科学|螺旋星系是怎样形成的？
简介：科学家根据对M77星系的观测 ， 提出密度波理论来解释螺旋星系是如何形成的 。 螺旋星系的旋臂上布满恒星 ， 磁力线延伸至两臂之间 ， 形成其螺旋状的引力不断压缩磁场 ， 利用FIR远红外偏正测量可推断潜在磁场的形状和方向 。
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螺旋状星云是一种标志性的图形 ， 在商品的logo和一些其他地方都有用到 。 包括我们所生活的地方 。 螺旋状星云的这个形状是怎么出现的可能很明显 ， 旋转嘛 ， 但其实并不是这样 。
科学家们也不能完全理解螺旋状星云那优美的漩涡是怎么形成的 。 天文学家在平流层红外线天文观测台（SOFIA）通过观察其它星系来研究磁场在螺旋星系中的作用 。 SOFIA的科学家发现M77号星系 ， 也叫NGC1068 ， 出现在他们的新研究中 。
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这个新研究叫“SOFIA/HAWC+追踪在NGC1068星系的磁场并且其结果会在天体物理周刊上 。 主编是恩里克·洛佩斯罗德里格斯 ， 美国宇航局艾姆斯研究中心索非亚科学中心的大学空间研究协会科学家 。
“磁场是看不见的 ， 但是它影响着星系的演化”洛佩斯罗德里格斯在一篇报道中谈到 。 “我们已经了解了重力是如何影响星系的构型的 ， 但对磁场的探究才刚刚开始 。 ”
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哈勃望远镜拍摄的M77螺旋星云 。 图片中红色和蓝色的条纹突出了围绕着旋臂的恒星形成的小块区域 ， 而黑色的尘埃带则延伸到了布满星星的星系中心 。 一项新的研究表明磁场对像M77(NGC1680)这种螺旋状星云的形成影响非常的大 。 图片来源：NASA,ESA&A.vanderHoevenPublicDomain.
M77螺旋星系距离我们有四千七百万光年那么远 。 它是一条带状螺旋星系 ， 尽管在可见光下看不出来 。 它有非常活跃的星系核 ， 在可见光中也看不到 ， 而且有一个巨型黑洞（SMBH） ， 是SgrA*的两倍重 ， 在银河的中央 。 M77比银河还要大：半径为85000光年 ， 而银河只有53000光年 。 M77有3000亿颗恒星 ， 而银河有2500亿到4000亿恒星 。
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M77是有明亮的活跃星系核（AGN）和围绕核心的群星的宏观螺旋星系 。
M77的旋臂充满了密集的恒星形成区域 ， 称为星群爆发 。 尽管我们看不到磁场线 ， 但它仍然与螺旋臂是一致的 。 但是SOFIA可以观测到磁场线 ， 并且可以解释一个广为人知的理论 ， 叫做“密度波理论” ， 解释了这些星臂的形状是如何形成的 。
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这是哈勃合成的M77的图像 ， 蓝色为磁场线 。
在1960年代中期 ， 密度波理论发展起来之前 ， 有些问题是能解释星系中的螺旋臂的 。 根据“缠绕问题” ， 旋臂只绕几圈轨道就会消失 ， 与星系的其他部分难以区分 。
这里有一个可以解释缠绕问题的视频 。
密度波理论认为星臂和穿过密度波的恒星 ， 气体 ， 尘埃是分隔开的 。 星臂是密度波可见的一部分 ， 恒星在密度波之间来回穿梭 。 所以这些旋臂并不是由恒星构成的永久结构 ， 尽管它看起来是这样的 。
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这里有一个展示密度波是如何创造螺旋星臂的
螺旋星臂与我们看到的恒星不同 。 恒星在密度波之间来回穿梭 。 来源：物理与天文动画（AnimationsforPhysicsandAstronomy.）
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