Спиралните галактики са една от най-завладяващите структури в астрономията, но тяхната природа все още не е напълно изяснена. В момента астрономите имат две категории теории, които могат да обяснят тази структура, в зависимост от средата на галактиката, но ново проучване, прието за публикуване в Astrophysical Journal, предполага, че една от тези теории може да е до голяма степен погрешна.
За галактики с близки придружители астрономите предположиха, че приливните сили могат да очертаят спирална структура. За изолирани галактики обаче е необходим друг механизъм, при който галактиките образуват тези структури без намеса от съсед. Възможно решение за това е разработено за първи път през 1964 г. от Лин и Шу, в което те предполагат, че намотателната структура е просто илюзия. Вместо това тези оръжия не бяха движещи се конструкции, а области с по-голяма плътност, които останаха неподвижни при влизането на звезди и излязоха от тях, подобно на това как задръстванията остават на място, въпреки че автомобилите с компоненти пътуват навътре и навън. Тази теория е наречена теорията на вълната на плътността на Лин-Шу и до голяма степен е успешна. Предишни документи съобщават за прогресия от студ, HI региони и прах по вътрешната част на спиралните рамена, които се сблъскват в този регион с по-висока плътност и предизвикват образуване на звезди, което прави горещи звезди от клас O&B, които умират преди излизане от структурата, оставяйки звезди с по-ниска маса, за да попълните останалата част от диска.
Един от основните въпроси на тази теория е дълголетието на свръхтеглия регион. Според Лин и Шу, както и много други астрономи, тези структури като цяло са стабилни за дълги периоди от време. Други предполагат, че вълната на плътността идва и преминава в сравнително краткотрайни, повтарящи се модели. Това би било подобно на мигача на вашия автомобил и този пред вас, понякога сякаш се синхронизира, преди отново да излезете от фаза, само за да се подредите отново след няколко минути. В галактиките моделът ще бъде съставен от отделните орбити на звездите, които периодично ще се редят, за да създадат спиралните рамена. Предизвикателството кой от тези случаи е било предизвикателство.
За целта новото изследване, ръководено от Кели Фойл от университета Макмастър в Онтарио, изследва прогресията на образуването на звезди, когато газът и прахът навлизат в шоковия регион, произведен от вълната на плътност Лин-Шу. Ако теорията е вярна, те трябва да очакват да намерят прогресия, при която първо ще намерят студен HI газ и въглероден оксид, а след това компенсират топъл молекулен водород и 24 µm емисии от звезди, образуващи се в облаци, и накрая, още едно компенсиране на UV излъчване на напълно оформени и незабелязани звезди.
Екипът изследва 12 близко разположени спираловидни галактики, включително М 51, М 63, М 66, М 74, М 81 и М 95. Тези галактики представляват няколко варианта на спирални галактики, като големи дизайнерски спирали, оградени спирали, флокулентни спирали и взаимодействащи спирала.
При използване на компютърен алгоритъм за изследване на всеки за компенсации, които биха подкрепили теорията на Лин-Шу, екипът съобщи, че не могат да намерят разлика в местоположението между трите различни фази на образуване на звезди. Това противоречи на предишните проучвания (които бяха направени „по око“ и по този начин са подложени на потенциални пристрастия) и поставя под съмнение дългосрочната спирална структура, както е предвидено от теорията на Лин-Шу. Вместо това тази констатация е в съгласие с възможността за преходни спираловидни рамена, които се разпадат и реформират периодично.
Друг вариант, който спасява теорията за вълновата плътност е, че има множество „скорости на образец“, произвеждащи по-сложни вълни на плътността и по този начин замъглява очакваните компенсации. Тази възможност се подкрепя от проучване от 2009 г., което картографира тези скорости и установи, че няколко спирални галактики вероятно проявяват такова поведение. И накрая, екипът отбелязва, че самата техника може да бъде погрешна и да подценява емисиите от всяка зона на образуване на звезди. За да разрешат въпроса, астрономите ще трябва да произведат по-усъвършенствани модели и да проучат регионите по-подробно и в повече галактики.
