\Omega (R)=\Omega _{gp}+\kappa /m$ va $\Omega (R)=\Omega _{gp}-\kappa /m$ , mos ravishda. OLR dan oʻtganda va ILR ichida spiral qoʻllardagi qoʻshimcha zichlik yulduzlarning epitsiklik tezligidan koʻra tez-tez tortiladi va yulduzlar „spiral zichlik kuchayishini kuchaytiradigan“ tarzda reaksiyaga kirisha olmaydi va harakat qila olmaydi.