O que é um Galáxia espiral?
Uma galáxia espiral é um disco achatado e giratório de centenas de bilhões de estrelas, entremeado de gás e poeira e marcado por braços brilhantes que se enrolam a partir de um bojo central. Cerca de dois terços das galáxias grandes têm essa forma, e a Via Láctea é uma delas.
Os braços não deveriam existir, e descobrir por que existem levou décadas. Um disco galáctico não gira rigidamente: as regiões internas completam uma órbita muito mais rápido que as externas. Qualquer padrão feito de um conjunto fixo de estrelas estaria enrolado numa espiral apertada e irreconhecível em duas ou três rotações — e as galáxias já completaram dezenas. Esse é o problema do enrolamento, e sua solução, elaborada por Bertil Lindblad e desenvolvida por C. C. Lin e Frank Shu, é que os braços não são feitos de estrelas específicas. São uma onda de densidade: um padrão de onde as órbitas se aglomeram, que fica parado enquanto as estrelas o atravessam, do mesmo modo que um engarrafamento permanece no mesmo ponto da estrada enquanto os carros passam por ele.
Atravessar importa. O gás que entra num braço é comprimido, e a compressão é justamente o que empurra uma nuvem molecular para o colapso — então a formação estelar acontece preferencialmente nos braços. Estrelas azuis massivas nascem e morrem ali, em poucos milhões de anos, sem nunca se afastarem de onde se formaram. É essa a razão inteira de os braços serem visíveis: não porque contenham mais estrelas, mas porque contêm as mais brilhantes. Tire a luz azul e os braços quase somem.
Este modelo é construído sobre as órbitas, não sobre a espiral. Cada um dos dezenas de milhares de pontos segue sua própria elipse, reavaliada a cada quadro, e a orientação dessas elipses avança lentamente com o raio. Onde as elipses se aglomeram, aparecem braços — e eles ficam parados enquanto as estrelas os atravessam, porque é isso que é uma onda de densidade. Pare o relógio e os braços continuam lá. A velocidade angular também cai aproximadamente como 1/r, a curva de rotação plana que é a evidência isolada mais importante a favor da matéria escura.