Un modello tradizionale di evoluzione della galassia prevede che tu inizi con le galassie a spirale - che potrebbero aumentare di dimensioni attraverso la digestione di galassie nane più piccole - ma altrimenti mantengono la loro forma a spirale relativamente indisturbata. È solo quando queste galassie si scontrano con un'altra di dimensioni simili che si ottiene per la prima volta una forma irregolare di "disastro ferroviario", che alla fine si assesta in una forma ellittica senza caratteristiche - piena di stelle che seguono percorsi orbitali casuali invece di muoversi sullo stesso piano orbitale stretto che vediamo nel disco galattico appiattito di una galassia a spirale.
Il concetto di evoluzione della galassia secolare sfida questa nozione - dove "secolare" significa separato o isolato. Le teorie sull'evoluzione secolare suggeriscono che le galassie si evolvono naturalmente lungo la sequenza di Hubble (dalla spirale all'ellittica), senza fusione o collisioni che guidano necessariamente i cambiamenti nella loro forma.
Mentre è chiaro che le galassie si scontrano - e quindi generano molte forme di galassia irregolari che possiamo osservare - è ipotizzabile che la forma di una galassia a spirale isolata possa evolvere verso una galassia ellittica a forma più amorfa se possiedono un meccanismo per trasferire il momento angolare verso l'esterno .
La forma appiattita del disco della galassia a spirale standard deriva dallo spin - presumibilmente acquisito durante la sua formazione iniziale. Lo spin farà sì che una massa aggregata adotti una forma a disco, così come l'impasto della pizza fatto girare in aria formerà un disco. La conservazione del momento angolare richiede che la forma del disco sia mantenuta indefinitamente a meno che la galassia non possa in qualche modo perdere la sua rotazione. Ciò potrebbe accadere attraverso una collisione - o altrimenti trasferendo la massa, e quindi il momento angolare, verso l'esterno. Questo è analogo ai pattinatori che ruotano verso l'esterno che lanciano le braccia verso l'esterno per rallentare il loro giro.
Le onde di densità possono essere significative qui. I bracci a spirale comunemente visibili nei dischi galattici non sono strutture statiche, ma piuttosto onde di densità che causano un raggruppamento temporaneo di stelle orbitanti. Queste onde di densità possono essere il risultato di risonanze orbitali generate tra le singole stelle del disco.
È stato suggerito che un'onda di densità rappresenta uno shock senza collisioni che ha un effetto smorzante sulla rotazione del disco. Tuttavia, poiché il disco frena solo su se stesso, il momento angolare deve ancora essere conservato all'interno di questo sistema isolato.
Un disco galattico ha un raggio di corotazione - un punto in cui le stelle ruotano alla stessa velocità orbitale dell'onda di densità (cioè un braccio a spirale percepito) ruota. All'interno di questo raggio, le stelle si muovono più velocemente dell'onda di densità - mentre all'esterno del raggio, le stelle si muovono più lentamente dell'onda di densità.
Ciò può spiegare la forma a spirale dell'onda di densità, oltre a offrire un meccanismo per il trasferimento esterno del momento angolare. All'interno del raggio di corotazione, le stelle stanno cedendo il momento angolare all'onda di densità mentre la spingono - e quindi spingono l'onda in avanti. Al di fuori del raggio di corotazione, l'onda di densità si trascina attraverso un campo di stelle che si muovono più lentamente - cedendo loro il momento angolare mentre lo fa.
Il risultato è che le stelle esterne vengono proiettate più lontano verso le regioni dove potrebbero adottare orbite più casuali, piuttosto che essere costrette a conformarsi al piano orbitale medio della galassia. In questo modo, una galassia a spirale a rapida rotazione strettamente legata potrebbe evolversi gradualmente verso una forma ellittica più amorfa.
Ulteriori letture: Zhang e Buta. Trasformazione morfologica delle galassie indotta da onde di densità lungo la sequenza di Hubble.
