Το πώς οι γαλαξίες δίσκων σχηματίζουν τους σπειροειδείς βραχίονες τους απασχολούσε τους αστροφυσικούς σχεδόν για όσο διάστημα τους παρατηρούσαν. Με τον καιρό, κατέληξαν σε δύο συμπεράσματα… είτε αυτή η δομή προκαλείται από διαφορές στη βαρύτητα που σμιλεύει το αέριο, τη σκόνη και τα αστέρια σε αυτό το οικείο σχήμα, είτε είναι απλώς ένα τυχαίο γεγονός που έρχεται και φεύγει με τον καιρό.
Τώρα οι ερευνητές αρχίζουν να τυλίγουν τα συμπεράσματά τους γύρω από τα ευρήματα που βασίζονται σε νέες προσομοιώσεις υπερυπολογιστών – προσομοιώσεις που περιλαμβάνουν την κίνηση έως και 100 εκατομμυρίων «αστρικών σωματιδίων» που μιμούνται τις βαρυτικές και αστροφυσικές δυνάμεις που τα διαμορφώνουν σε φυσική σπειροειδή δομή. Η ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον και το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν είναι ενθουσιασμένη με αυτά τα συμπεράσματα και αναφέρουν ότι οι προσομοιώσεις μπορεί να περιέχουν τις βασικές ενδείξεις για το πώς σχηματίζονται οι σπειροειδείς βραχίονες.
«Δείχνουμε για πρώτη φορά ότι οι αστρικοί σπειροειδείς βραχίονες δεν είναι παροδικά χαρακτηριστικά, όπως υποστηρίζεται εδώ και αρκετές δεκαετίες», λέει η αστροφυσικός του UW-Madison, Έλενα Ντ' Ονγκία, η οποία ηγήθηκε της νέας έρευνας μαζί με τους συναδέλφους του Χάρβαρντ, Mark Vogelsberger και Lars Hernquist.
«Οι σπειροειδείς βραχίονες είναι αυτοδιαιωνιζόμενοι, επίμονοι και εκπληκτικά μακρόβιοι», προσθέτει ο Vogelsberger.
Όταν πρόκειται για σπειροειδή δομή, είναι ίσως το πιο ευρέως εμφανιζόμενο από τα καθολικά σχήματα. Ο δικός μας γαλαξίας Γαλαξίας θεωρείται σπειροειδής γαλαξίας και περίπου το 70% των γαλαξιών κοντά μας είναι επίσης σπειροειδής. Όταν σκεφτόμαστε με μια ευρύτερη έννοια, πόσα πράγματα παίρνουν αυτόν τον κοινό σχηματισμό; Το χτύπημα της σκόνης με μια σκούπα αναγκάζει τα σωματίδια να στροβιλίζονται σε σπειροειδή μορφή… η αποστράγγιση του νερού προκαλεί ένα στροβιλιζόμενο μοτίβο… οι καιρικοί σχηματισμοί γίνονται σπειροειδείς. Είναι ένα παγκόσμιο γεγονός και συμβαίνει για κάποιο λόγο. Προφανώς αυτός ο λόγος είναι η βαρύτητα και κάτι που τη διαταράσσει. Στην περίπτωση ενός γαλαξία, είναι ένα γιγάντιο μοριακό νέφος - οι περιοχές σχηματισμού άστρων. Τα σύννεφα που εισήχθησαν στην προσομοίωση, λέει ο D'Onghia, καθηγητής αστρονομίας στο UW-Madison, λειτουργούν ως «διαταράκτες» και είναι αρκετά όχι μόνο για να ξεκινήσουν το σχηματισμό σπειροειδών βραχιόνων αλλά και για να τους συντηρήσουν επ' αόριστον.
«Βρίσκουμε ότι σχηματίζουν σπειροειδείς βραχίονες», εξηγεί ο D'Onghia. «Η θεωρία του παρελθόντος υποστήριζε ότι οι βραχίονες θα εξαφανίζονταν με την αφαίρεση των διαταραχών, αλλά βλέπουμε ότι (αφού σχηματιστούν) οι βραχίονες αυτοδιαιωνίζονται, ακόμη και όταν αφαιρούνται οι διαταραχές. Αποδεικνύει ότι από τη στιγμή που οι βραχίονες δημιουργηθούν μέσα από αυτά τα σύννεφα, μπορούν να υπάρχουν μόνοι τους μέσω (της επιρροής της) βαρύτητας, ακόμη και στα άκρα όταν οι διαταραχές δεν υπάρχουν πλέον».
Λοιπόν, τι γίνεται με τους συντρόφους γαλαξίες; Μπορεί η σπειροειδής δομή να προκληθεί από την εγγύτητα; Η νέα έρευνα λαμβάνει επίσης αυτό υπόψη και μοντέλα για «αυτόνομους» γαλαξίες επίσης. Ωστόσο, δεν είναι όλη η μελέτη που περιλαμβάνεται. Σύμφωνα με τους Vogelsberger και Hernquist, οι νέες προσομοιώσεις που δημιουργούνται από υπολογιστή επικεντρώνονται στην αποσαφήνιση των δεδομένων παρατήρησης. Ρίχνουν μια πιο προσεκτική ματιά στα υψηλής πυκνότητας μοριακά σύννεφα και τις «τρύπες που προκαλούνται από τη βαρύτητα στο διάστημα» που λειτουργούν ως «οι μηχανισμοί που οδηγούν τον σχηματισμό των χαρακτηριστικών βραχιόνων των σπειροειδών γαλαξιών».
Μέχρι τότε, γνωρίζουμε ότι η σπειροειδής δομή δεν είναι απλώς μια ευκαιρία και – για να ολοκληρώσουμε τα πράγματα – είναι ίσως η πιο κοινή μορφή γαλαξία στο Σύμπαν μας.
Πηγή αρχικής ιστορίας: Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian .
