Las galaxias espirales son una de las estructuras más cautivadoras de la astronomía, pero su naturaleza aún no se comprende completamente. Los astrónomos tienen actualmente dos categorías de teorías que pueden explicar esta estructura, dependiendo del entorno de la galaxia, pero un nuevo estudio, aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal, sugiere que una de estas teorías puede estar en gran medida equivocada.
Para las galaxias con compañeros cercanos, los astrónomos han sugerido que las fuerzas de marea pueden extraer la estructura en espiral. Sin embargo, para galaxias aisladas, se requiere otro mecanismo en el que las galaxias formen estas estructuras sin la intervención de un vecino. Una posible solución a esto fue elaborada por primera vez en 1964 por Lin & Shu en la que sugirieron que la estructura sinuosa es simplemente una ilusión. En cambio, estos brazos no eran estructuras móviles, sino áreas de mayor densidad que permanecieron estacionarias cuando las estrellas entraron y salieron de manera similar a como un atasco de tráfico permanece en posición aunque los autos componentes entran y salen. Esta teoría se ha denominado la teoría de la onda de densidad de Lin-Shu y ha tenido mucho éxito. Los documentos anteriores informaron una progresión de las regiones frías, HI y polvo en la parte interna de los brazos espirales, que chocan contra esta región de mayor densidad y desencadenan la formación de estrellas, haciendo estrellas calientes de clase O y B que mueren antes de salir de la estructura, dejando el estrellas de menor masa para poblar el resto del disco.
Una de las principales preguntas sobre esta teoría ha sido la longevidad de la región densa. Según Lin & Shu, así como muchos otros astrónomos, estas estructuras son generalmente estables durante largos períodos de tiempo. Otros sugieren que la onda de densidad va y viene en patrones recurrentes relativamente cortos. Esto sería similar a la señal de giro en su automóvil y la que está frente a usted, que a veces parece sincronizarse antes de salir de la fase nuevamente, solo para alinearse nuevamente en unos minutos. En las galaxias, el patrón estaría compuesto por las órbitas individuales de las estrellas, que se alinearían periódicamente para crear los brazos espirales. Sacar cuál de estos fue el caso ha sido un desafío.
Para hacerlo, la nueva investigación, dirigida por Kelly Foyle de la Universidad de McMaster en Ontario, examinó la progresión de la formación de estrellas a medida que el gas y el polvo ingresaron a la región de choque producida por la onda de densidad de Lin-Shu. Si la teoría fuera correcta, deberían esperar encontrar una progresión en la que primero encontrarían gas HI frío y monóxido de carbono, y luego compensaciones de hidrógeno molecular cálido y emisión de 24 μm de las estrellas que se forman en las nubes, y finalmente, otro desplazamiento del Emisión UV de estrellas completamente formadas y sin oscurecer.
El equipo examinó 12 galaxias espirales cercanas, incluidas M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 y M 95. Estas galaxias representaban varias variaciones de galaxias espirales, como espirales de gran diseño, espirales barradas, espirales floculantes y una interacción. espiral.
Al utilizar un algoritmo informático para examinar cada uno de los desplazamientos que respaldarían la teoría de Lin-Shu, el equipo informó que no pudieron encontrar una diferencia de ubicación entre las tres fases diferentes de la formación de estrellas. Esto contradice los estudios previos (que se realizaron "a simple vista" y, por lo tanto, sujetos a posibles sesgos) y arroja dudas sobre la estructura en espiral de larga duración como lo predice la teoría de Lin-Shu. En cambio, este hallazgo está de acuerdo con la posibilidad de brazos espirales transitorios que se separan y reforman periódicamente.
Otra opción, una que salva la teoría de la onda de densidad es que hay múltiples "velocidades de patrón" que producen ondas de densidad más complejas y, por lo tanto, difumina las compensaciones esperadas. Esta posibilidad es respaldada por un estudio de 2009 que mapeó estas velocidades y descubrió que es probable que varias galaxias espirales exhiban tal comportamiento. Por último, el equipo señala que la técnica en sí puede ser defectuosa y subestimar la emisión de cada zona de formación estelar. Para resolver la cuestión, los astrónomos necesitarán producir modelos más refinados y explorar las regiones con mayor detalle y en más galaxias.
