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旋臂

旋涡星系内年轻亮星、亮星云和其他天体分布成旋涡状,从里向外旋卷的形态。大多数旋涡星系有两条旋臂,少数星系有三条以上的旋臂。银河系有4条旋臂。

spiral arm

银河系有4条旋臂,分别是人马臂猎户臂英仙臂天鹅臂。太阳位于猎户臂内侧。

银河系是棒旋星系,有两条或更多条旋臂。在研究银河系旋臂时,光学方法受到很大限制。

旋涡星系 [1] 内年轻亮星、亮星云和其他天体分布成旋涡状,从里向外旋卷。这种螺线形带称为旋臂,是旋涡星系外形的主要特征。大多数旋涡星系有两条旋臂,少数星系有三条以上的旋臂。旋臂主要由星族Ⅰ的明亮的早型恒星构成。旋臂中除恒星外,还含有星际气体和尘埃,在旋臂的前部(按旋转中的前进方向)往往存在一暗黑的尘埃窄条。在旋臂中还可以观测到许多电离氢区银河系有两条或者更多的旋臂,用光学方法可以观测到两条旋臂的一部分,用射电方法则可以观测到更多的部分(英仙臂猎户臂人马臂三千秒差距臂等)。旋臂结构的实质可用密度波理论来解释。但是,旋臂的起源和演化问题目前尚未解决。

旋涡星系都有几条美丽动人的长臂旋臂,旋臂上拥挤着密集的星星和气体尘埃。然而,旋臂的存在却令人费解。一般说来,在引力作用下,星系应该是一个扁圆盘,不可能形成旋涡结构。即使暂时出现旋臂,在星系自转过程中,由于靠里面的恒星转动得快,外边的转得慢,星系形成不久旋臂就会缠紧。可是从银河系诞生到现在,太阳已经围绕银河中心旋转了二十多圈,却没有发现旋臂缠紧。这究竟是怎么回事呢? 密度波理论能较好地回答这个问题。

密度波是一种形象的比喻。假设有一段马路正在翻修,路面上只留了一条窄小的通道,那么这个地方就会显得非常拥挤,尽管汽车还是一辆辆地过去了,如果从天空中鸟瞰,好像看到这里一天到晚挤满了车辆。在星系中,旋臂就好像翻修的路段,这个地方恒星比较多,引力强,所以不仅吸引了大量的气体尘埃,而且当恒星通过这里时,都减慢了速度,使这里显得拥挤,远远看去就呈现出旋涡状的结构。事实上,旋臂中的恒星是不断地运动、更替的。

密度波只是告诉我们旋涡到底是什么,至于为什么偏偏会形成这样的密度分布,还是一个没有解开的谜。

在宇宙中高速运行具有星系核的星系,当它追及到另一个具有星系核的星系时,如果两者的运行速度相近,就会相互吞噬,形成了一个更大的星系。倘若这两个星系的星系核相遇,就会相互绕转而形成一个质量更大的高速旋转的星系核。这个高速旋转的星系核就像一个巨大的发电机,从它的两极爆发出能量强大的粒子流向远方喷射。星系核的能量越大,喷射粒子流的流量也就越大,喷射得也就越遥远。我们把这样的星系核称作两极喷流星系核。星系核在喷射高能粒子流的时候,会消耗其自身的能量,然而,当它俘获了其它星团或者星系以后,就会增添能量。当星系核的能量发生由大到小的变化时,就会由远及近地建造出两条粗大的喷流带。如果星系核磁轴绕着另一条轴(这条轴称作星系核的自转轴)旋转,那么,喷流带的轨迹就会弯曲,而演变成旋涡星系的两条旋臂。

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