Спиральные галактики являются одной из самых увлекательных структур в астрономии, однако их природа до сих пор полностью не изучена. У астрономов в настоящее время есть две категории теорий, которые могут объяснить эту структуру, в зависимости от окружающей среды галактики, но новое исследование, принятое для публикации в Астрофизическом Журнале, предполагает, что одна из этих теорий может быть в значительной степени неправильной.
Для галактик с соседними спутниками астрономы предположили, что приливные силы могут вытянуть спиральную структуру. Однако для изолированных галактик требуется другой механизм, в котором галактики формируют эти структуры без вмешательства соседа. Возможное решение этого вопроса было впервые разработано в 1964 году Линь-Шу, в котором они предположили, что конструкция обмотки - всего лишь иллюзия. Вместо этого эти вооружения были не движущимися структурами, а областями большей плотности, которые оставались неподвижными, когда звезды входили и выходили из них, подобно тому, как пробка остается на месте, хотя автомобили-составные части проезжают внутрь и наружу. Эта теория была названа теорией плотности волны Лин-Шу и была в значительной степени успешной. В предыдущих работах сообщалось о прогрессии от холода, областей HI и пыли на внутренней части спиральных рукавов, которые врезаются в эту область более высокой плотности и вызывают образование звезд, в результате чего горячие звезды класса O & B умирают перед выходом из структуры, оставляя звезды меньшей массы, чтобы заполнить оставшуюся часть диска.
Одним из главных вопросов этой теории было долговечность сверхплотной области. По словам Лин и Шу, а также многих других астрономов, эти структуры обычно стабильны в течение длительных периодов времени. Другие предполагают, что волна плотности приходит и уходит в относительно кратковременных периодических моделях. Это было бы похоже на сигнал поворота на вашем автомобиле и на тот, который перед вами время от времени, казалось, синхронизировался, прежде чем снова выйти из фазы, только чтобы выстроиться в очередь через несколько минут. В галактиках модель будет состоять из отдельных орбит звезд, которые периодически выстраиваются в линию для создания спиральных рукавов. Выявление, что из этого было случаем, было проблемой.
Для этого в новом исследовании, проведенном Келли Фойл из Университета МакМастера в Онтарио, было изучено развитие звездообразования, когда газ и пыль проникли в область удара, вызванную волной плотности Лин-Шу. Если теория верна, им следует ожидать прогрессирования, при котором они сначала обнаружат холодный газ HI и окись углерода, а затем смещения теплого молекулярного водорода и излучение 24 мкм от звезд, образующихся в облаках, и, наконец, еще одно смещение УФ излучение полностью сформированных и незаметных звезд.
Команда исследовала 12 близлежащих спиральных галактик, в том числе M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 и M 95. Эти галактики представляли несколько вариаций спиральных галактик, таких как спирали великого дизайна, спирали с перемычками, хлопьевидные спирали и взаимодействующие спирали спираль.
При использовании компьютерного алгоритма для проверки каждого из них на смещения, которые поддерживали бы теорию Лин-Шу, команда сообщила, что они не смогли найти разницу в расположении между тремя различными фазами звездообразования. Это противоречит предыдущим исследованиям (которые были сделаны «на глаз» и, следовательно, подвержены потенциальному смещению) и ставит под сомнение долгоживущую спиральную структуру, предсказанную теорией Лин-Шу. Вместо этого этот вывод согласуется с возможностью переходных спиральных рукавов, которые распадаются и периодически реформируются.
Другой вариант, который поддерживает теорию волн плотности, состоит в том, что существует множество «скоростей паттернов», создающих более сложные волны плотности и, таким образом, размывает ожидаемые смещения. Эта возможность подтверждается исследованием 2009 года, которое сопоставило эти скорости и обнаружило, что несколько спиральных галактик могут демонстрировать такое поведение. Наконец, команда отмечает, что сама техника может быть ошибочной и недооценивать выбросы из каждой зоны звездообразования. Чтобы решить этот вопрос, астрономам нужно будет создать более совершенные модели и исследовать регионы более детально и с большим количеством галактик.
