La estructura de las galaxias es uno de los temas donde más simulaciones se desarrollan, ya que es la única manera de probar los modelos de formación de galaxias.
Se sabe que la forma de una galaxia no depende de su evolución. Nacen y mantienen su morfología creciendo a medida que absorben a otras. Eventualmente, la estructura de una galaxia puede presentar alteraciones o deformaciones por mareas gravitatorias o como resultado del encuentro con otra tan grande como ella; pero básicamente mantienen su morfología original.
La formación estelar es fundamental para el desarrollo de una galaxia. Así, se sabe que en la formación de las grandes elípticas, la abundancia de estrellas rojas se debe a que en ella se han prevalecido estrellas de baja masa, que agotaron rápidamente su Hidrógeno entrando pronto en la etapa de gigantes rojas [1]. En las espirales, en cambio, las estrellas presentan más variedad de tipos y masas formándose en los brazos espirales. Eso, hace que allí haya más luz que en otras partes, dando la falsa idea de que en los brazos hay más estrellas.
Se modeló y explicó satisfactoriamente la formación de galaxias enanas y elípticas, pero las espirales son las que más se resisten a ser explicadas.
La formación estelar por realimentación es un ingrediente fundamental en la formación y evolución de una galaxia. La materia de donde nacen, puede ser primordial, original de Big-Bang o puede provenir de otras estrellas que explotaron o de agujeros negros que eyectan materia en sus chorros (jets) relativísticos.
Los modelos de espirales presentaban el desafío de que los brazos espirales. Se forman por materia bajo rotación diferencial, es decir que, rota más lento a medida que está más lejos del centro disminuyendo su velocidad angular; como en la taza de café. Ésta sólo se conserva en las proximidades del bulbo galáctico (en el centro). En principal desafío es que los brazos no terminan enroscándose como sucede en la taza de café.
Primero se pensó en que esos brazos eran rígidos, lo que pronto fue descartado por no adaptarse a otros aspectos. Luego, se conjeturó que los brazos se enroscaban como debían, pero eran reemplazados por otros. Eso explicaba incluso la estructuras entre brazos, como el remanente de los viejos anteriores. Las estrellas supernovas, se encargaban de retornar materia cuando explotaban y fomentaban la formación de nuevas estrellas en sus vecindades. Además, ayudaban al colapso del gas pre-existente en sus cercanías con la presión de radiación de su explosión. Esto generaba nuevas estrellas y nuevos brazos. Este modelo presenta algunas diferencias con lo que se observa, sobre todo en lo relacionado con la existencia del gas.
El problema con los modelos de galaxias espirales, está en la componente de disco. En los modelos actuales, si bien se generan y regeneran las estructuras espirales, la retroalimentación por estrellas supernovas y agujeros negros, principalmente el central, no ayuda a la componente de disco. En las simulaciones, estas componentes resultan más delgadas e inestables. Además, cuando se tienen en cuenta ciertas restricciones relacionadas con la existencia de bariones[2] , no se mantienen las estructuras espirales.
Luego, la estructura espiral continúa resistiéndose a ser explicada.
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Referencias:
Fuente:
- A Systematic Look at the Effects of Radiative Feedback on Disc Galaxy Formation – http://arxiv.org/abs/1308.6321
pdp.
Pablo Della Paolera 