As galáxias espirais são uma das estruturas mais cativantes da astronomia, mas sua natureza ainda não é totalmente compreendida. Os astrônomos atualmente têm duas categorias de teorias que podem explicar essa estrutura, dependendo do ambiente da galáxia, mas um novo estudo, aceito para publicação no Astrophysical Journal, sugere que uma dessas teorias pode estar amplamente errada.
Para galáxias com companheiros próximos, os astrônomos sugeriram que as forças das marés podem desenhar uma estrutura espiral. No entanto, para galáxias isoladas, é necessário outro mecanismo no qual as galáxias formam essas estruturas sem a intervenção de um vizinho. Uma solução possível para isso foi elaborada pela primeira vez em 1964 por Lin & Shu, na qual eles sugeriram que a estrutura do enrolamento é apenas uma ilusão. Em vez disso, essas armas não eram estruturas em movimento, mas áreas de maior densidade que permaneceram estacionárias quando as estrelas entraram e saíram de maneira semelhante à forma como um engarrafamento permanece em posição, embora os carros componentes entrem e saiam. Essa teoria foi apelidada de teoria das ondas de densidade Lin-Shu e tem sido amplamente bem-sucedida. Trabalhos anteriores relataram uma progressão de regiões HI frias e poeira na parte interna dos braços espirais, que colidem com essa região de maior densidade e desencadeiam a formação de estrelas, produzindo estrelas quentes da classe O&B que morrem antes de sair da estrutura, deixando o estrelas de menor massa para preencher o restante do disco.
Uma das principais questões sobre essa teoria tem sido a longevidade da região superdensa. Segundo Lin & Shu, assim como muitos outros astrônomos, essas estruturas geralmente são estáveis por longos períodos de tempo. Outros sugerem que a onda de densidade entra e sai em padrões recorrentes de vida relativamente curta. Isso seria semelhante ao pisca-pisca do seu carro e, à sua frente, às vezes parece sincronizar antes de sair da fase novamente, apenas para alinhar novamente em alguns minutos. Nas galáxias, o padrão seria composto pelas órbitas individuais das estrelas, que periodicamente se alinhavam para criar os braços em espiral. Provocar qual desses foi o caso tem sido um desafio.
Para isso, a nova pesquisa, liderada por Kelly Foyle, da Universidade McMaster, em Ontário, examinou a progressão da formação de estrelas à medida que gás e poeira entraram na região de choque produzida pela onda de densidade Lin-Shu. Se a teoria estivesse correta, eles esperariam encontrar uma progressão na qual encontrassem primeiro gás HI frio e monóxido de carbono e, em seguida, compensassem o hidrogênio molecular quente e a emissão de 24 μm de estrelas se formando nas nuvens e, finalmente, outro deslocamento do Emissão UV de estrelas totalmente formadas e não obscurecidas.
A equipe examinou 12 galáxias espirais próximas, incluindo M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 e M 95. Essas galáxias representavam várias variações de galáxias espirais, como espirais de design grandioso, espirais barradas, espirais floculentas e uma interação. espiral.
Ao usar um algoritmo de computador para examinar cada uma das compensações que apoiariam a teoria de Lin-Shu, a equipe relatou que não conseguiu encontrar uma diferença na localização entre as três fases diferentes da formação de estrelas. Isso contradiz os estudos anteriores (que foram feitos “a olho” e, portanto, sujeitos a possíveis vieses) e põe em dúvida a estrutura espiral de vida longa, como previsto pela teoria de Lin-Shu. Em vez disso, essa descoberta está de acordo com a possibilidade de braços em espiral transitórios que se separam e se reformam periodicamente.
Outra opção, que resgata a teoria das ondas de densidade, é que existem várias "velocidades padrão" produzindo ondas de densidade mais complexas e, portanto, desfocam as compensações esperadas. Essa possibilidade é apoiada por um estudo de 2009 que mapeou essas velocidades e descobriu que várias galáxias espirais provavelmente exibem esse comportamento. Por fim, a equipe observa que a técnica em si pode ter falhas e subestimar a emissão de cada zona de formação de estrelas. Para resolver a questão, os astrônomos precisarão produzir modelos mais refinados e explorar as regiões com mais detalhes e em mais galáxias.
