Знаете ли Вы, что...

В мире дисковидных галактик существует одно занимательное правило: при равных размерах галактик, чем больше у галактики балдж, тем в среднем большее количество карликовых сферических (подчеркну: класса dSph) галактик находится у нее в качестве спутников.

В принципе, причину понять можно. Если вспомнить, как формируются балджи. И что такое галактики класса dSph.

А вот объяснить это без привлечения темной материи невозможно в принципе.

Задали мне хороший вопрос - или о Лайман-брейк галактиках и отличии LBG от LSBG

Хороший вопрос звучал так: почему галактики с низкой яркостью https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/3492.html именуются обычно LSBG - галактики низкой поверхностной яркости, low surface brightness galaxies, а не просто LBG, галактиками низкой яркости.

Обычное объяснение - то, что яркость и поверхностная яркость являются разными величинами. Яркость характеризуется количеством фотонов, излученных за единицу времени объектом в целом, а поверхностная яркость - количеством фотонов, излученных за единицу времени с единицы площади поверхности тела (или для случая фотометрии - с единицы угловой площади). Маленькая галактика может иметь маленькую яркость только из-за своего небольшого размера - но при этом достаточно высокую поверхностную яркость. А большая галактика, которая излучает столько же, сколько эта маленькая, соответственно, имеет ту же яркость и меньшую поверхностную яркость.

Но тут возникает следующий вопрос: а почему тогда при классификации других видов галактик не интересуются их поверхностной яркостью? Скажем, возьмем яркие инфракрасные галактики https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/17412.html - у всех этих LIRGs, ULIRGs, HLIRGs и ELIRGs интересуются только интегральным инфракрасным излучением, но не их инфракрасной поверхностной яркостью.
Тут тоже есть ответ - потому что интенсивность звездообразования в галактике в целом характеризуются ее именно интегральной инфракрасной светимостью.
Но и тут возникает вопрос, почему. Ведь понятно, что в относительно небольшой LIRG общее количество образующихся звезд в единицу времени может быть, скажем, в три раза меньше, чем у более крупной - но если эта более крупная превосходит меньшую по массе на порядок, то согласитесь, удельная интенсивность звездообразования у маленькой куда больше. А для понимания протекающих в галактике процессов именно она может быть весьма интересна.

В общем, вопрос правильный. Только беда лишь в том, что подавляющее большинство ярких (особенно, очень ярких) инфракрасных галактик жили давно, во времена, когда процессы, протекающие в галактиках, были куда более буйными, Вселенная была намного более оживленной - и звездообразование было интесивнее раз в пятьдесят с лишним https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/224378.html, и мерджинги происходили почаще, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/18047.html. А значит, наблюдаем мы их с большого расстояния, на котором по милости космологического ослабления яркости https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/7900.html подчас ничего толком не разглядишь и размера галактики не установишь. А вот интегральную яркость измерить легко.

Но я, в общем, не об этом. Переименовывать LSBG в LBG нельзя по одной простой причине: аббревиатура LBG занята совсем другими галактиками. Теми, замечу, которые могут поставить в тупик переводчика.

Представим себе древние времена - настолько древние, что во многих галактиках звездообразование уже шло, но свободный газ еще не почти не съели, так что было его много. Очень много. Масса газа, скапливающегося вокруг галактики, могла быть намного больше, чем масса ее звезд. Вот, к примеру, кое-что об этих временах: https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/48994.html.
В принципе, и в более поздние времена, уже на красных смещениях z=3 - z=4, через полтора-два миллиарда лет после рождения Вселенной, водились галактики, окруженные массивными облаками аккрецирующего на них газа - разумеется, в основном, водорода. В значительной степени - в той, которая избежала реионизации или успела остыть после нее - нейтрального.

Ну, и теперь представьте себе приключения света, излученного внутренними областями такой галактики. Те фотоны, энергии которых достаточно для ионизации этого газа, в основном этой ионизацией и займутся. Соответственно, увы, но мы их не увидим - их никто не увидит, потому что они так и не вырвались из газового облака.
А те фотоны, энергия которых недостаточна для ионизации газа, облако пройдут и их мы увидим.
А граница энергии между захваченными и пропущенными фотонами, определяется разностью энергетических уровней нейтрального водорода (вспомним https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/16965.html) - фотоны меньшей энергии с газом не взаимодействуют. То есть, фотоны с длиной волны, большей этой величины (предела Лаймана) газовое облако покинули, а с меньшей - нет.
Соответственно, если мы наблюдаем галактику в длинах волн, меньших предела Лаймана (с поправкой на рост длин волн за время распространения света, обусловленный расширением Вселенной) - мы ее не увидим. Или увидим слабое, очень тусклое диффузное нечто неопределенной формы. Но как только мы перейдем к более длинным волнам - внезапно как по команде мы увидим яркое и четкое изображение галактики.

Ну, и теперь нужно сказать, что удаленные галактики, наблюдение который подчиняется подобному эффекту (в более коротких волнах они почти не видны, а, начиная с какого-то предела сразу становятся видны яркими), подтверждающему, что галактика окружена мощным облаком нейтрального водорода, именуются Lyman-break galaxies, сокращенно, LBGs (одиночная галактика - соответственно, Lyman-break galaxy, LBG).
Одна буква - LSBG и LBG - а что делает. Ничего общего.

Ну, и сам термин создает очередные радости переводчику. Как и, скажем, soft gamma repeater, https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/11635.html, мягкий гамма-репитер. И как и с мягкими гамма-репитерами, называть которые "источниками мягких повторяющихся гамма-всплесков" у меня просто язык не поворачивается (и клавиатура извивается и пытается убежать от этого позора), так и Lyman-break galaxies у меня никак не поднимается рука именовать "галактиками разрыва Лаймана". Лайман-брейк галактики - и все.

Ну, и ответ на вопрос, как связан размер балджа дисковидных галактик с количеством ее спутников

Только что https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/268862.html я упоминал занимательное правило: при равных размерах галактик, чем больше у галактики балдж, тем в среднем большее количество карликовых сферических (подчеркну: класса dSph) галактик находится у нее в качестве спутников.

Правило простое, на вид непонятное, выводы интересные.

Первая причина, вроде бы, лежит на поверхности. Чем больше спутников, тем эффективнее они стабилизируют обращение вещества в диске, подавляя образование циклонов, антициклонов и иных возмущений (вспомним https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/211221.html). А значит, чем больше спутников, тем эффективнее подавляется звездообразование (см. там же). А значит, меньше газа в галактике расходуется на звездообразование - и тем больше газа аккрецируется на ее центральную область. А там - балдж. А еще там центральная черная дыра. А значит, при большом количестве спутников больше материала и для звездообразования в балдже, и для роста центральной черной дыры. К тому же и масса балджа коррелирует с массой центральной черной дыры (вспомним https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/239698.html. А также вспомним о гипотезе формирования балджей из аккреционных дисков вокруг древних центральных черных дыр).

Но давайте не спешить с ответом. В нем есть несколько темных мест.
Например, одно их темных мест: балдж сформировался из аккреционного диска давно - еще на этапе формирования самой галактики - и отчего его массе коррелировать с массой черной дыры в результате последующих процессов, неочевидно. Хотя слабую корреляцию указанный механизм, конечно, обеспечит.
Другое темное место: а почему, собственно, в таком случае размер галактик один и тот же? Если балдж прирастал за счет того газа, который не тратился на звездообразование в самой галактике (да еще и значительная часть этого газа вообще пропала, будучи израсходована на рост черной дыры) - так вроде, все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния... в смысле, тем меньше газа достанется остальной галактике.
Ну, и третье темное место - а почему, собственно, у одной галактики больше спутников, а у другой - меньше? И почему речь идет именно о карликовых сфероидальных галактиках класса dSph?

Конечно, хотелось бы сказать, что так уж вышло (в смысле, задать произвольные начальные условия) - но на страже наших желаний стоят два могучих фактора: здравый смысл и космология. И оба объясняют, почему dSph.
Вспомним, что это такое. dSph - это карликовые сферические галактики. Очень тусклые, обычно старые и красные галактики, очень древние, в сущности, первичные галактики, сформированные на заре времен и счастливо избежавшие поглощения со стороны крупных собратьев.
А здравый смысл в сочетании с любой моделью эволюции подсказывают, что количество спутников большой галактики коррелирует с ее массой. Чем больше начальная масса галактики - тем, стало быть, больше спутников она имела. Потом, конечно, в ходе разных приключений, взаимодействий галактик, харассмента https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/209729.html, наконец, количество и морфология спутников может измениться - но число карликовых сферических галактик вокруг большой галактики все же отражает, каким это количество было изначально. Ну, а спорить с моделями эволюции - это хм... Обычно, как только кто-то неосторожно об этом задумывается, из темного-темного угла бесшумно выходит большой черный-черный кот и произносит вполголоса, но явственно: «Не советую, гражданин... мнэ-э... не советую. Съедят», после чего сразу удаляется, подрагивая хвостом. После этого оспаривать модель решаются только или очень сильные духом, или недостаточно осведомленные, или равнодушные к репутации. Ну, или те, кто готов предложить свою модель, как минимум, не худшую по всем параметрам.
А если предложит - то при работе с моделью обнаружит, что этот вывод останется неизменным.

Ну, и теперь последний вопрос: если количество спутников класса dSph коррелирует с массой галактики-хозяина, а мы имеем две галактики-хозяина, одинаковых по размеру, но имеющих разное количество спутников, о чем это говорит?
Правильно. Массы у них разные.
А раз размер галактик одинаков, а массы разные, о чем это говорит?
Правильно. О том, что масса галактики не определяется видимым размером - есть что-то невидимое, которого у одной галактики мало, а у другой много. То есть, темная материя.

Кстати, теперь и рассуждать проще. Та галактика, которая массивнее и обладает большим начальным количеством спутников, и газ притягивает (а раньше, когда газа было много - тем более!) в куда большем размере. И масса темного гало не давала быстро израсходовать газ на звездообразование, стабилизируя его движение (гораздо эффективнее, замечу, чем гравитация спутников) - вот он и падал к центру. И масса черной дыры росла (отсюда и корреляция массы темного гало и центральной черной дыры галактики), и будущему балджу, соответственно, больше досталось (отсюда корреляция масс балджа и центральной черной дыры) - а размер галактики не возрастал.

И модели ΛCDM (вспомним https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/209729.html) приятно.

А вот без темной материи удовлетворительно объяснить наблюдаемую корреляцию размеров балджа и количества dSph-спутников не получается.

Фраза дня

Огромный красный сверхгигант VY Большого Пса расположен на расстоянии примерно 3,9 тысячи световых лет от Земли. Он в 300 тысяч раз ярче нашего Солнца, в 17 раз массивнее его и в 1420 раз крупнее. Свету требуется около 6 земных часов, чтобы обогнуть VY Большого Пса.

Чтобы что, простите, сделать свету?

Ну, в общем, логика проглядывается. Объект в 1420 раз больше Солнца имеет радиус около 988 миллионов километров. Длина большой окружности объекта, соответственно, примерно 6,2 миллиарда километров. Свету, чтобы облететь эту большую окружность со скоростью примерно триста тысяч километров в секунду, потребуется около пяти часов сорока пяти минут.

Вот только чтобы упросить свет не ломиться в его привычные амбиции, а облетать этот объект по большой окружности этого радиуса, нужно, чтобы сам объект, который "в 1420 раз крупнее Солнца", был массивнее этого самого Солнца не "в 17 раз", а ровным счетом в триста тридцать пять миллионов. Тогда он будет черной дырой с горизонтом событий как раз подходящего радиуса, и свет сумеет крутиться вокруг него по кругу. Думая, что летит по прямой. Правда, это еще постараться надо - так этот свет запустить.

В общем, не хватает нам нынче специалиста по экспериментальной лингвистике именем Ифтах https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/116335.html. Или, хотя бы, конюшен и розог...

Новость дня

Новость имеет душераздирающее название: Ученые предсказали катастрофу земной атмосферы.

Содержание не менее душераздирающее: Ученые пришли к выводу, что в нынешнем состоянии атмосфера Земли способна продержаться чуть больше миллиарда лет. После этого за несколько тысячелетий она растеряет весь свободный кислород. Связано это, прежде всего, с активностью Солнца. Под воздействием солнечных лучей начинают распадаться молекулы углекислого газа. Со временем его количества будет недостаточно для процесса фотосинтеза и поступления кислорода в атмосферу нашей планеты. Параллельно будет расти процент метана и достигнет концентрации, в 10 тысяч раз превышающей нынешнюю.

Не будем придираться к журналисту, который пересказывал новость и спутал "активность Солнца" с фактом естественного эволюционного повышения его светимости.

А вот одна подробность вызывает удивление. Почему-то воображение журналиста было потрясено потерей кислорода и ростом концентрации метана. А вот то обстоятельство, что в это время температура поверхности Земли превысит температуру кипения, его внимания не привлек. Видимо, он думает, что для привычной нам жизни этот факт не столь интересен и значим, сколько потеря кислорода и появление метана.
Это он в кастрюле с кипящей водой сидеть не пробовал. Там, если разобраться, условия получше - и кислород есть, и метана нет - а все равно как-то дискомфортно...