Risolto il mistero dei bracci a spirale e del loro paradosso
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Le osservazioni di classi di stelle nelle galassie a disco avallano una teoria degli anni Sessanta. Le stelle non appartengono ai bracci ma attraversano onde di densità della galassia


Fonte Ryan Miller et al. Investigating the Origins of Spiral Structure in Disk Galaxies through a Multiwavelength Study, The Astrophysical Journal (2019)


Crediti: University of Arkansas
Crediti: University of Arkansas

Come faccia il disco delle galassie a spirale a mantenere la sua forma a bracci è sempre stato un mistero, per non parlare dei processi che determinano il numero dei bracci stessi, ma un nuovo studio sembra trovare la risposta nelle onde di materia a maggior densità, onde in grado di creare il pattern a spirale durante il proprio viaggio attraverso la galassia .

Le galassie a disco come la nostra rappresentano il 70% delle galassie conosciute e sono caratterizzate da bracci a forma di spirale. Il mistero inizia con un semplice paradosso: le stelle in una galassia a disco orbitano intorno a un bulge galattico e le stelle poste più vicine al centro si muovono più velocemente di quelle più esterne. Se i bracci fossero composti da un gruppo fisso di stelle, quelle ai bordi dovrebbero coprire una distanza maggiore rispetto a quelle più interne per mantenersi sullo stesso braccio e per fare questo dovrebbero muoversi più velocemente per mantenere la posizione. 

Negli anni Sessanta gli astronomi proposero la teoria delle onde di densità per spiegare il paradosso: i bracci non sono formati da stelle legate ai bracci stessi. I bracci sarebbero onde di aree più dense che si muovono attraverso le stelle. Le stelle si muoverebbero quindi in accordo con le leggi della fisica e muovendosi in orbita intorno al centro galattico incontrerebbero queste aree a maggior densità. Le aree più dense influenzerebbero anche le nubi di gas che vanno ad attraversare determinando una compressione e il collasso in nuove stelle. 

Un nuovo studio sembra fornire supporto a questa teoria delle onde di densità dopo aver osservato stelle di diversa età e averne confrontato la posizione in relazione al centro dell'onda di densità. Secondo la teoria, dovrebbe esserci un punto in ciascun braccio di una galassia in cui la velocità di rotazione dell'onda e la velocità delle stelle si equivalgono. Questo punto viene chiamato raggio di co-rotazione. Le stelle poste all'interno del raggio dovrebbero muoversi più velocemente rispetto all'onda di densità visto che sono più vicine al centro. Quando queste stelle più vicine invecchiano dovrebbero spostarsi verso l'interno. Esternamente al raggio di co-rotazione, invece, le stelle sono più lente dell'onda e invecchiando dovrebbero andare a cadere sempre più indietro.

Esaminando le immagini dell'Extragalactic Database di NASA/IPAC, un team di astronomi ha utilizzato diverse lunghezze d'onda al fine di separare le stelle di diversa età. Ciascun gruppo di stelle ha formato un braccio in relazione al centro della galassia. Confrontando questi diversi angoli con l'angolo formato dal centro dell'onda di densità, il team ha scoperto come la posizione dei gruppi di stelle vada a combaciare precisamente con la previsione della teoria dell'onda di densità. 

Resta però una domanda aperta: cosa crea le onde più dense è ancora un mistero.