星系中的旋臂是什么造成的？

許多星系是螺旋狀的，除了唯一一個令人困惑的反例之外，所有的旋臂都由于星系的旋轉(zhuǎn)而呈現(xiàn)拖尾狀?，F(xiàn)在認(rèn)為旋臂是由回蕩在系統(tǒng)內(nèi)的壓力波造成的，里面的某些區(qū)域里星際物質(zhì)的密度比平均值要高，這將引發(fā)恒星的形成。最容易看到的恒星質(zhì)量很大，以宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)來看，在它最終爆炸成超新星前的壽命是較短的。但它們明亮的光芒使得旋臂變得明顯。當(dāng)壓力波掃過后，激烈的恒星形成過程停頓了，這個旋臂變得不那么突出。而掃蕩的壓力波又會造就一條新的旋臂。如果這種圖景是正確的，那么在幾千萬年的時間里，我們的銀河系仍會有旋臂，只是這些旋臂是由另外的恒星構(gòu)成的。

支配星系旋臂的物理學(xué)規(guī)律可用一個日常的問題來類比，就是交通擁堵。想象一下M25--倫敦的環(huán)路--上的交通，所有汽車都以幾乎相同的速度前進(jìn)，但是如果道路較擠，一輛車稍微減速就會讓它后面的車排起隊(duì)來。這正是聚集在環(huán)繞星系核心的旋臂上的氣體或塵埃的情況。每輛具體的汽車只會在有限的時段里成為擁堵的一員，而之后仍會在環(huán)路上繼續(xù)前行。但擁堵會持續(xù)下去，只是換成了后面跟上來的車輛。

通過多普勒效應(yīng)，我們已經(jīng)測量出很多星系的旋轉(zhuǎn)。如果一個旋渦星系正在旋轉(zhuǎn)，那么在一側(cè)的所有物質(zhì)將朝向我們運(yùn)動，而另一側(cè)的所有物質(zhì)將遠(yuǎn)離我們（當(dāng)然要排除星系自身的整體運(yùn)動）。這種運(yùn)動將表現(xiàn)在譜線的位置上，所以可以據(jù)此測量出旋轉(zhuǎn)的速率。而星系旋轉(zhuǎn)的一個奇怪的特征還具有更深刻的意義。