银河系为什么会有两条旋臂?
银河系美丽的旋臂来自许多小星系的合并过程。但是当银河系与巨大的仙女座星系合并之后,银河系的旋臂将遭到彻底破坏,到那时,银河系将从一个年轻美丽的漩涡星系,转变成一个中年油腻毫无特色的椭圆星系,这真是件悲哀的事啊。
图示:计算机推演,37.5亿之后碰撞发生前夜的夜空。
星系的形状我们所知道的宇宙,是由数十亿个星系组成的,就像我们自己的银河系一样。天文学家对星系的早期研究成果之一,就是分类了星系们的形状。著名天文学家埃德温·哈勃——就是发现宇宙在膨胀,让爱因斯坦极度懊恼的那位天文学家——的工作,让我们知道宇宙中不可胜数的星系只会有4种基本形状:
螺旋星系
椭圆星系
透镜星系
不规则星系(这个分类就是所有剩下的难以名状的星系的意思)
螺旋星系的形成螺旋星系是我们最熟悉的星系形状之一。事实上,当大多数人想到一个星系时,首先想到的就是螺旋星系。这是因为银河系就是螺旋星系的典型范例。螺旋星系看起来像风车。它由核心区加上不同的向外螺旋的“臂”组成,注意银河系的旋臂不止两条。螺旋星系可以在不同程度上变紧或变松。螺旋星系是相当年轻的星系,在螺旋星系中,新生的恒星在旋臂中不断形成。比如,我们的太阳系,就是在银河旋臂中诞生的一颗恒星,它才45亿岁,在宇宙群星中算小字辈。
图示:计算机推演的银河系形状。因为我们自己无法真的看到银河系全貌。
螺旋星系的形状像一个平坦的圆盘,中心有一个较厚的凸起。明亮的旋臂从中心开始,然后像风车叶片一样向外伸展。所有螺旋星系都在自转,但自转速度非常缓慢,我们自己的银河系,大约每2.5亿年左右完成一次自转。
螺旋星系中心的中央凸起包含较老的恒星,类似于椭圆星系。在正中心,总是有一个超大质量黑洞,它的质量是太阳质量的数百万倍。天文学家认为,通过较小星系的合并,螺旋星系随着时间的推移逐渐建立起来。当这些微小的星系聚集在一起时,它们的总动量使合并的星系旋转。这个旋转使星系变平,并使旋臂摆动。
图示:密度波(density wave theory)假说,该假说可以解释,为何螺旋星系能够长久地维持住它们的旋臂,而不会简单地越缠越紧,最终让旋臂消失。
螺旋的旋臂实际上是由围绕螺旋星系盘旋转的密度波。当密度波经过一个区域时,星系中的尘埃就被拉到一起,然后就会变成一个恒星的摇篮,密度波在星系中继续前进,并在别的区域形成新的恒星摇篮。伴随着恒星的形成,旋臂被点亮。
螺旋星系的变迁
随着,制造恒星的尘埃慢慢地被用尽之后,最终螺旋星系还是无法长久地保住自己独特的形状,它们的命运是演化为椭圆或透镜状星系。这些星系的特点就是很少或没有尘埃带,主要由较老的成熟的恒星组成。所以,即便不发生与仙女座星系合并的事件,最终银河系也会失去它的旋臂形状,变成平庸的椭圆或透镜状星系。
图示:椭圆星系
图示:针状透镜星系
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