Галактический прилив — это приливная сила , испытываемая объектами, находящимися в гравитационном поле такой галактики, как Млечный Путь . Особые области интересов, касающиеся галактических приливов, включают галактические столкновения , разрушение карликовых галактик или галактик-спутников , а также приливное воздействие Млечного Пути на облако Оорта Солнечной системы .
Приливные силы зависят от градиента гравитационного поля, а не от его силы, поэтому приливные эффекты обычно ограничиваются непосредственным окружением галактики. Две большие галактики, столкнувшиеся или проходящие рядом друг с другом, будут подвергаться очень сильным приливным силам, что часто приводит к наиболее наглядной демонстрации галактических приливов в действии.
Две взаимодействующие галактики редко (если вообще когда-либо) сталкиваются лоб в лоб, и приливные силы искажают каждую галактику вдоль оси, направленной примерно в сторону и от ее возмутителя. Когда две галактики на короткое время вращаются вокруг друг друга, эти искаженные области, которые отделяются от основного тела каждой галактики, будут срезаны дифференциальным вращением галактики и отброшены в межгалактическое пространство , образуя приливные хвосты . Такие хвосты обычно сильно изогнуты. Если хвост кажется прямым, вероятно, его рассматривают с ребра. Звезды и газ, составляющие хвосты, будут вытянуты из легко искажаемых галактических дисков (или других концов) одного или обоих тел, а не из гравитационно связанных галактических центров. [1] Двумя очень яркими примерами столкновений, вызывающих приливные хвосты, являются галактики Мыши и галактики-антенны .
Подобно тому, как Луна поднимает два водных прилива на противоположных сторонах Земли, так и галактический прилив порождает два рукава у своего галактического компаньона. При этом большой хвост образуется, если возмущенная галактика равна или менее массивна, чем ее партнер, а если она значительно массивнее возмущающей галактики, то ведомый рукав будет относительно небольшим, а ведущий рукав, иногда называемый мостом , будет более заметным. [1] Приливные мосты обычно труднее различить, чем приливные хвосты: в первую очередь мост может быть поглощен проходящей галактикой или образующейся слившейся галактикой, что делает его видимым на более короткий срок, чем типичный большой хвост. Во-вторых, если одна из двух галактик находится на переднем плане, то вторая галактика — и мост между ними — могут быть частично скрыты. В совокупности эти эффекты могут затруднить понимание того, где заканчивается одна галактика и начинается следующая. Приливные петли , в которых хвост соединяется с родительской галактикой на обоих концах, встречаются еще реже. [2]
Поскольку приливные эффекты наиболее сильны в непосредственной близости от галактики, особенно вероятно, что они пострадают от галактик-спутников. Такая внешняя сила, действующая на спутник, может вызвать внутри него упорядоченные движения, приводящие к крупномасштабным наблюдаемым эффектам: на внутреннюю структуру и движение карликовой галактики-спутника может серьезно повлиять галактический прилив, вызывающий вращение (как в случае с приливами земные океаны) или аномальное соотношение массы к светимости . [3] Галактики-спутники также могут подвергаться такому же приливному разрушению , которое происходит при галактических столкновениях, когда звезды и газ отрываются от концов галактики, возможно, чтобы быть поглощены ее спутником. Карликовая галактика M32 , галактика-спутник Андромеды , возможно, потеряла свои спиральные рукава в результате приливного разрушения, тогда как высокая скорость звездообразования в оставшемся ядре может быть результатом приливно-индуцированных движений оставшихся молекулярных облаков [4] (Поскольку приливные силы могут перемешивать и сжимать облака межзвездного газа внутри галактик, они вызывают большое количество звездообразования на небольших спутниках.)
Механизм зачистки такой же, как и между двумя сопоставимыми галактиками, хотя сравнительно слабое гравитационное поле гарантирует, что затрагивается только спутник, а не родительская галактика. Если спутник очень мал по сравнению с хозяином, образовавшиеся приливные хвосты мусора, вероятно, будут симметричными и будут следовать по очень похожей орбите, эффективно отслеживая траекторию спутника. [5] Однако, если спутник достаточно велик — обычно более одной десятитысячной массы его хозяина — тогда собственная гравитация спутника может влиять на хвосты, нарушая симметрию и ускоряя хвосты в разных направлениях. Полученная структура зависит как от массы и орбиты спутника, так и от массы и структуры предполагаемого галактического гало вокруг хозяина и может стать средством исследования потенциала темной материи такой галактики, как Млечный Путь. [6]
На многих орбитах своей родительской галактики или если орбита проходит слишком близко к ней, карликовый спутник может в конечном итоге полностью разрушиться, образовав приливный поток звезд и газа, обертывающийся вокруг большего тела. Было высказано предположение, что расширенные диски газа и звезд вокруг некоторых галактик, таких как Андромеда, могут быть результатом полного приливного разрушения (и последующего слияния с родительской галактикой) карликовой галактики-спутника. [7]
Приливные эффекты также присутствуют внутри галактики, где их градиенты, вероятно, будут самыми крутыми. Это может иметь последствия для формирования звезд и планетных систем . Обычно гравитация звезды доминирует внутри ее собственной системы, и только прохождение других звезд существенно влияет на динамику. Однако на внешних границах системы гравитация звезды слаба и галактические приливы могут быть значительными. В Солнечной системе теоретическое облако Оорта , источник большинства долгопериодических комет , находится в этой переходной области.
Облако Оорта представляет собой огромную оболочку, окружающую Солнечную систему, радиусом, возможно, более светового года . На таком огромном расстоянии градиент гравитационного поля Млечного Пути играет гораздо более заметную роль. Из-за этого градиента галактические приливы могут затем деформировать сферическое облако Оорта, растягивая облако в направлении галактического центра и сжимая его вдоль двух других осей, точно так же, как Земля расширяется в ответ на гравитацию Луны.
Гравитация Солнца достаточно слаба на таком расстоянии, что этих небольших галактических возмущений достаточно, чтобы сместить некоторые планетезимали с таких далеких орбит, отправив их к Солнцу и планетам, значительно уменьшив их перигелии . [8] Такое тело, состоящее из смеси камня и льда, могло бы стать кометой, если бы оно подверглось повышенному солнечному излучению, присутствующему во внутренней части Солнечной системы.
Было высказано предположение, что галактический прилив также может способствовать образованию облака Оорта за счет увеличения перигелия планетезималей с большими афелиями . [9] Это показывает, что эффекты галактического прилива довольно сложны и сильно зависят от поведения отдельных объектов внутри планетной системы. Однако в совокупности эффект может быть весьма значительным; до 90% всех комет, происходящих из облака Оорта, могут быть результатом галактического прилива. [10]