Discos galácticos, caída y el valor global de Omega

La delgadez y frialdad de los discos galácticos pueden utilizarse para establecer límites estrictos sobre la tasa actual de caída de sistemas satelitales sobre galaxias espirales. Tras revisar la literatura sobre resultados numéricos, desarrollamos argumentos analíticos que confirman y amplían considerablemente el trabajo previo. Para satélites en caída en órbitas circulares orientadas isotrópicamente, mostramos que, debido a la dispersión, la ganancia de energía térmica del disco supera la pérdida de energía del satélite por fricción dinámica en un factor de 1.6, siendo 25% depositado en movimiento z y 75% en movimientos planos. Este factor casi compensa la pérdida por fricción al halo, con tasas de pérdida de halo a disco aproximadamente de 2.87rρₕ_ (r) /SIGMAd_ (r). Para nuestro modelo galáctico elegido, esto corresponde al 62% de la energía depositada en el componente esférico al radio solar. Si bien la caída de satélites espesará los discos al perturbar las órbitas estelares, también causará contracción adiabática. Si hay caída de gas, esto hace que el disco se vuelva más delgado al asentarse en el plano galáctico. Sin embargo, el primer efecto domina, siendo la relación entre el calentamiento estelar y el enfriamiento del gas 0.11 (vᵣot/σₙormal_)²^~7 para masas iguales añadidas en estrellas y gas. Al aplicar estos argumentos a modelos actuales para nuestra Galaxia, encontramos que no más del 4% de su masa dentro del radio solar puede haberse acumulado en los últimos 5 mil millones de años, de lo contrario, su altura de escala y su parámetro Q de Toomre excederían los valores observados. Encontramos que el despojo por marea de enanos en caída no es un gran efecto a menos que los radios del núcleo superen significativamente 1 kpc. En modelos estándar dominados por materia oscura fría para el crecimiento de estructuras con OMEGAₜot_ = 1, la masa acumulada en grumos de materia oscura aumenta más rápido que t²/3^ y superaría el 28% en los últimos 5 Gyr. Si nuestra Galaxia es típica (y la prevalencia de la estructura espiral indica que así es), entonces tales modelos para el crecimiento de estructuras pueden ser descartados. No hay tal dificultad en universos abiertos, ya que la acreción disminuye después de un tiempo t₁/2_= H^-1^₀piOMEGA₀_/(1 - OMEGA³/2^, ni hay un problema si OMEGA = 1 en forma de radiación, LAMBDA, o un componente caliente que no se acumularía. El calentamiento por caída de satélites puede representar una fracción sustancial del aumento de la dispersión de velocidades y altura de escala con la edad que se observa en nuestra Galaxia. Además, dado que los eventos de caída de satélites son discretos, la relación edad-distribución de velocidades debería reflejar esto, y la distribución de velocidades tendrá una cola no gaussiana, que contribuirá a un disco grueso.