¿Por qué las galaxias tienen brazos?

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Hace un par de años comencé a jugar un juego llamado Kerbal Space Program (KSP) y mi comprensión sobre cómo funcionan realmente las órbitas aumentó dramáticamente. Debido a KSP, estaba mirando una imagen de una galaxia con sus brazos espirales y algo me pareció muy extraño. Las estrellas más cercanas deberían orbitar el centro de la galaxia más rápido que las estrellas más alejadas y eso mancharía estos carriles de estrellas hasta que ya no fueran reconocibles. ¡Algo extraño está sucediendo aquí!

Entonces, ¿por qué las galaxias tienen brazos? ¿Qué está agrupando a estas estrellas juntas de esa manera?

Noté que el centro de las galaxias está manchado y con bulbo, como creo que debería verse el resto. Entonces, ¿qué pasa si toda esa masa que gira alrededor de un centro común está deformando el espacio a su alrededor, como el agua que drena por el fregadero, y esta deformación es lo que atrapa la materia / estrellas en los carriles?

orbit galaxy Hal Clark
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¡Bienvenido al intercambio de astronomía y una gran primera pregunta! En realidad, este fue un problema no resuelto en astronomía durante mucho tiempo, por lo que no está solo preguntándose esto.
zephyr el
Creo recordar haber leído algo en algún lugar hace mucho tiempo que la respuesta está en la interacción con la materia oscura y / o la energía oscura. Podría estar equivocado. Como tú, soy muy verde cuando se trata de astronomía y astrofísica. Solo soy un laico casual con una curiosidad natural. Ni siquiera he jugado KSP (aunque he visto algunos videos de KSP en YouTube en el pasado). Estoy seguro de que alguien más inteligente que yo aquí puede exponer esto o desacreditarme. Incluso podrían incluir una de esas ecuaciones ridículamente complejas y de aspecto genial, o usted o yo no tendremos idea de lo que significa.
iMerchant
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Posible duplicado de ¿Por qué las imágenes de la Vía Láctea parecen una espiral?
James K
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@zephyr gracias por el punto. Investigando me parece que para que una órbita kepleriana funcione, suponía que todas las estrellas en la galaxia tendrían que estar en la esfera de influencia del agujero trasero súper masivo que no son. Entonces sí, esta suposición fue el mayor problema. Voy a tener que superar esa línea de pensamiento.
Hal Clark
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Pregunta similar con una buena respuesta aquí: astronomy.stackexchange.com/questions/6232/…
userLTK

Respuestas:

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La explicación habitual de los brazos espirales implica ondas de densidad . El movimiento no uniforme lleva a la materia a agruparse alternativamente (impulsar la formación de estrellas) y extenderse. Al igual que los automóviles en una carretera congestionada, las estrellas se mueven a través de regiones de mayor o menor densidad con el tiempo. La mancha rotacional que anticipa se conoce como el "problema del devanado". Este artículo de Scientific American ofrece tres explicaciones de astrónomos profesionales.

Mike G
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Encontré ese artículo muy muy interesante. Gracias por la publicacion. No sabía que accidentalmente me había topado con uno de los temas en curso más interesantes en astronomía.
Hal Clark el
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Realmente es solo gas que se agrupa en brazos, ¿no? Lo que vemos son las grandes estrellas jóvenes que se forman allí. La mayoría de ellos se vuelven supernovas y desaparecen antes de abandonar las regiones de alta densidad en los brazos. Las estrellas pequeñas, que son invisibles, se distribuyen uniformemente en el disco galáctico, no concentradas en los brazos. ¿Derecho?
LocalFluff
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@LocalFluff: No, también hay ondas de densidad en la población general de estrellas más antiguas, aunque no son tan fuertes como los brazos espirales de gas.
Peter Erwin