Spirální galaxie jsou jednou z nejvíce podmanivých struktur v astronomii, jejich povaha však stále není zcela objasněna. Astronomové mají v současné době dvě kategorie teorií, které mohou vysvětlit tuto strukturu v závislosti na prostředí galaxie, ale nová studie, přijatá k publikaci v Astrophysical Journal, naznačuje, že jedna z těchto teorií může být do značné míry špatná.
Pro galaxie s blízkými společníky astronomové navrhli, že přílivové síly mohou kreslit spirálovou strukturu. Avšak pro izolované galaxie je vyžadován další mechanismus, ve kterém galaxie tvoří tyto struktury bez zásahu souseda. Možné řešení tohoto problému bylo poprvé vypracováno v roce 1964 Lin & Shu, ve kterém navrhovali, že struktura vinutí je pouze iluze. Místo toho se tyto zbraně nepohybovaly, ale oblasti s větší hustotou, které zůstaly nehybné, když hvězdy vstávaly, a opouštěly je podobné tomu, jak dopravní zácpa zůstává na svém místě, i když vozy, které jsou součástí, cestují dovnitř a ven. Tato teorie byla nazvána teorií vln hustoty Lin-Shu a byla do značné míry úspěšná. Předchozí práce uváděly progresi ze studených oblastí HI a prachu na vnitřní části spirálních ramen, které narazily do této oblasti s vyšší hustotou a spustily tvorbu hvězd, díky čemuž horké hvězdy třídy O a B zemřely před opuštěním struktury a opouštěly hvězdy s nižší hmotností pro naplnění zbytku disku.
Jednou z hlavních otázek na tuto teorii byla dlouhověkost oblasti překročení. Podle Lin & Shu a mnoha dalších astronomů jsou tyto struktury obecně stabilní po dlouhou dobu. Jiní naznačují, že vlna hustoty přichází a odchází v relativně krátkodobých opakujících se vzorcích. Bylo by to podobné směrovým signálům na vašem vozidle a před vámi, jak se zdálo, že se synchronizuje, než se znovu dostane z fáze, pouze aby se znovu za pár minut zarovnal. V galaxiích by se vzor skládal z jednotlivých oběžných drah hvězd, které by se pravidelně zarovnávaly a vytvářely spirálové ramena. Teasing z toho, co se stalo, byla výzvou.
Nový výzkum, vedený Kelly Foyle z McMaster University v Ontariu, zkoumal postup tvorby hvězd, když plyn a prach vstoupily do šokové oblasti produkované vlnou hustoty Lin-Shu. Pokud by byla teorie správná, měli by očekávat, že najdou progresi, ve které najdou nejprve studený plyn HI a oxid uhelnatý, a pak vykompenzují teplý molekulární vodík a emisi 24 μm od hvězd vznikajících v oblacích a nakonec další posun UV záření plně tvarovaných a nezajištěných hvězd.
Tým zkoumal 12 blízkých spirálních galaxií, včetně M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 a M 95. Tyto galaxie představovaly několik variací spirálních galaxií, jako jsou spirály s velkým designem, spirály s promítáním, flokulační spirály a interagující spirála.
Když počítačový algoritmus zkoumal každý pro kompenzace, které by podporovaly Lin-Shuovu teorii, tým uvedl, že nemohly najít rozdíl v umístění mezi třemi různými fázemi formování hvězd. To je v rozporu s předchozími studiemi (které byly provedeny „okem“, a proto podléhaly potenciálnímu zkreslení) a vrhá se pochybnosti o spirálové struktuře s dlouhou životností, jak předpovídá teorie Lin-Shu. Místo toho je toto zjištění v souladu s možností přechodných spirálních ramen, které se pravidelně rozpadají a reformují.
Další možností, která zachraňuje teorii vln hustoty, je to, že existuje více „rychlostí vzoru“, které produkují složitější hustoty vln, a tak rozmazávají očekávané odchylky. Tato možnost je podporována studií z roku 2009, která zmapovala tyto rychlosti a zjistila, že několik spirálních galaxií takové chování pravděpodobně projeví. A konečně tým poznamenává, že samotná technika může být vadná a podceňovat emise z každé zóny tvorby hvězd. K vyřešení otázky budou muset astronomové vytvořit rafinovanější modely a prozkoumat oblasti podrobněji a ve více galaxiích.
