L’ipotesi
di Lin-Shu riguardo i bracci a spirale delle galassie viene formulata
negli anni 1964-1966 come evoluzione di alcune idee dell’astronomo svedese
Bertil Lindblad, che si occupo’ della natura dei bracci a spirale dal
1927 fino alla sua morte, avvenuta nel 1965.
Lin e Shu
riconobbero correttamente come la struttura a spirale del disco potesse
essere interpretata come un’ “onda di densita’”, ovvero un’oscillazione
che si propaga attraverso il disco – praticamente nello stesso modo in
cui le onde si propagano lungo una corda di violino o attraverso la superficie
degli oceani.
Essi inoltre
compresero come le potenti tecniche matematiche impiegate nella meccanica
ondulatoria potessero essere anche utilizzate con profitto per dedurre
le proprieta’ di onde di densita’ in strutture quali dischi stellari in
rotazione. A questo, essi unirono la convinzione, che era stata gia’ di
Lindblad, che le configurazioni a spirale nelle galassie fossero tipicamente
di “lunga durata”, nel senso che permanessero sostanzialmente immutate
in un arco di tempo di alcuni periodi orbitali (ipotesi che viene anche
detta di “struttura a spirale quasi stazionaria”). Proprio tale ipotesi,
insieme all’idea della struttura a spirale come un’onda di densita’, porta
a quella che viene appunto chiamata l’ipotesi di Lin-Shu, che consiste
appunto nel considerare la struttura a spirale come un’onda di densita’
quasi stazionaria.
Tale ipotesi
e’ risultata centrale allo sviluppo della teoria della struttura a spirale
negli ultimi venti anni, soprattutto perche’ rende possibile la verifica
osservativa di un numero notevole di predizioni teoriche mediante osservazioni
delle galassie a spirale. Per quanto la gran parte di tali predizioni
sia stata effettivamente comprovata dalle osservazioni, la validita’ dell’ipotesi
di Lin-Shu rimane comunque ancora oggetto di intensi dibattiti tra gli
astronomi che si occupano di dinamica.
In ogni
caso, il confronto piu’ diretto delle ipotesi di Lin-Shu con le osservazioni
viene dall’analisi del comportamento del gas interstellare sottoposto
un’onda di densita’. E’ noto come le stelle giovani e brillanti definiscano,
entro la struttura a disco della nostra Galassia, dei “bracci” di spirale
molto sottili e chiaramente definiti, con una densita’ due o tre volte
maggiore rispetto alla regione compresa tra di essi. Uno dei maggiori
successi della teoria di Lin-Shu e’ appunto nel fatto che essa conduce
in maniera naturale alla predizione di “bracci” decisamente simili a quelli
osservati, ovvero “sottili” e ad “alta densita’” rispetto al mezzo in
cui sono immersi (tali predizioni sono state sviluppate sul finire degli
anni ’60 dai ricercatori Fujimoto e Roberts).
Vale la
pena di sottolineare come, per quanto oggi l’ipotesi di Lin-Shau possa
apparire una spiegazione “naturale” della conformazione della struttura
dei bracci a spirale delle galassie, nel passato non fosse affatto cosi’:
negli anni ’50, ad esempio, la gran parte degli astronomi era convinta
che la struttura a spirale fosse in qualche modo il risultato di una serie
di complesse interazioni tra il gas interstellare ed il campo magnetico
della galassia. In realta’ oggi si dimostra facilmente come l’intensita’
di tale campo sia di gran lunga troppo bassa per giocare alcun ruolo nella
struttura e nella definizione dei bracci di spirale della galassia.
Per approfondimenti,
si puo’ trovare in rete l’articolo originale di Lin e Shu (in inglese,
tecnico), dall’achivio ADS della NASA: http://cdsads.u-strasbg.fr/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1964ApJ…140..646L-