Tengo 2 preguntas relacionadas con las galaxias espirales.
En primer lugar, ¿cómo se formaron los brazos? ¿Por qué las estrellas se acumularían en esas áreas específicas? Y en segundo lugar, ¿por qué siguen intactos?
Las partes internas de los brazos deben estar girando más rápidamente que las partes externas, por lo que seguramente se estirarían y ya no parecerían brazos, sino simplemente un disco alrededor del centro galáctico.
En realidad, las estrellas y nebulosas que forman el brazo espiral son solo temporalmente parte de ese brazo espiral. Los brazos espirales son más como ondas de sonido donde las partículas individuales se mueven alrededor de una posición más o menos estacionaria. (Mire, por ejemplo, la animación de ondas longitudinales de Dan Russel , los puntos rojos se mueven un poco hacia la izquierda y hacia la derecha alrededor de una posición estacionaria). El polvo, el gas y las estrellas se mueven acercándose o alejándose unos de otros como ondas longitudinales. Donde el polvo, el gas y las estrellas se acercan (y donde, por lo tanto, aumenta la densidad), se pueden ver brazos espirales a medida que más estrellas se acercan entre sí, lo que aumenta el brillo en esa posición de la galaxia.
Además, este efecto aumenta mucho porque la mayor densidad de polvo y gas en el brazo espiral hace que se formen protoestrellas. Las estrellas más brillantes queman su energía tan rápido que dejarán de existir incluso antes de que haya pasado la onda longitudinal (el brazo espiral). Estas estrellas muy brillantes solo existen durante una pequeña parte de su período orbital alrededor del centro de la galaxia, y solo mientras están en el brazo espiral. La gran mayoría de las estrellas existen mucho más tiempo, pero también son mucho más tenues y contribuyen muy poco al brillo general de la galaxia.
Esto hace que los brazos espirales sean mucho más brillantes que el resto del disco, donde también existen muchas estrellas. Pero estos apenas se pueden ver ya que son mucho más tenues.
Por supuesto, las estrellas no giran alrededor de una posición estable en la galaxia (como los puntos rojos en la animación de ondas), sino que siguen sus propias órbitas alrededor del centro de la galaxia. A veces un poco más rápido ya veces un poco más lento dependiendo de la posición relativa a los brazos espirales.
Debido a que los brazos espirales son ondas, no importa que las estrellas cercanas al centro se muevan más rápido que las estrellas en el borde. Simplemente significa que serán parte del brazo espiral por un período de tiempo más corto.
Para agregar a la excelente respuesta de Dieudonné, me gustaría decir que los brazos espirales solo son realmente prominentes en la parte azul del espectro (las estrellas masivas tienden a ser azules y de corta duración), mientras que en las bandas de ondas infrarrojas, por ejemplo, los brazos espirales sólo aparecen como sobredensidades leves del 10-20%.
Algunas galaxias tienen brazos claros que se enrollan durante casi 360 o incluso más ( espirales de gran diseño ), pero la mayoría de los brazos de las espirales son mucho más cortos y menos claros. De hecho, muchas galaxias solo tienen los llamados brazos espirales floculantes , que parecen pequeños brazos espirales por toda la galaxia, pero que no se pueden unir en un gran patrón espiral coherente.
La situación para la Vía Láctea no es tan clara, ya que no tenemos una vista externa y medir distancias precisas a objetos dentro de la Vía Láctea es notoriamente difícil. La esperanza es que el satélite Gaia de la ESA nos brinde una imagen más precisa.
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