Le galassie a spirale sono una delle strutture più affascinanti dell'astronomia, ma la loro natura non è ancora del tutto chiara. Gli astronomi attualmente hanno due categorie di teorie che possono spiegare questa struttura, a seconda dell'ambiente della galassia, ma un nuovo studio, accettato per la pubblicazione sul diario astrofisico, suggerisce che una di queste teorie potrebbe essere in gran parte sbagliata.
Per le galassie con compagni vicini, gli astronomi hanno suggerito che le forze di marea possano disegnare una struttura a spirale. Tuttavia, per le galassie isolate, è necessario un altro meccanismo in cui le galassie formano queste strutture senza l'intervento di un vicino. Una possibile soluzione a ciò fu elaborata per la prima volta nel 1964 da Lin & Shu, in cui suggerivano che la struttura tortuosa fosse semplicemente un'illusione. Invece, queste armi non stavano muovendo le strutture, ma aree di maggiore densità che sono rimaste stazionarie quando le stelle sono entrate e sono uscite in modo simile a come un ingorgo stradale rimane in posizione nonostante le automobili componenti viaggino dentro e fuori. Questa teoria è stata soprannominata la teoria delle onde di densità Lin-Shu ed ha avuto un grande successo. Precedenti articoli hanno riportato una progressione da freddo, regioni HI e polvere sulla parte interna dei bracci a spirale, che si schiantano in questa regione a densità più elevata e innescano la formazione di stelle, rendendo calde le stelle della classe O & B che muoiono prima di uscire dalla struttura, lasciando il stelle di massa inferiore per popolare il resto del disco.
Una delle domande principali su questa teoria è stata la longevità della regione in eccesso. Secondo Lin & Shu e molti altri astronomi, queste strutture sono generalmente stabili per lunghi periodi di tempo. Altri suggeriscono che l'onda di densità va e viene secondo schemi ricorrenti di breve durata. Questo sarebbe simile al segnale di svolta sulla tua auto e quello davanti a te che a volte sembra sincronizzarsi prima di uscire di nuovo dalla fase, per poi allinearsi di nuovo in pochi minuti. Nelle galassie, il modello sarebbe composto dalle orbite individuali delle stelle, che si allineerebbero periodicamente per creare le braccia a spirale. Prendere in giro quale di questi era il caso è stata una sfida.
Per fare ciò, la nuova ricerca, condotta da Kelly Foyle della McMaster University in Ontario, ha esaminato la progressione della formazione stellare quando gas e polvere entrarono nella regione di shock prodotta dall'onda di densità Lin-Shu. Se la teoria fosse corretta, dovrebbero aspettarsi di trovare una progressione in cui prima troverebbero gas HI freddo e monossido di carbonio, quindi offset di idrogeno molecolare caldo e emissione di 24 μm dalle stelle che si formano nelle nuvole e, infine, un altro offset del Emissione UV di stelle completamente formate e non oscurate.
Il team ha esaminato 12 galassie a spirale vicine, tra cui M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 e M 95. Queste galassie rappresentavano diverse varianti di galassie a spirale come spirali di grande design, spirali barrate, spirali flocculenti e un'interazione interagente spirale.
Durante l'utilizzo di un algoritmo informatico per esaminare ciascuno degli offset che avrebbero supportato la teoria di Lin-Shu, il team ha riferito di non riuscire a trovare una differenza di posizione tra le tre diverse fasi della formazione stellare. Ciò contraddice i precedenti studi (che erano stati fatti "ad occhio" e quindi soggetti a potenziali distorsioni) e mette in dubbio la struttura a spirale di lunga vita come previsto dalla teoria di Lin-Shu. Invece, questa scoperta è in accordo con la possibilità di bracci a spirale transitori che si rompono e si riformano periodicamente.
Un'altra opzione, quella che salva la teoria delle onde di densità è che ci sono più "velocità di pattern" che producono onde di densità più complesse e quindi sfocano gli offset previsti. Questa possibilità è supportata da uno studio del 2009 che ha mappato queste velocità e ha scoperto che diverse galassie a spirale mostrano probabilmente tale comportamento. Infine, il team nota che la tecnica stessa può essere imperfetta e sottovalutare l'emissione da ciascuna zona di formazione stellare. Per risolvere la questione, gli astronomi dovranno produrre modelli più raffinati ed esplorare le regioni in modo più dettagliato e in più galassie.
