Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (121): Analytický model ztráty plynu v galaxiích vnějším dynamickým tlakem

Výzkumy v ASU AV ČR (121): Analytický model ztráty plynu v galaxiích vnějším dynamickým tlakem

Galaxie ESO 137-001 (známá jako Medúzová galaxie) na snímku z Hubbleova kosmického dalekohledu dobře ukazuje efekt vnějšího dynamického tlaku na odstraňování plynu z disku galaxie. Vytrhaný plyn je patrný ve formě mnoha jasně modrých ocásků směřujících z galaxie ven, v obrázku doprava dolů.
Autor: HST

Již několikrát jsme v tomto seriálu referovali o výhodách analytických modelů pro popis některých astrofyzikálních situací. Analytické modely umožňují získat rychlý vhled na procesy, ke kterým v daném problému dochází bez nároku na detailní znalost. Detailní popisy jsou a budou doménou náročných numerických simulací.

Jedním z aktivně studovaných problémů je interakce galaxií v galaktických kupách s plynem, který je mezi galaxiemi rozptýlen. Tento okolní plyn působí na obíhající galaxie vnějším dynamickým tlakem. Tento tlak je schopen ovlivnit pohyby částic plynu v samotné galaxii a pokud přesáhne jeho vliv mez únikové rychlosti, odstraňuje tento proces velmi efektivně plyn z disků galaxií a přesouvá jej právě do mezigalaktického prostoru. Z pozorování je známo, že spirální galaxie v kupách mívají výrazně méně neutrálního vodíku v disku, než by se pro daný typ galaxie očekávalo. Přitom v optickém oboru tyto na plyn chudé galaxie vypadají „normálně“.

Proces ochuzování galaxií o plyn dynamickým tlakem okolí je běžně studován pomocí numerických simulací. Ty jsou však výpočetně velmi náročné a sestavení celé sítě modelů pro běžné situace je nemyslitelné. Ve výsledku ale nemusí být otázkou přesný popis složitého vzájemného působení galaxie a jejího okolí, ale tazatele může zajímat „pouze“ o kolik hmoty v plynu galaxie během celého procesu přijde nebo z které části galaxie je tento plyn odstraněn, což jsou mnohem jednodušší otázky.

Popis interakce galaxií se zhuštěným mezigalaktickým materiálem a jejich analytické modely lze rozdělit do dvou mezních situací. V případě dlouhodobého působení (tedy delšího než je charakteristická perioda vertikálních oscilací plynu v disku galaxie) je klíčovým parametrem, který určuje, kolik plynu bude z galaxie odstraněno, maximální hodnota vnějšího tlaku podél dráhy galaxie. V opačném případě, kdy interakce proběhne rychle, závisí výsledek na integrálu hodnot tlaku podél dráhy galaxie. Ten lze přiblížit součinem rychlosti galaxie vůči pozadí kupy blízko pericentra její dráhy a sloupcové hustoty mezigalaktického plynu, což jsou parametry, které lze odvodit z pozorování.

Čtveřice pracovníků skupiny Fyziky galaxií navrhla a otestovala zobecnění analytických modelů pro „puls“ dynamického tlaku s libovolným časovým průběhem. Taková situace v kupách galaxií nastává běžně. Galaxie mohou být na vysoce výstředných oběžných trajektoriích kolem těžiště systému a přitom hustota a tlak mezigalaktického plynu narůstá směrem k těžišti. Před průletem galaxie pericentrem tak galaxie odolává zvyšujícímu se dynamickému tlaku, neboť roste jeho hustota a současně narůstá vzájemná rychlost, při vzdalování od pericentra naopak dynamický tlak okolí klesá. Výsledek vzájemného působení samozřejmě také závisí na parametrech popisujících samotnou galaxii. Tedy jak je galaxie hmotná, jaké je rozdělení hmotnosti v disku a zda a jaké má halo nebo centrální výduť.

O to je možná překvapivější, že zjednodušený model například předpovídá množství ztraceného plynu s chybou menší než 5 % ve srovnání s podrobnou numerickou simulací. Publikovaný model lze využít i  pro posouzení stavu studovaných galaxií v kupě. Se znalostí pouhých několika málo parametrů, které lze odvodit z pozorování, se lze snadno dozvědět, zda studovaná galaxie právě přichází o plyn, nebo zda o něj přišla již v minulosti a to zejména u galaxií, u nichž tento stav není z jiných pozorování znám. Jeho užitečnost je tedy více než zřejmá.

REFERENCE

Köppen, J.; Jáchym, P.; Taylor, R.; Palouš, J., Ram pressure stripping made easy: an analytical approach, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 479 (2018) 4367-4390, preprint arXiv:1806.05887

KONTAKT

RNDr. Pavel Jáchym, Ph. D.
jachym@ig.cas.cz
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR

 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Kupy galaxií, Mezigalaktický plyn, ESO 137-001, Astronomický ústav AV ČR


38. vesmírný týden 2018

38. vesmírný týden 2018

Přehled událostí na obloze od 17. 9. do 23. 9. 2018. Měsíc je mezi čtvrtí a úplňkem. Venuše je nejlépe viditelná ve dne, Jupiter jen večer velmi nízko na jihozápadě. Mars a Saturn jsou nízko v okolí jižního obzoru. Viděli jsme další start a přistání Falconu 9. Odstartovala poslední Delta II. Počasí odložilo start japonské nákladní lodi. Před 15 roky jsme se rozloučili se sondou Galileo u Jupiteru a před 10 lety s panem profesorem Emilem Škrabalem. Začíná astronomický podzim.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Radiant

Titul Česká astrofotografie měsíce za srpen 2018 obdržel snímek „Radiant“, jehož autorem je Lukáš Veselý   Kdo by je neznal … srpnové padající hvězdy jsou velmi populární i mezi neastronomy. Ostatně, s téměř železnou pravidelností se opakují rok co rok za příjemných prázdninových

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Mesic

krater Clavius

Další informace »