Por que as galáxias têm armas?

Há alguns anos, comecei a jogar um jogo chamado Kerbal Space Program (KSP) e meu entendimento sobre como as órbitas realmente funcionam aumentou dramaticamente. Por causa do KSP, eu estava olhando para uma foto de uma galáxia com seus braços em espiral e algo me pareceu muito estranho. As estrelas mais próximas devem orbitar o centro da galáxia mais rapidamente do que as estrelas mais distantes, e isso mancharia essas faixas de estrelas até que elas não fossem mais reconhecíveis. Algo estranho está acontecendo aqui!

Então, por que as galáxias têm braços? O que está juntando essas estrelas assim?

Percebi que o centro das galáxias está todo manchado e bulboso, como eu acho que o resto deve parecer. E daí que toda essa massa que gira em torno de um centro comum está distorcendo o espaço ao seu redor, como a água escorrendo da pia e esse distorção é o que captura matéria / estrelas nas faixas.

orbit galaxy

— Hal Clark
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Bem-vindo à troca de pilha de astronomia e ótima primeira pergunta! Na verdade, esse foi um problema não resolvido em astronomia por muito tempo, então você não está sozinho pensando nisso.

— Zephyr 06/10

Acho que me lembro de ter lido algo em algum lugar há muito tempo atrás que a resposta está na interação com a matéria escura e / ou energia escura. Eu poderia estar errado. Como você, sou muito verde quando se trata de astronomia e astrofísica. Sou apenas um leigo casual com uma curiosidade natural. Eu nem joguei KSP (embora eu tenha visto alguns vídeos do KSP no YouTube no passado). Tenho certeza de que alguém muito mais esperto do que eu aqui pode expor isso ou me desmascarar. Eles podem até usar uma daquelas equações ridiculamente complexas de aparência legal e você ou eu não teremos idéia do que isso significa.

— IMerchant 07/10

Possível duplicata de Por que as fotos da Via Láctea parecem uma espiral?

— James K

Ao fazer algumas pesquisas, parece-me que, para que uma órbita kepleriana funcione, eu estava assumindo que todas as estrelas da galáxia teriam que estar na esfera de influência do buraco de fundo super maciço que elas não são. Então, sim, essa suposição foi o maior problema. Vou ter que superar essa linha de pensamento.

— Hal Clark

Pergunta semelhante com uma resposta agradável aqui: astronomy.stackexchange.com/questions/6232/...

— userLTK

A explicação usual dos braços em espiral envolve ondas de densidade . O movimento não uniforme leva à matéria se acumulando alternadamente (aumentando a formação estelar) e se espalhando. Como carros em uma estrada congestionada, as estrelas se movem por regiões de maior ou menor densidade ao longo do tempo. A mancha rotacional que você antecipa é conhecida como "problema de enrolamento". Este artigo da Scientific American oferece três explicações por astrônomos profissionais.

— Mike G
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Achei esse artigo muito, muito interessante. Obrigado pelo post. Eu não sabia que havia encontrado um dos tópicos mais interessantes da astronomia.

— Hal Clark

Na verdade, é apenas o gás que se acumula nos braços, não é? O que vemos são as jovens grandes estrelas se formando lá. A maioria deles vai supernova e desaparece antes de deixar as regiões de alta densidade nos braços. Estrelas pequenas, invisíveis, são distribuídas uniformemente no disco galáctico, não concentradas nas armas. Direita?

— LocalFluff

@LocalFluff - Não, também existem ondas de densidade na população geral de estrelas mais velhas, embora não sejam tão fortes quanto os braços em espiral de gás.

— Peter Erwin