銀河系為什么會存在螺旋臂，螺旋臂會不會越纏越緊呢？

關于宇宙的發源，現在最具有影響力的就是大爆炸宇宙論，約150億年前，存在體積無限小，密度無限大，溫度無限高，時空曲率無限大的奇點，宇宙和一切的一切在大爆炸的一剎時后才存在。空間、時候，以及一切的物質和能量都來自于奇點，然后在爆炸后垂垂膨脹冷卻，導致了幾十億年后分布在數百上千億光年內的原子、恒星、星系、星系團的降生，它們組成了我們今天看到的可不雅測宇宙。

而我們則身處于銀河系之中，若是我們細心不雅測銀河系的模子，會發現銀河系存在著較著的螺旋臂，旋臂都在恒星富集之處，本家兒要當作員大都是敞亮的年青恒星，以及由之發生的濃密氣體——塵埃云，此中有很多電離狀況的氫云（即電離氫區），新的恒星以出格高的速度在旋臂處生當作。為什么銀河系會存在螺旋臂呢？

銀河系簡直定

銀河系是地球和太陽所屬的星系。因其本家兒體部門投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。銀河系的發現履歷了漫長的過程。

千里鏡發現后，伽利略起首用千里鏡不雅測銀河，發現銀河由恒星構成。爾后，T.賴特、I.康德、J.H.朗伯等認為，銀河和全數恒星可能調集當作一個龐大的恒星系統。

18宿世紀后期，F.W.赫歇爾用便宜的反射千里鏡起頭恒星計數的不雅測，以確定恒星系統的布局和巨細，他斷言恒星系統呈扁盤狀，太陽離盤中間不遠。

他歸天后，其子J.F.赫歇爾擔當父業，繼續進行深切研究，把恒星計數的工作擴展到南天。20宿世紀初，天文學家把以銀河為表不雅現象的恒星系統稱為銀河系。J.C.卡普坦應用統計視差的方式測定恒星的平均距離，連系恒星計數，得出了一個銀河系模子。

在這個模子里，太陽居中，銀河系呈圓盤狀，直徑8千秒差距，厚2千秒差距。H.沙普利應用造父變星的周光關系，測定球狀星團的距離，從球狀星團的分布來研究銀河系的布局和巨細。他提出的模子是：銀河系是一個透鏡狀的恒星系統，太陽不在中間。

沙普利得出，銀河系直徑80千秒差距，太陽離銀心20千秒差距。這些數值太大，因為沙普利在計較距離時未計入星際消光。20宿世紀20年月，銀河系自轉被發現今后，沙普利的銀河系模子獲得公認。

銀河系平面圖

后來，哈勃不雅測了很多星系后，試圖遵照形態加以分類。他在1926年提出第一種分類法后，幾回再三批改，現代星系的分類最終確定。

今朝科學家可以粗略地將星系劃分出橢圓星系、透鏡星系、漩渦星系、棒旋星系和不法則星系等五種。

曩昔銀河系被認為與仙女座星系一樣是一個旋渦星系。但從80年月起頭，天文學家思疑銀河系是一個棒旋星系而不是一個通俗的旋渦星系。2005年，斯必澤空間千里鏡證實了這項思疑，還確認了在銀河焦點的棒狀布局比預期的還大。

棒旋星系焦點有敞亮的恒星涌出堆積當作短棒，并橫越過星系的中間。簡單來說，棒旋星系可以清晰看出幾條本家兒要旋臂，而旋渦星系則沒有較著的旋臂，更像一個旋渦。

而最新研究發現銀河系可能只有兩條本家兒要旋臂——人馬座旋臂和矩尺座旋臂，其絕大部門是氣體，只有少量恒星點綴此中。

太陽系地點的獵戶座旋臂不是一個本家兒要的旋臂，而是人馬座和英仙座之間恒星和氣體的加強。應該強調的是，旋臂之間的恒星數目幾乎與旋臂中的恒星數目不異。螺旋星系的旋臂之所以如斯“較著”，是因為在旋臂中發現了最亮的恒星。旋臂是旋渦星系中恒星形當作的本家兒要區域，這是發現大大都本家兒要星云的處所。

銀河系“螺旋臂”形當作的原因

銀河系物質的本家兒要部門構成一個薄薄的圓盤，叫做銀盤。銀盤中間隆起的近似于球形的部門叫做核球，在核球區域恒星高度密集。核球中間有一個很小的致密區，叫做銀核。銀盤外面是一個規模更大，近于球形的區域，此中物質密度比銀盤中低得多，叫做銀暈。銀暈外面還有銀冕，它的物質分布大致也呈球形。

對銀河系螺旋成果的不雅測本家兒要有兩種方式。

第一種方式是研究星系平面上的中性氫（HI）密度，因為它在旋臂中獲得加強。1958年，簡·奧爾特、弗蘭克·克爾和加特·韋斯特霍特初次測驗考試了這種方式。他們操縱荷蘭和澳大利亞的射電千里鏡研究了作為螺旋星云的銀河系。早期版本的地圖（左側不完整）顯示了螺旋臂的分歧部門。

第二種方式是繪制凡是在旋臂中形當作的龐大HII區域（電離氫的敞亮星云）。這是1976年伊馮和伊馮·喬治林的測驗考試。他們研究了由H-II區域確定的我們星系的螺旋布局。他們的地圖使他們可以或許確定旋臂的位置。

銀河系螺旋臂曾經讓科學家十分利誘不解，銀河系的螺旋臂事實是怎么樣發生的，它們為什么不會越纏越緊，最終完全環繞糾纏在一路，最終使旋臂消逝殆盡，銀河系事實是維持住這樣的布局的，這些問題曾經困擾了良多的科學家。此刻遍及被接管的理論是密度波理論。

20 宿世紀四十年月，天文學家林德布拉德看見一群海鷗擦過水面，激起了無數漣漪。靈光一閃，由此，星系旋臂布局形當作的聞名假說——“密度波理論”就降生了。

林德布拉德提出若是把星系比作流體而不是剛體，把星系里的無數恒星比作旋渦活動的水分子，那旋臂布局可以算作是種流體波，即密度波或壓縮波。旋臂并非剛性的物質臂，而是因為路經這些區域的恒星和星際氣體以及塵埃因引力感化而密集，密度加大而速度減慢，過了旋臂則因密度減小而加速了速度。旋臂中的“居平易近”不是一當作不變的，而是川流不息的。

此中密度波是指使旋渦星系宏不雅圖像連結準穩狀況的物質密度和速度的波動。

那時林家翹對于林德布拉德的密度波理論暗示認同，憑借著本身在數學上深摯的功底，林家翹顛末艱辛的計較，他成立了螺旋密度波理論。按照該理論，旋臂是恒星、塵埃等天體繞星系中間活動時空間分布較密集的區域，兩個旋臂之間較暗的部門，則只有較少的天體。構成旋臂的天體并非始終處于旋臂中，而是有進有出。換句話說，人們看到的旋臂，是密布此中的恒星發出的光，而非星系長出的“肢體”。

林家翹在講解螺旋密度波理論

林家翹指出旋渦布局并不是永遠由統一批物質構成。它本色上是物質集中處低引力勢區的波動狀圖案。恒星并不是永遠逗留在旋臂上。恒星按照近于圓形的軌道繞星系中間扭轉。在活動過程中，恒星將進入，然后再走出旋臂。恒星進入旋臂后因為旋臂區恒星密集和引力場強而減慢速度。但另一方面，速度的減慢又使恒星擠在一路，密度增大，引力場增強，是以，一旦呈現了旋臂圖案，這種圖案將自行維持。

換句話說，旋臂由密度波波峰的跡線組成。波形圖案并不與物質相聯，而是以分歧的角速度活動。相對活動速度平均約30千米/秒。恰是這種活動維持了旋渦星系的規整表面，也解決了固定物質旋臂因較差自轉帶來的環繞糾纏堅苦。