十八、旋涡星系的旋臂之谜 [ 小木 ] 于:2008-01-18 19:03:57
　　在我们观测到的星系中，大概有三分之一是旋涡星系。旋涡星系都有几条美丽动人的长臂，也就是旋臂，旋臂上拥挤着密集的星星和气体尘埃。不过，旋臂到底是什么，又是怎么产生的呢？
　　最早，人们认为旋臂是物质臂，也就是实实在在存在的臂。星系磁场在维系臂的存在。可是因为在引力作用下，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，外面的转动得慢，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几十圈，却没有发现旋臂缠紧。这到底是为什么呢？
　　于是，科学家提出了密度波理论。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，如果从天空中鸟瞰，好像看到这里一天到晚挤满了车辆，可实际上造成堵车的车辆在不断地变化。在星系中，旋臂就好像翻修的路段。当星系中的物质通过这里时，都减慢了速度。因此，旋臂中就聚集了大量的气体云和尘埃，而显得拥挤。拥挤的气体云很容易互相碰撞，而碰撞会导致气体云的坍缩，从而形成恒星。这样新诞生的恒星是质量很大的亮星。它们发出大量的光和热，还有紫外线等其它辐射。这些辐射点亮了周围的气体云，使气体云发出可见光。这些光线很容易穿过星际空间从而被我们看到。而这种明亮的大质量恒星的寿命都很短，在它们离开旋臂之前就走到了生命的尽头，而不能“活着”进入旋臂之间的区域。而寿命足够长的恒星，例如太阳，比那些大质量恒星暗得多，从而不容易被观测到，所以旋臂间的区域就是暗的了。这样，远远看去，星系就呈现出旋涡状的结构。可是事实上，旋臂中的恒星是不断地运动、更替的。旋臂之间的恒星，其实也一点不比旋臂上的少。
　　密度波理论被天文学家们认为是现有对旋涡星系旋臂形成的最好解释。不过，它还没有被证明是完全正确的，也不能解决旋臂存在的所有问题。例如，这个“交通堵塞”是怎么出现的？密度波之所以能维持几十亿年，是什么在给它提供能量？这些问题说明，密度波理论还是一个有待完善的理论。