Le simulazioni al computer mostrano agli astrofisici come enormi ammassi di gas all'interno delle galassie disperdano alcune stelle dalle loro orbite, alla fine creando il liscio, dissolvenza esponenziale nella luminosità di molti dischi galattici.

Ricercatori dell'Iowa State University, l'Università del Wisconsin-Madison e l'IBM Research hanno avviato studi avanzati quasi 10 anni fa. Originariamente si sono concentrati su come i gruppi massicci nelle giovani galassie influenzano le orbite delle stelle e creano dischi di galassie con centri luminosi che svaniscono in bordi scuri.

(Come Curtis ha colpito, un professore di fisica e astronomia dell'Iowa State, ha scritto in un sommario di ricerca del 2013:"Nei dischi della galassia, le cicatrici di un'infanzia difficile, e macchie adolescenziali, tutto svanisce con il tempo.")

Ora, il gruppo è co-autore di un nuovo documento che afferma che le loro idee sulla formazione di dischi esponenziali si applicano a più che giovani galassie. È anche un processo robusto e universale in tutti i tipi di galassie. I dischi esponenziali, Dopotutto, sono comuni nelle galassie a spirale, galassie ellittiche nane e alcune galassie irregolari.

Come possono spiegarlo gli astrofisici?

Utilizzando modelli realistici per tracciare la diffusione delle stelle all'interno delle galassie, "Sentiamo di avere una comprensione molto più profonda dei processi fisici che risolvono questo problema chiave di quasi 50 anni fa, "Colpito ha detto.

Gli impulsi gravitazionali provenienti da ammassi massicci alterano le orbite delle stelle, i ricercatori hanno scoperto. Di conseguenza, la distribuzione complessiva delle stelle del disco cambia, e il profilo di luminosità esponenziale è un riflesso di quella nuova distribuzione stellare.

Le scoperte degli astrofisici sono riportate in un articolo appena pubblicato online dal Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . I coautori sono colpiti; Jian Wu, uno studente di dottorato in fisica e astronomia dell'Iowa State; Elena D'Onghia, un professore associato di astronomia al Wisconsin; e Bruce Elmegreen, un ricercatore presso il Thomas J. Watson Research Center di IBM a Yorktown Heights, New York.

Le stelle sono sparse, i dischi sono levigati

L'ultima modellazione al computer, guidata da Wu, è una pietra miliare che supera anni di miglioramenti del modello, Colpito ha detto. I modelli precedenti trattavano le forze gravitazionali dei componenti della galassia in modo più approssimativo, e i ricercatori hanno studiato meno casi.

Gli ultimi modelli mostrano come gli ammassi stellari e gli ammassi di gas interstellari all'interno delle galassie possono modificare le orbite delle stelle vicine. Alcuni eventi di diffusione delle stelle modificano significativamente le orbite delle stelle, persino catturare alcune stelle in loop attorno a gruppi massicci prima che possano sfuggire al flusso generale di un disco galattico. Molti altri eventi di dispersione sono meno potenti, con meno stelle sparse e orbite che rimangono più circolari.

"La natura della dispersione è molto più complessa di quanto abbiamo capito in precedenza, " Ha detto Struck. "Nonostante tutta questa complessità su piccola scala, fa ancora la media per la distribuzione uniforme della luce su larga scala."

I modelli dicono anche qualcosa sul tempo necessario per formare questi dischi di galassie esponenziali, secondo il documento dei ricercatori. I tipi di grumi e le densità iniziali dei dischi influenzano la velocità di evoluzione, ma non la levigatezza finale della luminosità.

La velocità in questo caso è un termine relativo perché i tempi di questi processi sono miliardi di anni.

In tutti quegli anni, e anche con le galassie modello in cui le stelle sono inizialmente distribuite in vari modi, Wu ha affermato che i modelli mostrano l'ubiquità del processo dalla diffusione delle stelle alla decadenza esponenziale.

"La diffusione stellare è molto generale e universale, " ha detto. "Funziona per spiegare la formazione di dischi esponenziali in tanti casi".