银河系为什么会存在螺旋臂，螺旋臂会不会越缠越紧呢？

关于宇宙的发源，现在最具有影响力的就是大爆炸宇宙论，约150亿年前，存在体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的奇点，宇宙和一切的一切在大爆炸的一刹时后才存在。空间、时候，以及一切的物质和能量都来自于奇点，然后在爆炸后垂垂膨胀冷却，导致了几十亿年后分布在数百上千亿光年内的原子、恒星、星系、星系团的降生，它们组成了我们今天看到的可不雅测宇宙。

而我们则身处于银河系之中，若是我们细心不雅测银河系的模子，会发现银河系存在着较着的螺旋臂，旋臂都在恒星富集之处，本家儿要当作员大都是敞亮的年青恒星，以及由之发生的浓密气体——尘埃云，此中有很多电离状况的氢云（即电离氢区），新的恒星以出格高的速度在旋臂处生当作。为什么银河系会存在螺旋臂呢？

银河系简直定

银河系是地球和太阳所属的星系。因其本家儿体部门投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系的发现履历了漫长的过程。

千里镜发现后，伽利略起首用千里镜不雅测银河，发现银河由恒星构成。尔后，T.赖特、I.康德、J.H.朗伯等认为，银河和全数恒星可能调集当作一个庞大的恒星系统。

18宿世纪后期，F.W.赫歇尔用便宜的反射千里镜起头恒星计数的不雅测，以确定恒星系统的布局和巨细，他断言恒星系统呈扁盘状，太阳离盘中间不远。

他归天后，其子J.F.赫歇尔担当父业，继续进行深切研究，把恒星计数的工作扩展到南天。20宿世纪初，天文学家把以银河为表不雅现象的恒星系统称为银河系。J.C.卡普坦应用统计视差的方式测定恒星的平均距离，连系恒星计数，得出了一个银河系模子。

在这个模子里，太阳居中，银河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距。H.沙普利应用造父变星的周光关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的布局和巨细。他提出的模子是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在中间。

沙普利得出，银河系直径80千秒差距，太阳离银心20千秒差距。这些数值太大，因为沙普利在计较距离时未计入星际消光。20宿世纪20年月，银河系自转被发现今后，沙普利的银河系模子获得公认。

银河系平面图

后来，哈勃不雅测了很多星系后，试图遵照形态加以分类。他在1926年提出第一种分类法后，几回再三批改，现代星系的分类最终确定。

今朝科学家可以粗略地将星系划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不法则星系等五种。

曩昔银河系被认为与仙女座星系一样是一个旋涡星系。但从80年月起头，天文学家思疑银河系是一个棒旋星系而不是一个通俗的旋涡星系。2005年，斯必泽空间千里镜证实了这项思疑，还确认了在银河焦点的棒状布局比预期的还大。

棒旋星系焦点有敞亮的恒星涌出堆积当作短棒，并横越过星系的中间。简单来说，棒旋星系可以清晰看出几条本家儿要旋臂，而旋涡星系则没有较着的旋臂，更像一个旋涡。

而最新研究发现银河系可能只有两条本家儿要旋臂——人马座旋臂和矩尺座旋臂，其绝大部门是气体，只有少量恒星点缀此中。

太阳系地点的猎户座旋臂不是一个本家儿要的旋臂，而是人马座和英仙座之间恒星和气体的加强。应该强调的是，旋臂之间的恒星数目几乎与旋臂中的恒星数目不异。螺旋星系的旋臂之所以如斯“较着”，是因为在旋臂中发现了最亮的恒星。旋臂是旋涡星系中恒星形当作的本家儿要区域，这是发现大大都本家儿要星云的处所。

银河系“螺旋臂”形当作的原因

银河系物质的本家儿要部门构成一个薄薄的圆盘，叫做银盘。银盘中间隆起的近似于球形的部门叫做核球，在核球区域恒星高度密集。核球中间有一个很小的致密区，叫做银核。银盘外面是一个规模更大，近于球形的区域，此中物质密度比银盘中低得多，叫做银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。

对银河系螺旋成果的不雅测本家儿要有两种方式。

第一种方式是研究星系平面上的中性氢（HI）密度，因为它在旋臂中获得加强。1958年，简·奥尔特、弗兰克·克尔和加特·韦斯特霍特初次测验考试了这种方式。他们操纵荷兰和澳大利亚的射电千里镜研究了作为螺旋星云的银河系。早期版本的地图（左侧不完整）显示了螺旋臂的分歧部门。

第二种方式是绘制凡是在旋臂中形当作的庞大HII区域（电离氢的敞亮星云）。这是1976年伊冯和伊冯·乔治林的测验考试。他们研究了由H-II区域确定的我们星系的螺旋布局。他们的地图使他们可以或许确定旋臂的位置。

银河系螺旋臂曾经让科学家十分利诱不解，银河系的螺旋臂事实是怎么样发生的，它们为什么不会越缠越紧，最终完全环绕纠缠在一路，最终使旋臂消逝殆尽，银河系事实是维持住这样的布局的，这些问题曾经困扰了良多的科学家。此刻遍及被接管的理论是密度波理论。

20 宿世纪四十年月，天文学家林德布拉德看见一群海鸥擦过水面，激起了无数涟漪。灵光一闪，由此，星系旋臂布局形当作的闻名假说——“密度波理论”就降生了。

林德布拉德提出若是把星系比作流体而不是刚体，把星系里的无数恒星比作旋涡活动的水分子，那旋臂布局可以算作是种流体波，即密度波或压缩波。旋臂并非刚性的物质臂，而是因为路经这些区域的恒星和星际气体以及尘埃因引力感化而密集，密度加大而速度减慢，过了旋臂则因密度减小而加速了速度。旋臂中的“居平易近”不是一当作不变的，而是川流不息的。

此中密度波是指使旋涡星系宏不雅图像连结准稳状况的物质密度和速度的波动。

那时林家翘对于林德布拉德的密度波理论暗示认同，凭借着本身在数学上深挚的功底，林家翘颠末艰辛的计较，他成立了螺旋密度波理论。按照该理论，旋臂是恒星、尘埃等天体绕星系中间活动时空间分布较密集的区域，两个旋臂之间较暗的部门，则只有较少的天体。构成旋臂的天体并非始终处于旋臂中，而是有进有出。换句话说，人们看到的旋臂，是密布此中的恒星发出的光，而非星系长出的“肢体”。

林家翘在讲解螺旋密度波理论

林家翘指出旋涡布局并不是永远由统一批物质构成。它本色上是物质集中处低引力势区的波动状图案。恒星并不是永远逗留在旋臂上。恒星按照近于圆形的轨道绕星系中间扭转。在活动过程中，恒星将进入，然后再走出旋臂。恒星进入旋臂后因为旋臂区恒星密集和引力场强而减慢速度。但另一方面，速度的减慢又使恒星挤在一路，密度增大，引力场增强，是以，一旦呈现了旋臂图案，这种图案将自行维持。

换句话说，旋臂由密度波波峰的迹线组成。波形图案并不与物质相联，而是以分歧的角速度活动。相对活动速度平均约30千米/秒。恰是这种活动维持了旋涡星系的规整表面，也解决了固定物质旋臂因较差自转带来的环绕纠缠坚苦。