Кратко и по существу — механизмы, как они действуют и какие наблюдения их подтверждают.
1) Приливная (гравитационная) деструкция и стриппинг
- Физика: внешние гравитационные поля скопления и крупной галактики обрывают звездную и газовую оболочку малой галактики, уменьшая приливный радиус. Приближённая оценка приливного радиуса:
$$r_t\approx R{\left(\frac{m}{3M}\right)}^{1/3},$$ где $m$ — масса спутника, $M$ — масса хоста на расстоянии $R$.
- Эффекты: утрата внешних звёздных дисков, образование потоков и обогащение внутрикластерного света (ICL); уменьшение массы и смена морфологии (диск → карлик/сфероид).
- Наблюдения: глубокие оптические изображения показывают приливные хвосты и струи; увеличение фракции S0/карликов в ядрах скоплений; карта ICL в оптической полосе.
2) Газоотнятие (ram-pressure stripping, RPS) и конвективные эффекты
- Физика: галактика движется через горячий внутрикластерный газ (ICM) и испытывает динамическое давление ${\rho }_{ICM}{v}^2$. Критерий Ганна—Готта:
$${\rho }_{ICM}{v}^2>2\pi G{\Sigma }_{\ast }{\Sigma }_{gas},$$ где ${\Sigma }_{\ast }$ и ${\Sigma }_{gas}$ — поверхностные плотности звёзд и газа.
- Эффекты: удаление холодного HI- и частично молекулярного газа из диска, прекращение внешней звёздообразовательной активности, образование "хвостов" газа и полос звёздообразования вперёд/сзади (jellyfish).
- Временные масштабы: быстрый RPS в ядре — $t\sim 10^7-10^8\mathrm{yr}$; полное "удушение" (strangulation/starvation — прекращение притока горячего газа) — $t\sim 10^9\mathrm{yr}$.
- Наблюдения:
- HI (21 cm): дефицит HI у спиралей в скоплениях, усечённые HI-диски.
- Hα и UV: усечённые или асимметричные районы звездообразования; яркие узлы в хвостах (jellyfish) в оптическом/UV.
- X-ray: прямые рентгеновские хвосты горячего газа и следы взаимодействия с ICM (пример: ESO 137-001).
- Радионебулевые и поляризационные карты: смещённые синхротронные хвосты, сжатие магнитных полей на передней границе.
3) Харрасмент (скоростные многократные приливные столкновения)
- Физика: многочисленные высокоскоростные близкие столкновения в плотном скоплении передают энергию звёздам и газу, разрыхляют диск, вызывают потери массы, тороиды и барообразования.
- Эффекты: утолщение/нагрев диска, уменьшение V/σ, трансформация спирали в S0/карлик без крупного слияния.
- Наблюдения: kinematic signatures (линейные скорости, повышенная дисперсия) в оптической спектроскопии; статистическая связь между плотностью окружения и нарушенными морфологиями.
4) Слияния и динамическое трение (важнее в группах/перефирии)
- Физика: в менее быстрых средах (группы) слияния приводят к крупной перестройке морфологии (спираль → эллиптическая), уменьшению холодного газа и центральному звездообразованию.
- Наблюдения: признаки недавних слияний (шлейфы, оболочки) в глубоком оптическом и NIR; постзвёздные спектры (E+A).
5) Последствия и синтез (как это меняет типы)
- Комбинация: RPS быстро удаляет холодный газ и прекращает внешнее звездообразование → диск остаётся без газа, со временем стареет свет и становится S0. Приливные эффекты и харрасмент механически разрушают/утолщают диск и уносят звёздный материал в ICL. В групповой среде слияния дают эллиптические галактики.
- Временные шкалы и последовательность: часто сначала RPS даёт быстрый спад SFR, затем медленная эволюция морфологии через динамическое нагревание/приливы/strangulation.
6) Обобщённые наблюдательные доказательства
- Морфологическое распределение (morphology–density relation): рост доли ранних типов (S0, эллиптики) с увеличением плотности среды.
- Эволюция фракций с красным смещением: меньше S0 и больше синих спиралей в прошлом (Butcher–Oemler, рост S0 с z→0) — указывает на преобразование спиралей в S0.
- HI deficiency и усечённые газовые диски (21 cm) в Virgo/Coma.
- Hα/UV и спектры: пост- starburst (E+A) галактики и усечённые зоны звездообразования.
- X-ray: наличие горячего ICM, рентгеновские хвосты и подтверждение условий для RPS (${\rho }_{ICM}$ и $v$).
- Глубокие оптические съёмки: приливные хвосты, ICL и разрушенные спутники.
- Мультидлинноволновые наблюдения jellyfish-галактик: оптика (узлы SF), Hα/UV (SFR), X-ray/HI/CO (газовые хвосты), радио (синхротронные хвосты).
Краткий вывод: исчезновение/трансформация галактик в плотных скоплениях обусловлено сочетанием RPS (быстрая потеря холодного газа и quenching), приливной деструкции и харрасмента (механическая потеря звёзд и нагрев диска) и — в группах — слияний. Мультидлинноволновые наблюдения (оптика, HI 21 cm, Hα/UV, CO, X-ray, радио, спектроскопия) дают согласующуюся картину этих процессов.