問(wèn)：螺旋星系中的螺旋引力波來(lái)源于哪里呢？我了解到，接近螺旋星系的正中核心，恒星的密度是如此之大以至于它們的軌道運(yùn)動(dòng)在某種程度上被共同的引力所支配。這導(dǎo)致了內(nèi)部恒星的減速與外部恒星的加速，是違背開普勒定律的。所以這種螺旋引力波是不是這樣一種違背運(yùn)動(dòng)作用得到的結(jié)果呢？

答：這是個(gè)十分有趣的問(wèn)題，那些銀河系外的天文學(xué)家對(duì)此思索良多。螺旋臂能在大量的鄰近星系中被看到，而我們就住在一個(gè)螺旋星系中，所以一定是某些很通用的東西導(dǎo)致了它。

結(jié)果就是，如果你假設(shè)旋臂是物質(zhì)的（例如是由總是位于旋臂中的恒星組成且這些恒星的密集程度要大于旋臂外的那些）然后在星系旋轉(zhuǎn)時(shí)瞬間消失（“瞬間”是相對(duì)于宇宙的年齡來(lái)定義的?。?。所以讓旋臂消失的這個(gè)過(guò)程同時(shí)也會(huì)將它們保留下來(lái)（否則它們就會(huì)消失啦）。

這里同時(shí)也存在著不同種類的螺旋結(jié)構(gòu)。一些星系（如下面的M51）是我們所謂的“大設(shè)計(jì)”螺旋，意思就是它們有著清晰的結(jié)構(gòu)和良好設(shè)計(jì)的螺旋結(jié)構(gòu)。其他的星系（例如NGC 4414）被稱為“絮凝”螺旋，跟蹤它們的旋臂是極其困難的。

而這些旋臂之間也會(huì)或多或少的緊緊纏繞，一些有著螺旋旋臂的星系擁有旋棒（如NGC1300）而其他的星系（像M51）并沒(méi)有。任何關(guān)于螺旋結(jié)構(gòu)如何生成的理論必須要把以上所有情況都考慮進(jìn)去。

目前有兩個(gè)盛行的理論，一個(gè)就是更普遍地用于解釋大設(shè)計(jì)螺旋，另一個(gè)則是用于解釋絮凝螺旋。

密度波理論

這是個(gè)更適用于大設(shè)計(jì)螺旋的模型。在這個(gè)模型中，旋臂在盤的密集區(qū)域上方，盤以不同的速度向恒星運(yùn)動(dòng)。因此恒星看起來(lái)就像是在旋臂中進(jìn)進(jìn)出出（這就與這一想法十分吻合：在旋臂中有更多的恒星的形成，因?yàn)樵S多星系都被觀察到在旋臂經(jīng)過(guò)的地方有更多的新生恒星）。

目前還尚不明確這些密度波是如何形成的，但也許與星系間的反應(yīng)有關(guān)（許多大設(shè)計(jì)螺旋有著更小的伴星系-如M51）。一旦它們被建立起來(lái)，它們可以持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，與我們所看到的螺旋星系的數(shù)量保持一致。

隨機(jī)自傳播式恒星形成

這個(gè)模型也許不能解釋大設(shè)計(jì)螺旋，但它可能是造成絮凝螺旋結(jié)構(gòu)的原因。它說(shuō)的基本上就是如果有觸發(fā)鄰近區(qū)域的恒星形成的恒星形成（這不是個(gè)不現(xiàn)實(shí)的想法），那么隨著星系的旋轉(zhuǎn)，“自傳播式恒星形成”將會(huì)導(dǎo)致螺旋形狀的出現(xiàn)。“隨機(jī)”的部分是因?yàn)樵趫A盤的所有區(qū)域都有一個(gè)很小的隨機(jī)恒星形成的概率，而這些區(qū)域是保持物體運(yùn)動(dòng)的。在計(jì)算機(jī)模擬中，這實(shí)際上創(chuàng)造了合理的絮凝螺旋。

相關(guān)知識(shí)

螺旋星系是埃德溫·哈勃在1936年的著作《星云的領(lǐng)域》中最初描述的一類星系，因此構(gòu)成了哈勃序列的一部分。大多數(shù)螺旋星系由一個(gè)扁平的、旋轉(zhuǎn)的圓盤組成，圓盤上有恒星、氣體和塵埃，以及一個(gè)被稱為凸起的恒星集中區(qū)域。這些恒星周圍通常環(huán)繞著更暗淡的恒星暈，其中許多位于球狀星團(tuán)中。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.?Kristine Spekkens- curious.astro.cornell

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