星系 潮汐是受到星系,像是 银河系 ,的引力场支配的潮汐力。与星系潮汐有特定关系的领域包括星系碰撞、 矮星系 或 卫星星系 的瓦解;受到银河系 潮汐 影响的有 太阳系 的 奥尔特云 。
起源
当一个 天体 位在大质量天体(黄色天体)的引力场时,会受到潮汐力而扭曲。根据牛顿万有 引力 定律,引力随着距离的减少而增加。任何接近物体A的另一个物体B,越接近则A受到B的引力影响越强烈。这对物体不同的部分也是正确的,A的表面受到B的吸引会比A的核心强烈。当其它物体的引力特别强时,这将导致较小的物体表面和核心的距离被拉开,并且该物体会朝较大物体的方向趋于平坦。大的物体也有相同的效应,但因为小物体的引力较弱,它的畸变也比较小。以术语来说,平衡的小物体形状会有最小的引力势能。在空无一物的空间,这会是一个球体。然而,在附近有大型物体时,最小 势能 的形状是在这两物体轴心连线方向上拉长的卵形。
例如, 地球 上的 潮汐 是由月球和 太阳 的引力场对地球造成的畸变引起。在这种情况下,地球的自转缓慢得足以重塑其形状,保持其扭曲面朝向太阳和月球的方向。从在地球表面上的人来看,每个地点一天大约会经历两次长轴方向变形的 涨潮 。因为地球相对于太阳和月球的方向不断的改变,潮汐效应会有不同程度的相互加强或抵消。
外部星系的效应
主条目: 交互作用星系
星系碰撞
潮汐力依赖的是引力场的 梯度 ,而不是引力场的大小,所以潮汐的影响通常仅限于一个星系周围的环境。两个星系发生碰撞或近距离的擦身而过会引发强大的潮汐力,往往造成激烈的星系潮汐活动,展示强烈的视觉冲击。
交互作用星系通常不会是迎头(如果有)撞击,并且潮汐力会大致沿着座标轴的指向方向扭曲,并且远离它的摄动。当两个星系的轨道相互接近时,这些受扰动的区域会被从每个星系的主体机构拉出,并且因为较差自转而被剪断和甩入星际空间,形成 潮汐 尾 。潮汐尾属于低面亮度的潮汐结构,这类结构常出现于质量相近的 星系 发生主并合的过程中。 这种尾通常都有明显的弯曲,而感觉是直的可能是从侧面观察的缘故。从 星系 盘(或其它的部分)拉出的 恒星 和气体组成的尾,通常会造成盘面一侧或两边(另一端)的扭曲,而不是 引力 束缚的星系中心。 双鼠星系 和 触须星系 是碰撞产生潮汐尾的两个很突出的例子。
正如月球引发 地球 两侧海水的潮汐,所以星系潮汐也会在它的星系伴侣两侧产生潮汐臂。当巨大 潮汐 尾的形成,如果形成摄动的星系和被摄动的伙伴星系一样大或小一点,那么前端的臂会比远端的臂大些。如果更为突出,将会被称为 桥 。 潮汐 桥和潮汐尾通常很难区分:首先,桥可能被经过的 星系 吸收,或因而产生星系的合并,使它比典型可见的大型潮汐尾短。其次,如果两个星系是一个在前,一个在后,它们之间的桥可能会有部分被遮蔽。结合这两种效应,会很难区分一个星系在何处结束,而另一个星系从何处开始。 潮汐循环 是潮汐尾的两端都与母星系汇合,这就更为罕见。
卫星星系的交互作用
因为紧邻星系的强大潮汐力,卫星星系特别容易受到影响。这种外力可以使卫星星系内部的运动重新排列,导致观测上的巨大效应:矮卫星星系内部的结构和运动可能受到严重的星系 潮汐 (如同地球上海洋的潮汐),诱导出异常的旋转或质-光比卫星星系也可以发生如同受到星系碰撞的潮汐剥夺, 恒星 和气体被从星系的末端剥离,并可能被它的伙伴吸收。 矮星系 M32 , 仙女座星系 的 卫星星系 ,可能就因为潮汐剥离失去了螺旋臂,而残余核心的高 恒星形成 率可能是潮汐引起剩余分子云运动的结果(因为潮汐力可以揉捏和压缩星系内部的星际气体云,诱使小型卫星星系形成大量的恒星。这个过程类似挤压使物体被加热一样。)。
剥离的机制和两个类似的 星系 是相同的。然而,其相对较弱的引力场可以确保只有 卫星星系 受到影响,而宿主星系不会受到影响。如果卫星星系远小于宿主星系,产生的 潮汐 尾碎片可能是对称的,并遵循一个非常相似的轨道,有效地跟随着卫星星系的路径。然而,如果 卫星星系 有适度的大小 --通常是超过宿主星系质量的万分之一,那么卫星星系自身的 引力 可能也会影响潮汐尾,打破潮汐尾在不同方向的对称性和加速度。结果的结构是依赖卫星星系的轨道和质量,以及猜测中环绕着宿主星系的 星系晕 质量和结构,和可能提供一种像 银河系 这种星系,有效探究 暗物质 势能 的手段。
很多越过母 星系 的轨道,或是通过的轨道太接近,矮 卫星星系 最终可能完全被摧毁,形成完全环绕着母星系的 恒星 和气体 潮汐 流。这种在一些星系周围扩散的气体盘,像是 仙女座星系 ,可能是被潮汐完全摧毁(或之后被母星系并吞)的 卫星星系 。
对星系内天体的效应
潮汐的影响目前也出现在银河系中,它们的梯度可能是最陡的,其结果可以是恒星和 行星 系统的形成。通常,一颗恒星的 引力 在其系统内是主导地位,只有其它恒星经过附近时才会对其 动力学 有所影响。然而,在系统的周边,恒星的引力较弱,而 银河系 的潮汐可能极大。在 太阳系 ,假设的 奥尔特云 ,据信是长周期 彗星 的来源,就在这种过渡区内。
欧特云被认为是太阳系巨大的外壳,其半径可能是1光年。跨越这样大的距离,银河系引力场 梯度 的作用更为明显。由于这种梯度, 银河 的 潮汐 可能使欧特云变形,而不再是球形。就像 地球 回应月球的引力一样,在银河中心的方向上伸展,而在另外两个轴的方向上产生挤压。
在这样遥远的距离上, 太阳 的 引力 相对的微弱,只要有一点点来自 银河系 的摄动,可能就足以将一些拱点在这个距离上的星子驱离,或朝向太阳和 行星 推进。由岩石和冰的 混合物 组成的 天体 ,在进入内 太阳系 时会因为太阳辐射的增加而成为一颗 彗星 。
据信星系潮汐对 奥尔特云 的形成也有所贡献,通过潮汐增加了一些近日点较大的星子近日点。这表明星系潮汐的影响是相当复杂的,并依赖一个 行星系 内个别物件的为。累积的影响可能相当可观,或许所有来自欧特云的彗星,高达90%可能是星系潮汐的结果。
地球的效应
虽然理论上可以测得像其它 潮汐 造成的 地平线 变化,但星系潮汐对地球的影响可以忽略不计:如果 太阳 的潮汐力是1,那么月球的是2,则 银河系 的大约是10。因此,如果月球的潮汐力使 海平面上升 10米,银河系的潮汐效应会使海平面上升10皮米,小于一颗原子的大小。
相关条目
• 奥尔特云
• 洛希极限
• 卫星星系
• 矮星系
• 交互作用 星系
• 潮汐力