Структура спиральных рукавов дисковых галактик до сих пор являлась загадкой. Исследователи не знали, что определяет форму этих спиралей и почему у галактик всегда есть определённое количество рукавов. Звёзды в дисковой галактике вращаются вокруг центральной массы, называемой галактической выпуклостью, и скорость звёзд у центральной орбиты выше, чем у звёзд по краям. Если бы спиральные рукава состояли из неподвижной группы звёзд, то для сохранения спирального узора, крайним звёздам пришлось бы преодолевать большее расстояние, чем звёздам в центре. Согласно теории волны плотности, в каждом рукаве галактики есть точка, в которой скорость вращения волны плотности и скорость звёзд одинаковы. Это называется радиусом совместного вращения. Звёзды внутри радиуса совместного вращения должны двигаться быстрее, чем волна плотности, потому что они находятся ближе к центру. Следовательно, чем старше звезда, тем дальше она должна быть от места своего рождения вблизи волны. На внешней стороне радиуса совместного вращения, где звёзды движутся медленнее, чем волна плотности, более старые звезды должны находиться дальше за волной.
Исследователи изучили изображения галактик внегалактической базы данных НАСА при Калифорнийском технологическом институте. Для каждой галактики специалисты исследовали изображения разных длин волн света, представляющих звёзды разных возрастов. Выяснилось, что каждая группа звёзд сформировала рукав с немного отличающимся углом наклона, который является углом рукава по отношению к центру галактики. Сравнивая эти углы с углом, образованным центром волны плотности, исследователи показали, что расположение этих групп звёзд соответствует предсказанию теории волны плотности. Хотя исследование объясняет, почему спиральные рукава сохраняют свою форму, остаётся ещё достаточно вопросов, в частности, определение того, что создаёт более плотные волны.
Фото: University of Arkansas