Los astrofísicos de la Universidad de Arkansas han dado un paso importante para resolver el misterio de cómo las galaxias de disco mantienen la forma de sus brazos espirales. Sus hallazgos apoyan la teoría de que estos brazos son creados por una ola de materia más densa que crea el patrón en espiral a medida que viaja a través de la galaxia.

"La estructura de los brazos espirales en las galaxias de disco es un misterio, "dijo Ryan Miller, profesor asistente visitante de física. "Nadie sabe qué determina la forma de estas espirales, o por qué tienen cierto número de brazos. Nuestra investigación proporciona una respuesta clara a parte de ese misterio ".

Galaxias de disco, incluida la Vía Láctea, comprenden el 70 por ciento de las galaxias conocidas. Se caracterizan por sus brazos en forma de espiral, pero los astrónomos no están seguros de cómo se forman y se mantienen.

El misterio comienza con una paradoja simple:las estrellas en una galaxia de disco orbitan una masa central llamada "protuberancia galáctica, "y las estrellas más cercanas al centro orbitan más rápido que las estrellas hacia el borde. Pero, si los brazos espirales estuvieran compuestos por un grupo fijo de estrellas, las que están en los bordes del patrón tendrían que cubrir más distancia que las estrellas en el medio para mantener el patrón en espiral. Como corredores en el carril exterior de una pista circular, tendrían que moverse más rápido para mantener su posición en el grupo.

En los años 1960, los astrónomos propusieron la "teoría de la onda de densidad" para explicar esta paradoja. La teoría sostiene que los brazos de las galaxias de disco no están formados por haces de estrellas estáticas. En lugar de, estos brazos son ondas de áreas más densas que se mueven a través de las estrellas. Las estrellas se mueven de acuerdo con las leyes de la física, y mientras orbitan el centro de la galaxia, encuentran estas áreas más densas.

Muchos astrónomos han comparado la onda de materia más densa con un atasco de tráfico en el que la velocidad de las estrellas que viajan en un círculo alrededor del centro de una galaxia se ve afectada por la materia más densa de la misma manera que los vehículos de motor se ven afectados por una parte congestionada de una galaxia. autopista. Reducen la velocidad a medida que se encuentran con la congestión y luego se mueven más fácilmente después de pasar el atasco.

Las áreas más densas también afectan a las nubes de gas que pasan por estas regiones. colapsando en nuevas estrellas.

Miller trabajó con los profesores asociados Julia y Daniel Kennefick, becario postdoctoral Rafael Eurfrasio, estudiante de doctorado? Douglas Shields, y los estudiantes de posgrado Mahamed Shameer Abdeen y Erik Monson, así como Benjamin Davis de Swinburne University of Technology en Australia, también egresada de la U de A. Han publicado sus resultados en la Diario astrofísico .

Miller y sus colegas apoyaron la teoría de la onda de densidad al observar estrellas de diferentes edades y comparar sus ubicaciones con la del centro de la onda de densidad.

Según la teoría, habría un punto en cada brazo de la galaxia donde la velocidad de rotación de la onda de densidad y la velocidad de las estrellas es la misma. Esto se llama radio de co-rotación. Las estrellas dentro del radio de co-rotación deberían moverse más rápido que la onda de densidad porque están más cerca del centro. Por lo tanto, cuanto más envejece una estrella, cuanto más adelante debería viajar desde su lugar de nacimiento cerca de la ola. En el lado exterior del radio de co-rotación, donde las estrellas viajan más lentamente que la onda de densidad, las estrellas más viejas deberían quedar más atrás de la ola.

Los investigadores examinaron imágenes de galaxias en la base de datos extragaláctica de NASA / IPAC, que es operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el Instituto de Tecnología de California. Para cada galaxia, examinaron imágenes de diferentes longitudes de onda de luz, representando estrellas de diferentes edades. Descubrieron que cada grupo de estrellas formaba un brazo con un "ángulo de inclinación, "que es el ángulo del brazo en relación con el centro de la galaxia. Al comparar estos diferentes ángulos con el ángulo formado por el centro de la onda de densidad, demostraron que la ubicación de estos grupos de estrellas coincide con la predicción de la teoría de la onda de densidad.

Aunque la investigación proporciona evidencia de por qué los brazos espirales mantienen su forma, quedan preguntas. Es fácil entender por qué ocurre un embotellamiento cuando llega a un accidente automovilístico que redujo tres carriles a uno. pero determinar qué crea las ondas más densas sigue siendo una cuestión abierta.