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Explican un misterio del espacio: por qué la Vía Láctea tiene brazos en espiral

23/04/2019 15:40 hs
Investigadores estadounidenses dieron con una respuesta a por qué las galaxias de disco como la nuestra mantienen su forma.
Los astrofísicos de la Universidad de Arkansas dieron paso importante para resolver el misterio de cómo las galaxias de disco, como la Vía Láctea, mantienen la forma de sus brazos en espiral.

Sus descubrimientos apoyan la teoría de que estos brazos son creados por una onda de materia más densa que crea el patrón en espiral a medida que viaja a través de la galaxia.

"La estructura de los brazos en espiral en las galaxias de disco es un misterio --dijo Ryan Miller, profesor asistente de física visitante--. Nadie sabe qué determina la forma de estas espirales, o por qué tienen cierta cantidad de brazos. Nuestra investigación proporciona una respuesta clara a parte de ese misterio".

Las galaxias de disco, incluida la Vía Láctea, comprenden el 70% de las galaxias conocidas. Se caracterizan por sus brazos en forma de espiral, pero los astrónomos no están seguros de cómo se forman y se mantienen.

El misterio comienza con una simple paradoja: las estrellas en una galaxia de disco orbitan una masa central llamada "bulto galáctico", y las estrellas se acercan más a la órbita central más rápido que las estrellas hacia el borde. Pero, si los brazos en espiral estuvieran compuestos de un grupo fijo de estrellas, los que están en los bordes del patrón tendrían que cubrir más distancia que las estrellas en el medio para mantener el patrón en espiral. Al igual que los corredores en el carril externo de una pista circular, tendrían que moverse más rápido para mantener su posición en el grupo.

En la década del 60, los astrónomos propusieron la "teoría de la onda de densidad" para explicar esta paradoja. La teoría sostiene que los brazos de las galaxias de disco no se forman a partir de haces estáticos de estrellas. En cambio, estos brazos son ondas de áreas más densas que se mueven a través de las estrellas. Las estrellas se mueven de acuerdo con las leyes de la física y, al orbitar el centro de la galaxia, se encuentran con estas áreas más densas.

Muchos astrónomos han comparado la ola de materia más densa con un embotellamiento de tráfico en el que la velocidad de las estrellas que viajan en un círculo alrededor del centro de una galaxia se ve afectada por la materia más densa de la misma manera que los vehículos de motor se ven afectados por una parte congestionada de una autopista. Disminuyen la velocidad cuando se encuentran con la congestión y luego se mueven más fácilmente después de superar el atasco de tráfico.

Las áreas más densas también afectan a las nubes de gas que pasan a través de estas regiones. Se comprimen y se colapsan en nuevas estrellas.

Miller y sus colegas brindaron apoyo para la teoría de la onda de densidad al observar estrellas de diferentes edades y comparar sus ubicaciones con la del centro de la onda de densidad.

De acuerdo con la teoría, habría un punto en cada brazo de la galaxia donde la velocidad de rotación de la onda de densidad y la velocidad de las estrellas es la misma. Esto se llama el radio de co-rotación. Las estrellas dentro del radio de co-rotación deben moverse más rápido que la onda de densidad porque están más cerca del centro. Por lo tanto, cuanto más vieja se vuelve una estrella, más lejos debe viajar desde su lugar de nacimiento cerca de la onda. En el lado exterior del radio de co-rotación, donde las estrellas viajan más lentamente que la onda de densidad, las estrellas más viejas deberían caer más detrás de la onda.

Los investigadores examinaron imágenes de galaxias en la Base de Datos Extragaláctica de la NASA / IPAC, operada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el Instituto de Tecnología de California. Para cada galaxia, examinaron imágenes de diferentes longitudes de onda de luz, representando estrellas de diferentes edades. Descubrieron que cada grupo de estrellas formaba un brazo con un "ángulo de inclinación" ligeramente diferente, que es el ángulo del brazo en relación con el centro de la galaxia. Al comparar estos diferentes ángulos con el ángulo formado por el centro de la onda de densidad, mostraron que la ubicación de estos grupos de estrellas coincide con la predicción de la teoría de la onda de densidad.

Aunque la investigación proporciona evidencia de por qué los brazos espirales mantienen su forma, los interrogantes continúan. Es fácil comprender por qué se produce un atasco de tráfico cuando se llega a un accidente automovilístico que reduce tres carriles a uno, pero determinar qué crea las ondas más densas sigue siendo una pregunta abierta.
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