Come si formano i bracci delle galassie a spirale?

Le galassie a spirale sono fra gli oggetti più belli del nostro universo. La nostra Via Lattea è una spirale. Il nostro sistema solare e la Terra  si trovano vicino ad uno dei suoi bracci. E quasi il 70 per cento delle galassie più vicine alla Via Lattea sono a spirale.

Ma nonostante la forma piuttosto comune, gli astrofisici si sono chiesti a lungo come i bracci si siano formati e mantengano quella forma.

Le risposte a queste e altre domande sembrano essere vicine grazie ai potenti modelli al computer  che riescono a simulare  i movimenti anche di 100 milioni di “particelle stellari”, scoprendo come la gravità e le altre forze astrofisiche scolpiscano le forme galattiche. Un team di ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison e dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics riportano le simulazioni che sembrano risolvere le annose domande circa l’origine e la storia della vita dei bracci a spirale nelle galassie a disco.

“Mostriamo per la prima volta che le braccia a spirale  non sono caratteristiche transitorie, come sostenuto da diversi decenni”, ha spiegato l’astrofisico Elena D’Onghia della UW-Madison, che ha guidato la nuova ricerca con i colleghi di Harvard, Mark Vogelsberger e Lars Hernquist.

“I bracci a spirale si auto-perpetuano, sono persistenti, e hanno una vita sorprendentemente lunga”, aggiunge Vogelsberger.

L’origine e il destino dei bracci a spirale emblematici delle galassie a disco sono stati discussi dagli astrofisici per decenni, con due teorie predominanti. Una prima teoria sostiene che i bracci si costituiscano e si distruggano nel corso del tempo. Una seconda teoria diffusa è che il materiale che costituisce i bracci – stelle, gas e polveri – sia influenzato dalle differenze di gravità e possa sostenere i bracci per lunghi periodi.

I nuovi risultati si pongono a metà tra le due teorie e suggeriscono che i bracci nascono in primo luogo a causa della influenza di nubi molecolari giganti. Introdotte nella simulazione, le nuvole agiscono come “perturbatori” e sono sufficienti non solo per avviare la formazione di bracci a spirale, ma per sostenerli a tempo indeterminato.

D’Onghia ha spiegato che  “Le teorie del passato sostenevano che i bracci si sarebbero dissolti con le perturbazioni, ma dalla simulazione risulta che i bracci restano anche dopo la perturbazione. “

Il nuovo studio ha tenuto in considerazione galassie isolate che cioè non hanno vicine altre galassie. Infatti si riteneva che i bracci delle galassie potessero nascere anche grazie alle forze di gravitazionali provenienti da altre galassie vicine, magari galassie nane.

Ora lo stesso modello dovrà essere approfondito con altri studi e i dati dovranno essere confrontati con i dati derivanti dalle osservazioni.