ESTRUCTURA ESPIRAL

Los brazos espirales son las regiones más azules en una galaxia espiral y contienen las estrellas más jóvenes y regiones HII. Por eso, el contraste entre los brazos y el resto del disco aumenta a medida que se observa la galaxia a longitudes de onda más cortas. La cuestión crucial es ¿porqué las galaxias tienen brazos espirales? No todas las galaxias espirales tienen brazos prominentes. GRAN DISEÑO: dos brazos bien trazados (10%) MULTIPLES BRAZOS (60%) FLOCULENTAS: brazos mal definidos (30%)

Gran Diseño

Múltiples brazos – NGC6946

Floculenta

Brazos trailing o leading? La mayor parte son trailing

El problema del “caracoleo” WINDING La velocidad angular del disco varia con la distancia al núcleo Por tanto, un brazo se enrrollaría rápidamente En poco tiempo se perdería la estructura espiral.

Alternativas: Teoria de la onda de densidad Formación estelar estocástica auto-propagada Otras, descartadas....(?)

TEORÍA DE LA ONDA DE DENSIDAD Brazos causados por una perturbación (en densidad) que se mueve a una velocidad diferente de la de los objetos dentro de ella. La onda resiste la tendencia a enrrollarse y origina un patrón rígido El patrón espiral es una onda de densidad con velocidad angular constante, llamada velocidad del patrón En las partes internas del disco, las estrellas se mueven más rápido que el patrón y éstas interceptan a la onda En las partes externas, las estrellas son más lentas y es la onda la que intercepta a las estrellas. Cuando una estrella se encuentra con la onda: Al acercarse, se acelera Dentro, se frena Por tanto, una estrella pasa más tiempo en la onda (el brazo!) que fuera de él Y entonces hay más contraste y se observa el brazo.

TEORÍA DE LA ONDA DE DENSIDAD Hay más formación estelar en el brazo: Nubes de gas entran en la onda Aumenta la densidad local de gas Hay más probabilidad de que colapse y se formen estrella También hay más probabilidad de colisión entre nubes Que provocan más formación estelar

TEORÍA DE LA ONDA DE DENSIDAD ¿Qué origina la onda de densidad? Una perturbación. Después, la perturbación, por gravedad, se amplifica y crece. Asimetría axial primigenia (en el proceso de formación) Interacciones con otras galaxias

Encuentros....

TEORÍA DE LA ONDA DE DENSIDAD El patrón espiral se amplifica por resonancias entre las frecuencias de las estrellas y la velocidad angular del brazo: Las ondas espirales crecen solamente entre las resonancias interna y externa (resonancias de Linblad): p =  -/m p =  + /m =velocidad angular del brazo = frecuencia de las estrellas m=entero (número de brazos) Esto explica 2 brazos Ejemplos: galaxias con anillos

NGC 6872

FORMACIÓN ESTELAR AUTO-PROPAGADA La teoría de la onda de densidad no explica las galaxias floculentas. Éstas pueden explicarse con la teoría de la Formación estelar auto-propagada (SPSF) las regiones de formación estelar producen supernovas que provocan choques en el gas los cuales producen más formación estelar la rotación diferencial “aprieta” estas regiones en brazos fragmentarios, trailing no hay simetría apreciable

GALAXIAS BARRADAS La mitad de las espirales presentan una estructura en forma de barra que contiene ~1/3 de la luminosidad. NGC 1300

GALAXIAS BARRADAS Las barras son casi tan planas como los discos Las S0 también pueden presentar barra Las barras no son estáticas, rotan con un patrón de velocidad, pero, a diferencia de lo que ocurre en los brazos espirales, no son ondas de densidad: una estrella en la barra permanece en la barra. Las fuerzas gravitatorias asimétricas de un disco permiten que el gas pueda perder momento angular (vía choques), comprimiendo el gas en los bordes de la barra. Este gas pierde energía, por disipación y se mueve hacia el centro de la galaxia.