Galaksi spiral adalah salah satu struktur astronomi yang paling menawan, namun sifatnya masih belum dapat difahami sepenuhnya. Ahli astronomi pada masa ini mempunyai dua kategori teori yang dapat menjelaskan struktur ini, bergantung pada lingkungan galaksi, tetapi kajian baru, yang diterima untuk diterbitkan dalam Jurnal Astrofisika, menunjukkan bahawa salah satu teori ini mungkin salah.
Untuk galaksi dengan sahabat yang berdekatan, ahli astronomi telah menyarankan bahawa kekuatan pasang surut dapat menarik struktur lingkaran. Namun, untuk galaksi terpencil, diperlukan mekanisme lain di mana galaksi membentuk struktur ini tanpa campur tangan dari jiran. Penyelesaian yang mungkin untuk ini pertama kali dikerjakan pada tahun 1964 oleh Lin & Shu di mana mereka menyatakan bahawa struktur penggulungan hanyalah ilusi. Sebaliknya, senjata ini tidak bergerak, tetapi kawasan dengan ketumpatan lebih besar yang tetap pegun ketika bintang masuk dan keluar sama seperti bagaimana kesesakan lalu lintas tetap dalam keadaan walaupun kereta komponen bergerak masuk dan keluar. Teori ini telah dijuluki sebagai teori gelombang ketumpatan Lin-Shu dan sebahagian besarnya berjaya. Makalah sebelumnya telah melaporkan perkembangan dari kawasan sejuk, HI dan debu di bahagian dalam lengan spiral, yang merempuh kawasan berkepadatan tinggi ini dan mencetuskan pembentukan bintang, menjadikan bintang kelas O & B panas yang mati sebelum keluar dari struktur, meninggalkan bintang jisim yang lebih rendah untuk mengisi baki cakera.
Salah satu persoalan utama mengenai teori ini ialah umur panjang wilayah yang terlalu padat. Menurut Lin & Shu serta banyak ahli astronomi lain, struktur ini umumnya stabil dalam jangka masa yang panjang. Yang lain mencadangkan bahawa gelombang ketumpatan datang dan masuk dalam corak berulang yang berumur pendek. Ini akan serupa dengan isyarat belok pada kereta anda dan yang di hadapan anda kadang-kadang seakan menyegerakan sebelum keluar dari fasa lagi, hanya untuk berbaris lagi dalam beberapa minit. Dalam galaksi, coraknya terdiri dari orbit individu bintang, yang secara berkala akan berbaris untuk membuat lengan lingkaran. Menggoda mana yang menjadi masalah telah menjadi tantangan.
Untuk melakukannya, penyelidikan baru, yang dipimpin oleh Kelly Foyle dari Universiti McMaster di Ontario, meneliti perkembangan pembentukan bintang ketika gas dan debu memasuki kawasan kejutan yang dihasilkan oleh gelombang kepadatan Lin-Shu. Sekiranya teori itu betul, mereka seharusnya menjangkakan kemajuan di mana mereka akan mula-mula menemui gas HI sejuk dan karbon monoksida, dan kemudian mengimbangi hidrogen molekul hangat dan pelepasan 24 μm dari bintang-bintang yang terbentuk di awan, dan akhirnya, satu lagi ofset Pelepasan UV dari bintang yang terbentuk sepenuhnya dan tidak jelas.
Pasukan ini mengkaji 12 galaksi spiral berdekatan, termasuk M 51, M 63, M 66, M 74, M 81, dan M 95. Galaksi ini mewakili beberapa variasi galaksi spiral seperti spiral reka bentuk besar, lingkaran berpagar, spiral flokulan dan interaksi lingkaran.
Semasa menggunakan algoritma komputer untuk memeriksa masing-masing untuk ofset yang akan menyokong teori Lin-Shu, pasukan melaporkan bahawa mereka tidak dapat mencari perbezaan lokasi antara tiga fasa pembentukan bintang yang berbeza. Ini bertentangan dengan kajian sebelumnya (yang dilakukan "oleh mata" dan oleh itu tertakluk kepada kemungkinan bias) dan menimbulkan keraguan pada struktur lingkaran yang telah lama bertahan seperti yang diramalkan oleh teori Lin-Shu. Sebaliknya, penemuan ini sesuai dengan kemungkinan lengan spiral sementara yang pecah dan berubah secara berkala.
Pilihan lain, yang menyelamatkan teori gelombang ketumpatan adalah terdapat banyak "kelajuan corak" yang menghasilkan gelombang ketumpatan yang lebih kompleks dan dengan itu mengaburkan jangkaan yang diimbangi. Kemungkinan ini disokong oleh kajian tahun 2009 yang memetakan kecepatan ini dan mendapati bahawa beberapa galaksi lingkaran cenderung menunjukkan tingkah laku seperti itu. Terakhir, pasukan menyatakan bahawa teknik itu sendiri mungkin cacat dan meremehkan pelepasan dari setiap zon pembentukan bintang. Untuk menyelesaikan persoalan tersebut, para astronom perlu menghasilkan model yang lebih halus dan menerokai kawasan dengan lebih terperinci dan lebih banyak galaksi.
