Galassia a spirale grand design

Per galassia a spirale grand design si intende una galassia spirale con l'architettura dei suoi bracci di spirale ben organizzata ed una struttura particolarmente definita e prominente. Ciò le distingue nettamente dalle comuni e più numerose galassie a spirale cosiddette multibraccio, come la nostra Via Lattea, che possiedono strutture più sottili e dalle galassie a spirale flocculente la cui organizzazione dei bracci di spirale è decisamente mal definita e discontinua^[1][2]. Le galassie a spirale grand design costituiscono circa il 10% di tutte le galassie a spirale^[2].

Per spiegare come si formino e si mantengano nel tempo queste strutture galattiche Chia-Chiao Lin e Frank Shu proposero nel 1964 la teoria delle onde di densità secondo cui nel disco galattico la materia, costituita da stelle e gas, non ha una densità uniforme ma varia in rapporto a onde che si propagano dal nucleo della galassia in direzione del disco descrivendo dei moti appunto "a spirale". La materia del disco, costituita da stelle, gas e polveri, viene investita dalle onde di densità che vengono compresse ed attratte gravitazionalmente mantenendole all'interno delle regioni più dense. Dal meccanismo di compressione si attivano anche fenomeni di formazione stellare^[3][4].

A proposito della composizione delle stelle nei bracci di spirale, uno studio pubblicato nel 2016 ha evidenziato come ci sia una correlazione tra la lunghezza d'onda della luce emessa dai bracci di spirale e l'angolo di avvolgimento degli stessi. Quando la luce emessa è nella banda dell'infrarosso, in rapporto a una popolazione stellare più vecchia, l'angolo sotteso risulta più stretto, mentre nelle emissioni nell'ultravioletto di stelle blu giovani e di regioni di formazione stellare attive l'angolo risulta progressivamente maggiore^[3][4].

Nel 2012 è stata identificata la più remota galassia a spirale grand design fino ad ora conosciuta, la BX442, la cui esistenza risale a soli 3 miliardi di anni circa dopo il Big Bang^[5]. Ciò contrasta con i modelli fin qui ipotizzati sulla formazione ed evoluzione delle galassie.