Astronomii au rezolvat misterul galaxiilor cu „pene”

Galaxiile precum Calea Lactee nu se remarcă doar prin brațele lor spiralate, ci și prin prezența unor structuri dense numite „pene”, unde se nasc noi stele. Astronomii au fost multă vreme nedumeriți de modul în care galaxiile spirală capătă „pene”, dar un nou studiu sugerează că răspunsul ar putea fi unul surprinzător de simplu: gravitația.

De peste un secol, astronomii au fost fascinați de frumusețea și complexitatea galaxiilor spirală. Cele mai mari dintre acestea, numite „galaxii spirală de mare stil”, pot avea peste 10 brațe. Însă observațiile detaliate realizate recent cu Telescopul Spațial Hubble și Telescopul Spațial James Webb (JWST) au scos la iveală ceva și mai interesant.

• Astronomii au descoperit că super-Pământurile sunt ceva obișnuit în Cosmos
• Cercetătorii spun că materia întunecată ar da semnale de existență

Pe lângă brațele spiralate care se întind pe zeci de mii de ani-lumină, astronomii au descoperit structuri mai mici care le „împodobesc”: penele. Acestea sunt mult mai compacte decât brațele principale, având lungimi de doar câteva mii de ani-lumină, dar sunt extrem de dense și conțin regiuni intense de formare stelară. În interiorul penelor, cercetătorii au identificat roiuri de stele tinere și mari concentrații de hidrogen neutru, indicând că o mare parte a formării stelare dintr-o galaxie are loc în aceste structuri.

Inițial, s-a crezut că penele sunt un fenomen rar, întâlnit doar în cele mai mari galaxii spirală. Însă dovezile sugerează că aproape toate galaxiile spirală, inclusiv Calea Lactee, găzduiesc astfel de formațiuni. Dar care este modul în care galaxiile spirală capătă „pene”?

Modul în care galaxiile spirală capătă „pene”

De-a lungul anilor, astronomii au propus mai multe mecanisme complexe pentru a explica apariția penelor: exploziile de supernovă, care ar putea sculpta penele în gazul brațelor spiralate; câmpurile magnetice uriașe, care s-ar putea răsuci și compacta în filamente dense.

Dar un nou studiu, acceptat pentru publicare în revista Astronomy & Astrophysics și disponibil pe serverul arXiv, sugerează că este nevoie doar de gravitație.

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au creat o simulare extrem de simplificată a unei galaxii. Modelul nu conținea stele, supernove, câmpuri magnetice sau roiuri de materie, ci doar un disc de gaz rotativ lăsat să evolueze sub propria gravitație.

Rezultatul? Penele au apărut în mod natural.

Într-un timp relativ scurt, discul de gaz s-a fragmentat spontan într-o serie de filamente înguste și dense, care semănau foarte mult cu penele observate în realitate. Procesul a avut loc deoarece discul era instabil, iar orice mică variație a densității a dus la colaps gravitațional localizat. În combinație cu rotația gazului, acest lucru a dus la formarea structurilor alungite, adică penele, scrie Space.com.

Un pas important în înțelegerea galaxiilor

Simularea nu a produs galaxii care să semene exact cu cele reale, dar nici nu și-a propus acest lucru. Scopul cercetătorilor a fost să vadă dacă doar gravitația poate crea pene, iar rezultatele indică faptul că da, acest mecanism este posibil.

Următorul pas va fi includerea unor factori mai complecși în simulări, precum supernovele și câmpurile magnetice, pentru a vedea dacă acestea distrug penele gravitaționale sau dacă le modifică într-un mod anume. Dacă aceste procese nu contrazic ipoteza gravitațională, atunci teoria va deveni și mai solidă.

Această descoperire sugerează că natura poate construi structuri extrem de complexe folosind legi fizice simple, chiar și la scara vastă a galaxiilor. Dacă gravitația este suficientă pentru a explica penele, acest lucru ar putea schimba fundamental modul în care înțelegem formarea și evoluția galaxiilor spirală, inclusiv a Căii Lactee.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Care este diferența dintre solstițiu și echinocțiu?

Ceva misterios „a măturat” Sistemul Solar în urmă cu milioane de ani

Particulele ușoare de materie întunecată din apropierea centrului galactic ar putea explica trei mistere fizice deodată

Astronomii au înregistrat ultima răsuflare a unei planete