Введение
Галактика с кольцевой структурой
Кольцевая галактика – это галактика, имеющая вид кольца. Объект Хоага, открытый Артуром Хоагом в 1950 году, является примером кольцевой галактики. Кольцо содержит множество массивных, относительно молодых голубых звёзд, которые обладают высокой светимостью. Центральная область содержит относительно мало светящегося вещества. Некоторые астрономы полагают, что кольцевые галактики формируются, когда меньшая галактика проходит сквозь центр большей. Поскольку большая часть галактики состоит из пустого пространства, такое "столкновение" редко приводит к реальным столкновениям звёзд. Однако гравитационные возмущения, вызванные подобным событием, могут спровоцировать волну звездообразования, распространяющуюся по большей галактике. Другие астрономы считают, что кольца формируются вокруг некоторых галактик в результате внешнего аккреционного процесса. Звездообразование в этом случае происходит в аккрецированном материале из-за ударных волн и его сжатия.
Нестабильность штанги
Феномен, при котором угловая скорость перемычки в спиральной галактике возрастает до точки спирального разлета. В типичных условиях гравитационные волны плотности способствовали бы формированию спиральных рукавов. Однако, когда перемычка становится неустойчивой, эти волны плотности вместо этого вытесняются вовне, в кольцевую структуру под действием давления, сил и гравитационного влияния барионной и темной материи, стремительно обращающейся вокруг перемычки. Эта миграция заставляет звезды, газ и пыль, ранее находившиеся в спиральных рукавах, концентрироваться в области, напоминающей тор, формируя кольцо и часто вызывая вспышки звездообразования. Обнаружены галактики с такой структурой, где перемычка доминирует и, по сути, "вырезает" кольцо из диска в процессе вращения. В то же время, найдены кольцевые галактики, где перемычка коллапсировала или распалась, образовав сильно сплющенную выпуклость. Тем не менее, наблюдения показывают, что перемычки, кольца и спиральные рукава способны разрушаться и вновь формироваться в течение сотен миллионов лет, особенно в плотных межгалактических средах, таких как группы и скопления галактик, где гравитационные воздействия с большей вероятностью играют роль в морфологической и физической эволюции галактики, не связанную со столкновениями и слияниями.
Галактические столкновения
Еще один наблюдаемый способ формирования кольцевых галактик – это столкновение двух или более галактик. Галактика «Колесо», пара галактик AM 2026-424 и Arp 147 являются примерами кольцевых галактик, которые, как считается, образовались в результате этого процесса. В случае прохождения галактик через столкновения, или «прямого попадания», часто меньшая галактика проходит непосредственно через диск часто большей спиральной галактики, вызывая отталкивание спиральных рукавов под действием гравитации меньшей галактики, подобно тому, как камень, брошенный в спокойный пруд, создает волны. Эти столкновения могут либо отбросить балдж и ядро от основного диска, создавая почти пустое кольцо, поскольку ударная волна выталкивает спиральные рукава наружу, либо вытолкнуть ядро к диску, часто формируя овальное кольцо с частично сохранившимся балджем. При боковых и лобовых столкновениях появление идеального кольца менее вероятно, и преобладают хаотичные и искаженные структуры. Считается, что кольца, образованные в результате столкновений, являются временными образованиями в затронутых галактиках, существующими всего несколько десятков или сотен миллионов лет (относительно короткий срок, учитывая, что некоторые слияния могут занимать более миллиарда лет), прежде чем они разрушатся, преобразуются в спиральные рукава или подвергнутся дальнейшим возмущениям под действием гравитации.
Сгущение межгалактической среды
Этот метод был выведен на основании существования объекта Хоага, а также УФ-наблюдений нескольких других крупных и сверхкрупных суперспиральных галактик и современных теорий формирования спиральных галактик. УФ-наблюдения выявляют несколько случаев слабых, кольцеобразных и спиральных структур из горячих молодых звёзд, сформировавшихся вдоль сети охлаждающегося входящего газа, простирающейся далеко за пределы видимого светящегося галактического диска. При благоприятных условиях вместо спиральной структуры может образоваться кольцо. Поскольку предполагается, что некоторые спиральные галактики образовались из массивных облаков межгалактического газа, коллапсирующих и затем вращательно формирующих дисковидную структуру, можно предположить, что кольцевой диск может сформироваться вместо спирального, если, как упоминалось ранее, условия благоприятны. Это справедливо для протогалактик, то есть галактик, находящихся в процессе формирования, и для старых галактик, мигрировавших в область пространства с более высоким содержанием газа, чем в их предыдущих местоположениях.