なぜ銀河は円盤状ですか？

私はいつも写真の中に「ディスク」形状の銀河を見る。平面上で回転運動があり、星が銀河から飛び出すのを防ぐ引き込み重力によってシステムのバランスが保たれているようです。この背後にある物理的な理由は何ですか？円盤状の星を見たことがありません。星は、銀河のように、軸の周りを回転するはるかに小さい非固体質量に他なりません。サイズは重要ですか？違いは何ですか？なぜ典型的な銀河は円盤状ではなく球形にならないのですか？

渦巻銀河が最も一般的に描かれているのは、おそらく私たちが1つにいるためでしょう。しかし、銀河には多くのサイズと形があります。Galaxyの形態学的分類に関するウィキペディアのページでは、最も一般的な分類について説明しています。

タイトルの質問に答える：

あなたの質問に対する基本的な答えは、角運動量の保存です。天文学者はこの質問に長い間興味を持っており、まだこの主題に関する論文を書いています。ビッグバンの時点で宇宙に正味の角運動量はないと仮定したとしても、局所的な変動があると予想されます。銀河が重力引力によって最初に形成されたとき、これらの正味の局所量は残りました。現在、角運動量は保存されているため、1つの銀河系内の星とガスの最初の収集が崩壊し始めるとき、正味の角運動量は同じままでなければなりません。角運動ので与えられたため、その容易節約するために、であれば$\vec{L} =m\vec{v}\times\vec{r}$$v$$L$$r$は大きい。（偶発的な角運動量の軸に沿った）直交方向では、崩壊するような障害はないため、コレクションはディスク形状になります。ちなみに、Sloan Digital Sky Surveyからの大量の銀河の正味の角運動量に関するいくつかの研究があり、その答えは非常に近いが、まったくゼロではありません。乞うご期待。

フェニックス大学の物理学科の記事から抽出

銀河の質量（ほとんどが暗黒物質の形）は、ほぼ球形の塊です。質量を見ると、銀河は円盤ではなく、回転楕円体です。しかし、暗黒物質は目に見えず、私たちが見ることができるもの（星、ガスなど）はディスクの中にあります。

暗黒物質と通常の物質の動作が異なる理由は、ガスが流れると「摩擦」が生じるためです（暗黒物質はそれ自体または通常の物質と相互作用しません）。これにより、ガスが加熱され、その熱エネルギーが放出されます（赤外線、光など）。これは、銀河のガスがやがて低いレベルに低下する傾向があることを意味します。ただし、ガスには角運動量もあり（回転している）、角運動量を保存する必要があります（エネルギーのように放射することはできません）。そのため、ガスは角運動量を維持できる低エネルギーの構成になります。これを実現する形状はディスクです。

ディスクの平面内を周回していないガス雲はすべて衝突し、やがて同じディスクに引き込まれます。

ガス雲は星を生成するため、ほとんどの星も円盤の平面内にあります。しかし、球状星団内の非常に古い星団は、円盤の周りの球形パターンで見つけることができます。

そのため、星を作るガスが円盤状になるため、銀河は円盤状を形成します。

ただし、すべての銀河が円盤であるとは限りません。円盤状の銀河が衝突すると、これが星の軌道を乱す可能性があり、「球状」の銀河ができます。これらは楕円銀河と呼ばれ、非常に一般的です。小さな銀河もしばしば円盤構造を持っていません。これらは不規則銀河と呼ばれます。

銀河は、ガスが豊富で動的に若いため、円盤型です。星もガスが豊富ですが、彼らは動的に古いので、自分たちのディスクを取り除く時間がありました。若い原始星（動的に若い）は、原始星の円盤に囲まれています。多くの若いガスが豊富な物体が円盤状である理由は、円軌道が軌道交差なし、したがって衝撃がないことと互換性があるという事実を行うためです。ある意味で、多くの若い天体は円盤状です。なぜなら、それらは非円形の動きを放射するガスを含んでいるからです。

しかし、円盤は重力システムの最もありそうな状態ではありません。時間、トルク、不安定性、粘性プロセスを考えると、円盤は質量が内向きに流れ、角運動量が外向きになるコンパクトな状態になります。これが、原始円盤が星になる理由です。一方、銀河には、巨大なブラックホールに変身する時間がありませんでした。

2つのガスの少ない円盤銀河が衝突すると、円盤状ではない楕円が生成されます。2つのガスリッチな円盤銀河が衝突すると、膨らみのある銀河のような円盤が生成されます。

更新

これについて考える別の方法は、角運動量と総エネルギーの比率を考慮することです。衝撃により、ガスが存在する場合、システムはエネルギーの一部を放射して、この比率を大きくすることができます。通常、高い比率はディスクのようなシステムに対応します。

ガス（または他の動的オブジェクト）が崩壊中に効果的に冷却できるかどうかがすべてです。可能な場合は、平均角運動量に垂直なディスクを取得しますが、不可能な場合は、球体を取得します。

円盤：渦巻銀河、ブラックホール降着円盤、原始星円盤

球体：星（冷却放射に対して不透明になるのに十分な密度）、星団と楕円銀河（星はほとんど衝突しないため冷却できません）、銀河団内のガス（原子が頻繁に衝突しないほど低い密度）効果的に冷却する）