Οι σπειροειδείς γαλαξίες είναι μια από τις πιο συναρπαστικές δομές στην αστρονομία, ωστόσο η φύση τους δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητή. Οι αστρονόμοι έχουν επί του παρόντος δύο κατηγορίες θεωριών που μπορούν να εξηγήσουν αυτή τη δομή, ανάλογα με το περιβάλλον του γαλαξία, αλλά μια νέα μελέτη, που έγινε αποδεκτή για δημοσίευση στο Astrophysical Journal, υποδηλώνει ότι μία από αυτές τις θεωρίες μπορεί να είναι σε μεγάλο βαθμό λάθος.
Για γαλαξίες με κοντινούς συντρόφους, οι αστρονόμοι έχουν προτείνει ότι οι παλιρροιακές δυνάμεις μπορούν να σχεδιάσουν τη σπειροειδή δομή. Ωστόσο, για απομονωμένους γαλαξίες, απαιτείται ένας άλλος μηχανισμός στον οποίο οι γαλαξίες σχηματίζουν αυτές τις δομές χωρίς παρέμβαση από έναν γείτονα. Μια πιθανή λύση σε αυτό επεξεργάστηκε για πρώτη φορά το 1964 από τον Lin & Shu, στον οποίο πρότειναν ότι η περιτύλιξη είναι απλώς μια ψευδαίσθηση. Αντ 'αυτού, αυτά τα όπλα δεν ήταν κινούμενες δομές, αλλά περιοχές με μεγαλύτερη πυκνότητα που παρέμειναν στάσιμες καθώς τα αστέρια μπήκαν και βγήκαν παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο η κυκλοφοριακή συμφόρηση παραμένει στη θέση της, παρόλο που τα εξαρτήματα ταξιδεύουν μέσα και έξω. Αυτή η θεωρία ονομάστηκε θεωρία κυμάτων πυκνότητας Lin-Shu και ήταν σε μεγάλο βαθμό επιτυχημένη. Προηγούμενες δημοσιεύσεις έχουν αναφέρει μια εξέλιξη από κρύες περιοχές HI και σκόνη στο εσωτερικό τμήμα των σπειροειδών βραχιόνων, που συντρίβουν σε αυτήν την περιοχή υψηλότερης πυκνότητας και προκαλούν σχηματισμό αστεριών, κάνοντας καυτά αστέρια κατηγορίας O & B που πεθαίνουν πριν από την έξοδο από τη δομή, αφήνοντας το αστέρια χαμηλότερης μάζας για να συμπληρώσετε το υπόλοιπο του δίσκου.
Ένα από τα βασικά ερωτήματα σχετικά με αυτήν τη θεωρία ήταν η μακροζωία της υπερβολικής πυκνότητας. Σύμφωνα με τον Lin & Shu, καθώς και πολλούς άλλους αστρονόμους, αυτές οι δομές είναι γενικά σταθερές για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Άλλοι προτείνουν ότι το κύμα πυκνότητας έρχεται και πηγαίνει σε σχετικά βραχύβια, επαναλαμβανόμενα μοτίβα. Αυτό θα ήταν παρόμοιο με το σήμα στροφής στο αυτοκίνητό σας και το σήμα μπροστά σας κατά καιρούς φαίνεται να συγχρονίζεται πριν βγείτε ξανά από τη φάση, μόνο για να παρατάξετε ξανά σε λίγα λεπτά. Στους γαλαξίες, το μοτίβο θα αποτελείται από τις ατομικές τροχιές των αστεριών, τα οποία θα περιορίζονταν περιοδικά για να δημιουργήσουν τους σπειροειδείς βραχίονες. Το να πειράζουμε ποια από αυτές ήταν η πρόκληση.
Για να γίνει αυτό, η νέα έρευνα, με επικεφαλής τον Kelly Foyle από το Πανεπιστήμιο McMaster στο Οντάριο, εξέτασε την εξέλιξη του σχηματισμού αστεριών καθώς το αέριο και η σκόνη εισέρχονται στην περιοχή σοκ που παράγεται από το κύμα πυκνότητας Lin-Shu. Εάν η θεωρία ήταν σωστή, θα πρέπει να περιμένουν να βρουν μια πρόοδο στην οποία θα βρίσκουν πρώτα κρύο αέριο HI και μονοξείδιο του άνθρακα, και στη συνέχεια αντισταθμίζουν το θερμό μοριακό υδρογόνο και 24 μm εκπομπών από αστέρια που σχηματίζονται σε σύννεφα και, τέλος, μια άλλη αντιστάθμιση του Εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας πλήρως σχηματισμένων και απεριόριστων αστεριών.
Η ομάδα εξέτασε 12 κοντινούς σπειροειδείς γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων των M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 και M 95. Αυτοί οι γαλαξίες αντιπροσώπευαν αρκετές παραλλαγές σπειροειδών γαλαξιών όπως σπείρες μεγάλου σχεδιασμού, φραγμένες σπείρες, κροκιδωτές σπείρες και αλληλεπιδρώντας σπειροειδής.
Όταν χρησιμοποιούσε έναν αλγόριθμο υπολογιστή για να εξετάσει το καθένα για όφσετ που θα υποστηρίζουν τη θεωρία Lin-Shu, η ομάδα ανέφερε ότι δεν μπόρεσαν να βρουν μια διαφορά στη θέση μεταξύ των τριών διαφορετικών φάσεων του σχηματισμού αστεριών. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τις προηγούμενες μελέτες (οι οποίες έγιναν «με το μάτι» και ως εκ τούτου υπόκεινται σε πιθανή προκατάληψη) και δημιουργεί αμφιβολίες για τη μακρόχρονη σπειροειδή δομή, όπως προέβλεπε η θεωρία του Lin-Shu. Αντίθετα, αυτό το εύρημα συμφωνεί με την πιθανότητα παροδικών σπειροειδών βραχιόνων που διαλύονται και μεταρρυθμίζονται περιοδικά.
Μια άλλη επιλογή, αυτή που σώζει τη θεωρία των κυμάτων πυκνότητας είναι ότι υπάρχουν πολλαπλές «ταχύτητες προτύπων» που παράγουν πιο πολύπλοκα κύματα πυκνότητας και συνεπώς θολώνει τα αναμενόμενα όφσετ. Αυτή η δυνατότητα υποστηρίζεται από μια μελέτη του 2009 η οποία χαρτογράφησε αυτές τις ταχύτητες και διαπίστωσε ότι αρκετοί σπειροειδείς γαλαξίες είναι πιθανό να παρουσιάζουν τέτοια συμπεριφορά. Τέλος, η ομάδα σημειώνει ότι η ίδια η τεχνική μπορεί να είναι ελαττωματική και υποτιμά την εκπομπή από κάθε ζώνη σχηματισμού αστεριών. Για να διευθετηθεί το ζήτημα, οι αστρονόμοι θα πρέπει να παράγουν πιο εκλεπτυσμένα μοντέλα και να εξερευνήσουν τις περιοχές με μεγαλύτερη λεπτομέρεια και σε περισσότερους γαλαξίες.
