Galaxiile spirală sunt una dintre cele mai captivante structuri din astronomie, însă natura lor nu este încă pe deplin înțeleasă. Astronomii au în prezent două categorii de teorii care pot explica această structură, în funcție de mediul galaxiei, dar un nou studiu, acceptat pentru publicarea în Jurnalul Astrofizic, sugerează că una dintre aceste teorii poate fi în mare măsură greșită.
Pentru galaxiile cu însoțitori din apropiere, astronomii au sugerat că forțele de maree pot trage structura spirală. Cu toate acestea, pentru galaxiile izolate, este necesar un alt mecanism în care galaxiile formează aceste structuri fără intervenția unui vecin. O posibilă soluție la aceasta a fost elaborată pentru prima dată în 1964 de Lin & Shu, în care au sugerat că structura înfășurării este doar o iluzie. În schimb, aceste brațe nu erau structuri în mișcare, ci zone cu o densitate mai mare, care rămâneau staționare pe măsură ce stelele intrau și le ieșeau similare cu modul în care un blocaj de trafic rămâne în poziție, deși mașinile componente circulă înăuntru și în afară. Această teorie a fost supranumită teoria undelor de densitate Lin-Shu și a avut mare succes. Lucrările anterioare au raportat o evoluție din regiunile reci și HI și praful de pe porțiunea interioară a brațelor spiralate, care se prăbușesc în această regiune cu densitate mai mare și declanșează formarea stelelor, făcând stele fierbinți din clasa O&B care mor înainte de a ieși din structură, părăsind stele de masă inferioară pentru a popula restul discului.
Una dintre principalele întrebări ale acestei teorii a fost longevitatea regiunii supradense. După Lin & Shu, precum și mulți alți astronomi, aceste structuri sunt în general stabile pe perioade îndelungate. Alții sugerează că valul de densitate vine și merge pe tipare relativ recurente de scurtă durată. Acest lucru ar fi similar cu semnalul de întoarcere de pe mașina ta și cel din fața ta, uneori, parcă se sincronizează înainte de a ieși din nou din fază, doar pentru a alinia din nou în câteva minute. În galaxii, modelul ar fi compus din orbitele individuale ale stelelor, care s-ar alinia periodic pentru a crea brațele spiralate. A juca care dintre acestea a fost cazul a fost o provocare.
Pentru a face acest lucru, noua cercetare, condusă de Kelly Foyle de la Universitatea McMaster din Ontario, a examinat evoluția formării stelelor pe măsură ce gazul și praful au intrat în regiunea de șoc produsă de valul de densitate Lin-Shu. Dacă teoria ar fi corectă, ar trebui să se aștepte să găsească o progresie în care să găsească mai întâi gaz HI rece și monoxid de carbon, apoi compensări de hidrogen molecular cald și emisie de 24 μm din stele care se formează în nori și, în final, o altă compensare a Emisie UV a stelelor complet formate și nesigure.
Echipa a examinat 12 galaxii în spirală din apropiere, inclusiv M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 și M 95. Aceste galaxii au reprezentat mai multe variații ale galaxiilor spirală, cum ar fi spiralele cu design grandios, spiralele împiedicate, spiralele floculante și o interacțiune spirală.
Când utilizează un algoritm computerizat pentru a examina fiecare pentru compensări care ar susține teoria Lin-Shu, echipa a raportat că nu au putut găsi o diferență de locație între cele trei faze diferite ale formării stelelor. Acest lucru este în contradicție cu studiile anterioare (care au fost realizate „cu ochiul” și, prin urmare, supuse unei prejudecăți potențiale) și pun la îndoială structura spirală de lungă durată, așa cum a fost prevăzută de teoria Lin-Shu. În schimb, această constatare este de acord cu posibilitatea unor brațe spiralate tranzitorii care se desprind și se reformează periodic.
O altă opțiune, una care salvează teoria undelor de densitate este aceea că există mai multe „viteze de model” care produc unde de densitate mai complexe și astfel estompează compensările preconizate. Această posibilitate este susținută de un studiu din 2009 care a cartografiat aceste viteze și a constatat că mai multe galaxii spirală ar putea să prezinte un astfel de comportament. În cele din urmă, echipa observă că tehnica în sine poate fi defectuoasă și subestimând emisia din fiecare zonă de formare a stelelor. Pentru a rezolva întrebarea, astronomii vor trebui să producă modele mai rafinate și să exploreze regiunile mai în detaliu și în mai multe galaxii.
