¿Cuál es la ecuación de una espiral en el plano XY con su centro final o punto de colapso en el origen? ¿Y cuál es la ecuación de nuestras espirales de galaxias de la Vía Láctea?

Pensé que era una pregunta interesante sobre qué tipo de espiral era la Vía Láctea.


La imagen es del artículo del 29 de diciembre de 2013 La Vía Láctea tiene cuatro brazos espirales, confirma un nuevo estudio. Aparentemente es una galaxia espiral barrada que es el tipo más común.

Los dos tipos más comunes de espirales son la espiral de Arquímedes (también llamada espiral aritmética) y la espiral equiangular (también llamada espiral geométrica o logarítmica). En coordenadas polares estas tienen las ecuaciones

[matemáticas] r = a + b \ theta [/ matemáticas] [matemáticas] r = ae ^ {b \ theta} [/ matemáticas]

respectivamente, donde a y b son constantes.

Visualmente, la principal diferencia es que los giros de la espiral de Arquímedes están a una distancia constante, mientras que los de la espiral equiangular se alejan cada vez más.

Al observar docenas de imágenes de galaxias en la web, entre las que tienen brazos lo suficientemente largos como para notar la diferencia, parece que la mayoría son espirales equiangulares, pero algunas de ellas se parecen más a las espirales de Arquímedes.

[matemática] r = f (\ theta) [/ matemática], para cualquier función continua y monótona [1] f con [matemática] \ lim_ {x \ to – \ infty} f (x) = 0 [/ matemática] .

[1] En realidad, podemos relajar ” f monótono creciente” a “f no decreciente y [matemáticas] f (x + 2 \ pi)> f (x) [/ matemáticas] para todas las x”, si queremos permitir espirales que incorporar algunos arcos circulares. Y supongo que incluso la condición no decreciente podría relajarse si quisieras permitir espirales “onduladas”.

Figura: “espiral ondulada” (cortesía de Wolfram Alpha)