FAYETTEVILLE, Arkansas. – Los astrofísicos de la Universidad de Arkansas han dado un paso importante para resolver el misterio de cómo las galaxias de disco mantienen la forma de sus brazos en espiral. Sus descubrimientos apoyan la teoría de que estos brazos son creados por una ola de materia más densa que crea el patrón en espiral a medida que viaja a través de la galaxia.
"La estructura de los brazos espirales 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 armas. Nuestra investigación proporciona una respuesta clara a parte de ese misterio ".
Las galaxias de disco, incluida la Vía Láctea, comprenden el 70 por ciento 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 ellos mismos.
El misterio comienza con una simple paradoja: las estrellas en un disco galaxia orbitan una masa central llamada "bombeo galáctico" y las estrellas más cercanas a la órbita central más rápidas que las estrellas hacia el borde. Pero, si los brazos espirales estuvieran compuestas por un grupo fijo de estrellas, las 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 exterior de una pista circular, necesitarían moverse más rápido para mantener su posición en el grupo.
En la década de 1960, 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 atasco 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 motorizados se ven afectados por una congestión. parte de una carretera. Disminuyen la velocidad cuando se encuentran con la congestión y luego se mueven más fácilmente después de superar el embotellamiento de tráfico.
Las áreas más densas también afectan las nubes de gas que pasan a través de estas regiones. Se comprimen y se colapsan en nuevas estrellas.
Miller trabajó con los profesores asociados Julia y Daniel Kennefick, el becario postdoctoral Rafael Eurfrasio, ¿un doctorado de posgrado? Douglas Shields y los estudiantes graduados Mahamed Shameer Abdeen y Erik Monson, así como Benjamin Davis de la Universidad de Tecnología de Swinburne en Australia, también graduados de la U de A. Han publicado sus resultados en Diario de astrofísica .
Miller y sus colegas apoyaron 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 ola. 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, las preguntas 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 olas más densas sigue siendo una pregunta abierta.
Parte de la investigación anterior de Miller se publica bajo su nombre de nacimiento, Hamed Pour-Imani.
Acerca de la J. William Fulbright College of Arts and Sciences: La J. William Fulbright College of Arts and Sciences es la unidad más grande y académicamente diversa en el campus con tres escuelas, 16 departamentos y 43 académicos. Programas y centros de investigación. La universidad proporciona el plan de estudios básico para todos los estudiantes de la Universidad de Arkansas y lleva el nombre de J. William Fulbright, ex presidente de la universidad y senador de los EE. UU. Desde hace mucho tiempo.
Acerca de la Universidad de Arkansas: La Universidad de Arkansas proporciona una educación competitiva internacionalmente para estudiantes de pregrado y posgrado en más de 200 programas académicos. La universidad aporta nuevos conocimientos, desarrollo económico, investigación básica y aplicada, y actividad creativa al mismo tiempo que brinda servicio a disciplinas académicas y profesionales. La Fundación Carnegie clasifica a la Universidad de Arkansas entre menos del 2.7 por ciento de las universidades en los Estados Unidos que tienen el nivel más alto de actividad de investigación. EE.UU. News & World Report clasifica a la Universidad de Arkansas entre sus principales universidades de investigación pública de los Estados Unidos. Fundada en 1871, la Universidad de Arkansas comprende 10 colegios y escuelas y mantiene una baja proporción de estudiantes por profesorado que promueve la atención personal y la tutoría cercana.
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