Špirálové galaxie sú jednou z najpútavejších štruktúr v astronómii, ich povaha však stále nie je úplne objasnená. Astronómovia majú v súčasnosti dve kategórie teórií, ktoré môžu túto štruktúru vysvetliť v závislosti od prostredia v galaxii, ale nová štúdia prijatá na uverejnenie v Astrofyzikálnom časopise naznačuje, že jedna z týchto teórií sa môže z veľkej časti mýliť.
Pre galaxie s blízkymi spoločníkmi astronómovia navrhli, aby prílivové sily mohli vytiahnuť špirálovú štruktúru. Avšak pre izolované galaxie je potrebný ďalší mechanizmus, v ktorom galaxie tvoria tieto štruktúry bez zásahu suseda. Možné riešenie tohto problému prvýkrát vypracovalo v roku 1964 Lin & Shu, v ktorom naznačovali, že vinutie je iba ilúzia. Namiesto toho sa tieto ramená nepohybovali, ale oblasti s väčšou hustotou, ktoré zostali nehybné, keď hviezdy vstúpili, a vystúpili z nich podobné tomu, ako zostane dopravná zápcha v polohe, hoci automobilové komponenty cestujú dovnútra a von. Táto teória sa nazýva teória vlnovej hustoty Lin-Shu a bola do značnej miery úspešná. Predchádzajúce články informovali o progresii studených oblastí HI a prachu na vnútornej časti špirálových ramien, ktoré narážajú do tejto oblasti s vyššou hustotou a spúšťajú tvorbu hviezd, čo spôsobuje, že horúce hviezdy triedy O a B odumierajú pred opustením štruktúry a opúšťajú hviezdy s nižšou hmotnosťou na naplnenie zvyšku disku.
Jednou z hlavných otázok v tejto teórii bolo dlhovekosť oblasti, v ktorej došlo k prekročeniu hodnoty. Podľa Lin & Shu, ako aj mnohých ďalších astronómov, sú tieto štruktúry vo všeobecnosti dlhodobo stabilné. Iní naznačujú, že vlna hustoty prichádza a odchádza v opakujúcich sa vzorkách s relatívne krátkou životnosťou. Bolo by to podobné ukazovateľu smeru vo vašom aute a pred vami sa zdá, že sa synchronizuje skôr, ako sa znova dostane z fázy, iba aby sa za pár minút znova zarovnal. V galaxiách by vzor pozostával z jednotlivých obežných dráh hviezd, ktoré by sa pravidelne zarovnávali, aby vytvorili špirálové ramená. Zistiť, ktorý z týchto prípadov bol, predstavuje výzvu.
Nový výskum, ktorý viedla Kelly Foyle z McMaster University v Ontáriu, skúmal postup tvorby hviezd, keď plyn a prach vstúpili do oblasti nárazov produkovanej vlnou hustoty Lin-Shu. Keby bola teória správna, mali by očakávať, že nájdu progresiu, v ktorej najskôr nájdu studený plynný plyn H a oxid uhoľnatý, potom kompenzujú teplý molekulárny vodík a emisiu 24 μm od hviezd, ktoré sa tvoria v oblakoch, a nakoniec ďalšie posunutie UV žiarenie plne formovaných a nezakrytých hviezd.
Tím skúmal 12 blízkych špirálových galaxií, vrátane M 51, M 63, M 66, M 74, M 81 a M 95. Tieto galaxie predstavovali niekoľko variácií špirálových galaxií, ako sú špirály s veľkým dizajnom, špirálové špirály, flokulačné špirály a interagujúce špirála.
Pri použití počítačového algoritmu na skúmanie každého pre kompenzácie, ktoré by podporovali Lin-Shuovu teóriu, tím uviedol, že nemohli nájsť rozdiel v umiestnení medzi tromi rôznymi fázami formovania hviezd. To je v rozpore s predchádzajúcimi štúdiami (ktoré sa uskutočnili „okom“, a preto sú vystavené možnému zaujatiu) a spochybňuje to, že špirálovitá štruktúra s dlhou životnosťou je predpokladaná teóriou Lin-Shu. Namiesto toho je toto zistenie v súlade s možnosťou prechodných špirálnych ramien, ktoré sa pravidelne rozpadajú a reformujú.
Ďalšou možnosťou, ktorá zachráni teóriu hustoty vĺn, je to, že existuje viac „rýchlostí vzoru“, ktoré produkujú zložitejšie vlny hustoty, a tak rozostrujú očakávané odchýlky. Túto možnosť podporuje štúdia z roku 2009, ktorá tieto rýchlosti zmapovala a zistila, že niektoré špirálové galaxie takéto správanie pravdepodobne prejavia. Tím nakoniec poznamenáva, že samotná technika môže byť chybná a môže podceňovať emisie z každej zóny tvorby hviezd. Na vyriešenie otázky budú musieť astronómovia vytvoriť rafinovanejšie modely a preskúmať oblasti podrobnejšie a vo viacerých galaxiách.
