المجرات اللولبية هي واحدة من أكثر الهياكل آسرًا في علم الفلك ، لكن طبيعتها لا تزال غير مفهومة تمامًا. لدى الفلكيين حاليًا فئتان من النظريات التي يمكن أن تفسر هذا الهيكل ، اعتمادًا على بيئة المجرة ، لكن دراسة جديدة ، مقبولة للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية ، تشير إلى أن إحدى هذه النظريات قد تكون خاطئة إلى حد كبير.
بالنسبة للمجرات التي لها مرافقون قريبون ، اقترح علماء الفلك أن قوى المد والجزر قد ترسم هيكلًا حلزونيًا. ومع ذلك ، بالنسبة للمجرات المعزولة ، هناك حاجة إلى آلية أخرى تشكل فيها المجرات هذه الهياكل دون تدخل من الجار. تم التوصل إلى حل محتمل لهذا لأول مرة في عام 1964 من قبل Lin & Shu حيث اقترحوا أن بنية اللف مجرد وهم. بدلاً من ذلك ، لم تكن هذه الأذرع تتحرك الهياكل ، ولكن المناطق ذات الكثافة الأكبر التي ظلت ثابتة مع دخول النجوم وخرجت منها مشابهة لكيفية بقاء ازدحام المرور في مكانه على الرغم من أن السيارات المكونة تتحرك داخل وخارج. وقد أطلق على هذه النظرية نظرية موجة الكثافة لين شو ونجحت إلى حد كبير. أفادت الأوراق السابقة بتقدم من المناطق الباردة ، HI والغبار على الجزء الداخلي من الأذرع الحلزونية ، التي تصطدم بهذه المنطقة عالية الكثافة وتحفز تكوين النجوم ، مما يجعل النجوم الحارة من فئة O & B تموت قبل الخروج من الهيكل ، تاركة نجوم كتلة أقل لتعبئة ما تبقى من القرص.
أحد الأسئلة الرئيسية حول هذه النظرية كان طول عمر المنطقة الكثيفة. وفقًا لـ Lin & Shu بالإضافة إلى العديد من علماء الفلك الآخرين ، فإن هذه الهياكل مستقرة بشكل عام على مدى فترات زمنية طويلة. يقترح آخرون أن موجة الكثافة تأتي وتذهب في أنماط متكررة قصيرة العمر نسبيًا. قد يكون هذا مشابهًا لإشارة الانعطاف على سيارتك والإشارة التي أمامك في بعض الأحيان والتي تبدو متزامنة قبل الخروج من المرحلة مرة أخرى ، فقط لترتيبها مرة أخرى في بضع دقائق. في المجرات ، يتكون النموذج من المدارات الفردية للنجوم ، والتي ستصطف بشكل دوري لإنشاء الأذرع الحلزونية. وقد كان تحدي أي من هذه القضية يمثل تحديًا.
للقيام بذلك ، بحث البحث الجديد ، بقيادة كيلي فويل من جامعة ماكماستر في أونتاريو ، تقدم تكوين النجوم مع دخول الغاز والغبار إلى منطقة الصدمة الناتجة عن موجة كثافة Lin-Shu. إذا كانت النظرية صحيحة ، فينبغي أن يتوقعوا إيجاد تقدم سيجدون فيه أولاً غاز HI البارد وأول أكسيد الكربون ، ثم تعويضات الهيدروجين الجزيئي الدافئ وانبعاث 24 ميكرومتر من النجوم التي تتكون في السحب ، وأخيرًا ، تعويض آخر انبعاث الأشعة فوق البنفسجية للنجوم المتكونة بالكامل وغير المحجوبة.
قام الفريق بفحص 12 مجرة حلزونية مجاورة ، بما في ذلك M 51 و M 63 و M 66 و M 74 و M 81 و M 95. مثلت هذه المجرات عدة أشكال من المجرات الحلزونية مثل اللوالب ذات التصميم الكبير واللوالب المحظورة واللولبات المتفاعلة والتفاعل حلزوني.
عند استخدام خوارزمية كمبيوتر لفحص كل منها للتعويضات التي تدعم نظرية Lin-Shu ، أفاد الفريق أنه لم يتمكن من العثور على اختلاف في الموقع بين المراحل الثلاث المختلفة لتشكيل النجوم. هذا يتناقض مع الدراسات السابقة (التي تم إجراؤها "بالعين" وبالتالي تخضع لتحيز محتمل) ويلقي بظلال من الشك على البنية اللولبية طويلة العمر كما تنبأت نظرية لين شو. وبدلاً من ذلك ، يتفق هذا الاستنتاج مع إمكانية وجود أسلحة لولبية عابرة تتفكك وتُصلح بشكل دوري.
خيار آخر ، أحدهما ينقذ نظرية موجة الكثافة هو أن هناك "سرعات نمطية" متعددة تنتج موجات كثافة أكثر تعقيدًا ، وبالتالي تطمس التخالفات المتوقعة. ويدعم هذا الاحتمال دراسة عام 2009 التي حددت هذه السرعات ووجدت أن العديد من المجرات اللولبية من المرجح أن تظهر مثل هذا السلوك. أخيرًا ، يلاحظ الفريق أن التقنية نفسها قد تكون معيبة وتقلل من الانبعاثات من كل منطقة من تكوين النجوم. لتسوية السؤال ، سيحتاج علماء الفلك إلى إنتاج نماذج أكثر دقة واستكشاف المناطق بمزيد من التفصيل وفي المزيد من المجرات.
