Галактический прилив — это приливная сила, испытываемая объектами, подверженными гравитационному полю галактики , такой как Млечный Путь . Особые области интереса, касающиеся галактических приливов, включают галактические столкновения , разрушение карликовых или спутниковых галактик и 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, сталкивающиеся или проходящие рядом друг с другом, будут подвергаться воздействию очень больших приливных сил, часто производя наиболее визуально яркие демонстрации галактических приливов в действии.
Две взаимодействующие галактики редко (если вообще когда-либо) сталкиваются лоб в лоб, и приливные силы будут искажать каждую галактику вдоль оси, направленной примерно к ее возмущающему фактору и от него. Когда две галактики в течение короткого времени вращаются вокруг друг друга, эти искаженные области, которые отрываются от основного тела каждой галактики, будут срезаны дифференциальным вращением галактики и выброшены в межгалактическое пространство , образуя приливные хвосты . Такие хвосты, как правило, сильно изогнуты. Если хвост кажется прямым, он, вероятно, наблюдается с ребра. Звезды и газ, которые составляют хвосты, будут вытянуты из легко искажаемых галактических дисков (или других оконечностей) одного или обоих тел, а не из гравитационно связанных галактических центров. [1] Два очень ярких примера столкновений, создающих приливные хвосты, — это галактики Мыши и галактики Антенны .
Так же, как Луна поднимает два прилива воды на противоположных сторонах Земли, так и галактический прилив производит два рукава в своем галактическом компаньоне. В то время как большой хвост образуется, если возмущенная галактика равна или менее массивна, чем ее партнер, если она значительно массивнее возмущенной галактики, то отстающий рукав будет относительно небольшим, а ведущий рукав, иногда называемый мостом , будет более заметным. [1] Приливные мосты, как правило, сложнее различить, чем приливные хвосты: в первом случае мост может быть поглощен проходящей галактикой или образовавшейся объединенной галактикой, что делает его видимым в течение более короткого периода времени, 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. Вместе эти эффекты могут затруднить различение того, где заканчивается одна галактика и начинается следующая. Приливные петли , где хвост соединяется со своей родительской галактикой с обоих концов, встречаются еще реже. [2]
Поскольку приливные эффекты наиболее сильны в непосредственной близости от галактики, спутниковые галактики с особой вероятностью могут быть затронуты. Такая внешняя сила, действующая на спутник, может вызывать упорядоченные движения внутри него, что приводит к крупномасштабным наблюдаемым эффектам: внутренняя структура и движения карликовой спутниковой галактики могут быть серьезно затронуты галактическим приливом, вызывающим вращение (как приливы океанов Земли) или аномальное отношение массы к светимости . [3] Спутниковые галактики также могут подвергаться тому же приливному отрыву , который происходит при галактических столкновениях, когда звезды и газ отрываются от оконечностей галактики, возможно, чтобы быть поглощенными ее компаньоном. Карликовая галактика M32 , галактика-спутник Андромеды , могла потерять свои спиральные рукава из-за приливного отрыва, в то время как высокая скорость звездообразования в оставшемся ядре может быть результатом приливных движений оставшихся молекулярных облаков [4] (Поскольку приливные силы могут разминать и сжимать межзвездные газовые облака внутри галактик, они вызывают большое количество звездообразования в малых спутниках.)
Механизм отрыва тот же, что и между двумя сопоставимыми галактиками, хотя его сравнительно слабое гравитационное поле гарантирует, что затронут только спутник, а не галактика-хозяин. Если спутник очень мал по сравнению с хозяином, образующиеся приливные хвосты мусора, вероятно, будут симметричными и следовать по очень похожей орбите, эффективно отслеживая путь спутника. [5] Однако, если спутник достаточно большой — обычно более одной десятитысячной массы своего хозяина — тогда собственная гравитация спутника может влиять на хвосты, нарушая симметрию и ускоряя хвосты в разных направлениях. Результирующая структура зависит как от массы и орбиты спутника, так и от массы и структуры предполагаемого галактического гало вокруг хозяина и может предоставить средство исследования потенциала темной материи галактики, такой как Млечный Путь. [6]
На протяжении многих орбит своей родительской галактики или если орбита проходит слишком близко к ней, карликовый спутник может в конечном итоге полностью разрушиться, образовав приливной поток звезд и газа, окутывающий более крупное тело. Было высказано предположение, что протяженные 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 будет доминировать в ее собственной системе, и только прохождение других звезд будет существенно влиять 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 — это огромная оболочка, окружающая Солнечную систему, возможно, более светового года в радиусе. 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, так же как Земля растягивается в ответ на гравитацию Луны.
Гравитация Солнца на таком расстоянии достаточно слаба, поэтому этих небольших галактических возмущений достаточно, чтобы сместить некоторые планетезимали с таких далеких орбит, направив их к Солнцу и планетам, значительно уменьшив их перигелии . [8] Такие тела, состоящие из смеси камня и льда, становятся кометами, когда подвергаются повышенному солнечному излучению, присутствующему во внутренней части Солнечной системы.
Было высказано предположение, что галактический прилив также может способствовать формированию облака Оорта, увеличивая перигелии планетезималей с большими афелиями . [9] Это показывает, что эффекты галактического прилива довольно сложны и сильно зависят от поведения отдельных объектов в планетной системе. Однако в совокупности эффект может быть весьма значительным; до 90% всех комет, происходящих из облака Оорта, могут быть результатом галактического прилива. [10]