ESTRUCTURA ESPIRAL

1. ESTRUCTURA ESPIRAL

2. 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%)

3. Gran Diseño

4. Múltiples brazos – NGC6946

5. Floculenta

6. Brazos trailing o leading? La mayor parte son trailing

7. 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.

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

9. 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.

10. 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

11. 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

12. Encuentros....

13. 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

14. NGC 6872

15. 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

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

17. 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.