星系中螺旋结构的起源是什么意思(星系螺旋结构成因)

导语：星系中螺旋结构的起源是什么？

问：螺旋星系中的螺旋引力波来源于哪里呢？我了解到，接近螺旋星系的正中核心，恒星的密度是如此之大以至于它们的轨道运动在某种程度上被共同的引力所支配。这导致了内部恒星的减速与外部恒星的加速，是违背开普勒定律的。所以这种螺旋引力波是不是这样一种违背运动作用得到的结果呢？

答：这是个十分有趣的问题，那些银河系外的天文学家对此思索良多。螺旋臂能在大量的邻近星系中被看到，而我们就住在一个螺旋星系中，所以一定是某些很通用的东西导致了它。

结果就是，如果你假设旋臂是物质的（例如是由总是位于旋臂中的恒星组成且这些恒星的密集程度要大于旋臂外的那些）然后在星系旋转时瞬间消失（“瞬间”是相对于宇宙的年龄来定义的！）。所以让旋臂消失的这个过程同时也会将它们保留下来（否则它们就会消失啦）。

这里同时也存在着不同种类的螺旋结构。一些星系（如下面的M51）是我们所谓的“大设计”螺旋，意思就是它们有着清晰的结构和良好设计的螺旋结构。其他的星系（例如NGC 4414）被称为“絮凝”螺旋，跟踪它们的旋臂是极其困难的。

而这些旋臂之间也会或多或少的紧紧缠绕，一些有着螺旋旋臂的星系拥有旋棒（如NGC1300）而其他的星系（像M51）并没有。任何关于螺旋结构如何生成的理论必须要把以上所有情况都考虑进去。

目前有两个盛行的理论，一个就是更普遍地用于解释大设计螺旋，另一个则是用于解释絮凝螺旋。

密度波理论

这是个更适用于大设计螺旋的模型。在这个模型中，旋臂在盘的密集区域上方，盘以不同的速度向恒星运动。因此恒星看起来就像是在旋臂中进进出出（这就与这一想法十分吻合：在旋臂中有更多的恒星的形成，因为许多星系都被观察到在旋臂经过的地方有更多的新生恒星）。

目前还尚不明确这些密度波是如何形成的，但也许与星系间的反应有关（许多大设计螺旋有着更小的伴星系-如M51）。一旦它们被建立起来，它们可以持续足够长的时间，与我们所看到的螺旋星系的数量保持一致。

随机自传播式恒星形成

这个模型也许不能解释大设计螺旋，但它可能是造成絮凝螺旋结构的原因。它说的基本上就是如果有触发邻近区域的恒星形成的恒星形成（这不是个不现实的想法），那么随着星系的旋转，“自传播式恒星形成”将会导致螺旋形状的出现。“随机”的部分是因为在圆盘的所有区域都有一个很小的随机恒星形成的概率，而这些区域是保持物体运动的。在计算机模拟中，这实际上创造了合理的絮凝螺旋。