Det finns ett nytt koncept i verken beträffande utvecklingen av galaktiska armar och hur de rör sig över spiralgalaxernas struktur. Robert Grand, en forskarstuderande vid University College Londons Mullard Space Science Laboratory, använde ny datormodellering för att föreslå att dessa signaturfunktioner i spiralgalaxer - inklusive vårt eget Vintergatan - utvecklas på olika sätt än tidigare trott.
Den för närvarande accepterade teorin är när spiralgalaxier roterar, "armarna" är faktiskt övergående strukturer som rör sig tvärs över den platta skivan med stjärnor som omger den galaktiska utbukten, men påverkar inte direkt de enskilda stjärnornas rörelse direkt. Detta skulle fungera på ungefär samma sätt som en "våg" går över folkmassan vid ett stadionevenemang. Vågen rör sig, men det enskilda folket rör sig inte med det - snarare förblir de sittande efter att det har gått.
Men när Grand undersökte denna föreslagna rörelse med hjälp av datormodeller av galaxer, fann han och hans kollegor att det var så inte vad tenderade att hända. Istället stjärnorna faktiskt rörde sig med armarna, snarare än att behålla sina positioner.
I dessa modeller observerades också att själva armarna inte är permanenta funktioner utan snarare bryter upp och reformerar under 80 till 100 miljoner år. Grand antyder att detta kan bero på de kraftfulla tyngdkraftskrafter som genereras av galaxens snurr.
”Vi simulerade utvecklingen av spiralarmar för en galax med fem miljoner stjärnor under en period av 6 miljarder år. Vi fann att stjärnor kan migrera mycket mer effektivt än någon tidigare trott. Stjärnorna fångas och rör sig längs armen genom deras gravitationspåverkan, men vi tror att så småningom bryter armen på grund av skjuvkrafterna. ”
- Robert Grand
Datormodellerna visade också att stjärnorna längs armens främre kant tenderade att röra sig inåt mot det galaktiska mitten medan stjärnorna som fodrade de bakre ändarna fördes till galaxens ytterkant.
Eftersom det tar hundratals miljoner år för en spiralgalax att slutföra bara en enda rotation, är det omöjligt att se deras utveckling och morfologi i realtid. Forskare som Grand och hans simuleringar är nyckeln till vår eventuella förståelse för hur dessa öar av stjärnor bildades och fortsätter att forma sig till de stora, varierande strukturer vi ser idag.
"Denna forskning har många potentiella konsekvenser för framtida observationsastronomi, som Europeiska rymdorganisationens nästa hörnstenuppdrag, Gaia, som MSSL också är starkt involverad i. Förutom att hjälpa oss förstå utvecklingen av vår egen galax, kan det ha applikationer för regioner med stjärnbildning. ”
- Robert Grand
Resultaten presenterades på Royal Astronomical Society's National Astronomy Meeting i Wales den 20 april. Läs pressmeddelandet på Royal Astronomical Society: s webbplats här.
Övre bild: M81, en spiralgalax som liknar vår egen Vintergatan, är en av de ljusaste galaxerna som kan ses från jorden. Spiralarmarna slingrar sig ner i kärnan och består av unga, blåaktiga, heta stjärnor som bildats under de senaste miljoner åren, medan den centrala utbukten innehåller äldre, rödare stjärnor. Kredit: NASA, ESA och The Hubble Heritage Team (STScI / AURA)
