星系旋臂形成原因(星系旋臂)

导语：为什么有的星系会有旋臂？第一个旋涡星系是什么时候出现的？

M101是一个邻近的旋涡星系。NASA

旋涡星系NGC 7098。ESO

旋涡星系NGC 2442。ESO

旋涡星系NGC 252。ESO

旋涡星系NGC 4594。ESO

这张结合了哈勃太空望远镜和凯克望远镜数据的伪彩色照片，呈现的是之前的最早旋涡星系记录保持者Q2343-BX442。David Law

第一个长着旋臂的漩涡星系是什么时候出现的？没有人确切地知道。但最近天文学家发现，宇宙诞生25亿年时，这些圆盘状的星系就已经出现了。

和椭球形的椭圆星系（因此它们也叫椭球星系）不同，漩涡星系是盘状的，是扁平的，有长长的旋臂，很多还有一个棒状结构贯穿它们的核心。

但这类星系并不是一开始就有的。宇宙诞生大约25亿年后的那个时候，星系的外形几乎都是不规则的块状。而仅仅10亿年后，也就是宇宙诞生35亿年时，漩涡星系就已经很常见了。现今宇宙中70%的星系是漩涡星系。这10亿年似乎是一条分水岭。但这条分水岭是由于观测极限造成的，还是早期宇宙中的物理机制造成的，仍有争议。

最近天文学家发现的编号为A1689B11的星系，存在于距今大约25亿年前的宇宙中，是迄今为止发现的最早的旋涡星系。此前记录的保持者是Q2343-BX442，存在于距今大约33亿年前的宇宙中。

A1689B11不但所在的时期早，它身上还有一些古怪的特点。它体内的恒星诞生率非常高，是现代星系的20倍以上。早期星系大多如此。但它和同时期的星系相比还非常薄，温度相对也较低，这在那个时期的星系中是非常罕见的。

星系的旋臂是如何形成的仍是一个谜。A1689B11为我们提供了一个观察早期旋臂的机会。天文学家曾经认为早期星系旋臂的出现和星系的融合有关，这类融合产生的旋涡星系相对炽热，存在时间也相对较短。而A1689B11并不是融合产生的，它的旋臂源自密度波。

适用密度波理论的星系大多温度较低，盘面扁平。根据这个理论，类似超新星爆发这样的天体事件，能够扰动星系自转盘面的秩序，使得盘面内恒星的密度局部升高。围绕星系运行的恒星一旦进入密度较高的区域，速度就会变慢。从星系外部观察，旋臂就出现了。这类旋臂并非实体，恒星是能够自由进出的。

而那些温度较高，盘面厚实的星系并不适用密度波理论。这类星系旋臂的产生机制名为摆动放大，是那些密度较高的区域发生物质清扫产生的。但这类旋臂不如密度波机制产生的旋臂存在时间长。

和很多遥远星系一样，A1689B11也是利用引力透镜现象发现的。下面就是这个星系经过形态纠正后的样子（引自相关论文）。由于实在太远，能有这样的精度已经很难得了。

经过形态重建的A1689B11影像。

本文内容由快快网络小曲整理编辑！