Esta ilustración muestra cómo dos órbitas estelares de muestra se dispersan desde órbitas casi circulares por la gravedad de grupos masivos dentro de las galaxias. Los investigadores han descubierto que millones de cambios orbitales, como los que se muestran aquí, suavizar el perfil de luz general de los discos de galaxias. La estrella azul se dispersa varias veces. La estrella naranja es capturada por la gravedad de un grupo y se mueve a su alrededor. Un típico En el fondo se muestra una galaxia espiral relativamente suave (UGC 12224). Crédito:Jian Wu. Imagen de galaxia de Sloan Digital Sky Survey
Las simulaciones por computadora están mostrando a los astrofísicos cómo grupos masivos de gas dentro de las galaxias dispersan algunas estrellas desde sus órbitas, eventualmente creando el suave, desvanecimiento exponencial en el brillo de muchos discos de galaxias.
Investigadores de la Universidad Estatal de Iowa, la Universidad de Wisconsin-Madison e IBM Research tienen estudios avanzados que comenzaron hace casi 10 años. Originalmente se enfocaron en cómo los grupos masivos en galaxias jóvenes afectan las órbitas de las estrellas y crean discos de galaxias con centros brillantes que se desvanecen en bordes oscuros.
(Como Curtis Struck, profesor de física y astronomía del estado de Iowa, escribió en un resumen de investigación de 2013:"En los discos de galaxias, las cicatrices de una infancia dura, y las imperfecciones de la adolescencia, todo se suaviza con el tiempo. ")
Ahora, el grupo es coautor de un nuevo artículo que dice que sus ideas sobre la formación de discos exponenciales se aplican a más que galaxias jóvenes. También es un proceso robusto y universal en todo tipo de galaxias. Los discos exponenciales, después de todo, son comunes en las galaxias espirales, galaxias elípticas enanas y algunas galaxias irregulares.
¿Cómo pueden los astrofísicos explicar eso?
Mediante el uso de modelos realistas para rastrear la dispersión de estrellas dentro de las galaxias, "Creemos que tenemos una comprensión mucho más profunda de los procesos físicos que resuelven este problema clave de casi 50 años, "Struck dijo.
Los impulsos gravitacionales de cúmulos masivos alteran las órbitas de las estrellas, los investigadores encontraron. Como resultado, la distribución general de estrellas del disco cambia, y el perfil de brillo exponencial es un reflejo de esa nueva distribución estelar.
Los hallazgos de los astrofísicos se informan en un artículo recién publicado en línea por el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . Los coautores están Struck; Jian Wu, un estudiante de doctorado en física y astronomía del estado de Iowa; Elena D'Onghia, profesor asociado de astronomía en Wisconsin; y Bruce Elmegreen, un científico investigador en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM en Yorktown Heights, Nueva York.
Las estrellas están esparcidas los discos se suavizan
El último modelo por computadora, dirigido por Wu, es un punto culminante que culmina años de mejoras en el modelo, Struck dijo. Los modelos anteriores trataron las fuerzas gravitacionales de los componentes de las galaxias de manera más aproximada, y los investigadores estudiaron menos casos.
Los últimos modelos muestran cómo los cúmulos de estrellas y los cúmulos de gases interestelares dentro de las galaxias pueden cambiar las órbitas de las estrellas cercanas. Algunos eventos de dispersión de estrellas cambian significativamente las órbitas de las estrellas, incluso atrapando algunas estrellas en bucles alrededor de grupos masivos antes de que puedan escapar al flujo general de un disco de galaxias. Muchos otros eventos de dispersión son menos poderosos, con menos estrellas dispersas y órbitas más circulares.
"La naturaleza de la dispersión es mucho más compleja de lo que entendíamos anteriormente, ", Dijo Struck." A pesar de toda esta complejidad a pequeña escala, todavía promedia la distribución suave de la luz a gran escala ".
Los modelos también dicen algo sobre el tiempo que tardan en formarse estos discos de galaxias exponenciales, según el artículo de los investigadores. Los tipos de grumos y densidades iniciales de los discos afectan la velocidad de la evolución, pero no la suavidad final en brillo.
En este caso, la velocidad es un término relativo porque las escalas de tiempo para estos procesos son miles de millones de años.
Durante todos esos años e incluso con modelos de galaxias donde las estrellas se distribuyen inicialmente de diversas formas, Wu dijo que los modelos muestran la ubicuidad del proceso de dispersión de estrellas a caída exponencial.
"La dispersión estelar es muy general y universal, ", dijo." Funciona para explicar la formación de discos exponenciales en tantos casos ".
