銀河系旋臂的產生可能受到萬有引力，銀河系中心巨大黑洞的吸引力，銀河系旋轉產生的離心力，銀河系內小星系產生的引力斥力……等等，他的旋臂只所以看起來有規律，是經過百幾十億年的旋轉發展，產生的具有自然之美的穩定狀態。大自然大宇宙的偉力，不是我們小小的人類現在可以琢磨的。但是我們可以欣賞這種偉力。

銀河系旋臂之謎

宇宙中的力只有那麼幾種：引力、電磁力、弱相互作用力和強相互作用力。在解釋星系乃至宇宙的宏觀結構時，主要的力就只有一種引力，所以的結構都源於引力，再沒有第二種力。真正複雜的是，這些美麗的旋臂是如何形成的細節過程，除了銀河系之外，宇宙中有許多星系都是螺旋形，當然也有其它形狀。

星系根據它們的形狀分為三種主要型別：螺旋形，橢圓形和不規則形。最接近銀河系的星系中近70％都是螺旋狀的。但研究表明在早期宇宙中，螺旋星系並不存在。這是透過分析哈勃太空望遠鏡拍攝的超深場照片所得到的結論。哈勃太空望遠鏡的超深場照片中拍攝到大約10,000個不同年齡的星系，其中一些星系的年齡幾乎與宇宙本身一樣古老，它們是在宇宙形成的初期最先出現的星系。

圖示：2009年，哈勃太空望遠鏡對準宇宙最黑暗的一小塊天區，用超長時間曝光獲得的宇宙超深場照片，當然只是非常區域性的一小塊照片，但它揭示了許多宇宙早期的秘密。當我們往宇宙深處看去的時候，我們看到的是遙遠的過去，因為光速是有極限的，不能瞬時傳播。

圖示：天文學家黛博拉·埃米格林，因其對星系結構的研究獲天文學界傑出服務獎

為了分析哈勃超深場影象，紐約波基普西瓦薩爾學院的天文學家黛博拉·埃米格林團隊，首先將影象中的星系分為幾種基本型別，如盤狀，塊狀，橢圓形，蝌蚪形和雙重形等等。他們將直徑大於10畫素的所有星系都做了分類。然後天文學家們就利用這些分類來研究那些最奇特的星系型別，一種異常的塊狀結構星系，這種星系在當前的宇宙中並不存在。

但研究人員發現，在宇宙誕生的初期，由於高度的湍流，富含氣體的星系盤中的引力很不穩定，因此大多數年輕的星系在剛誕生時，都呈現一種異常緻密的團塊形狀。他們發現宇宙的起步階段是一片混亂。最古老的星系擁有巨大明亮的恆星團塊，很少有機會看到規則結構的圓盤狀星系。那麼要想發展出今天我們看到的漂亮螺旋形，星系首先必須從之前的混亂階段安定下來，或者說“冷靜”下來，這種演變耗時至少需要數十億年。

漸漸地， 那些要變成螺旋星系的星系，會失去它們大部分的團塊狀結構，取而代之的是，中央出現一個明亮的隆起結構， 星系中的小團塊慢慢地開始形成許多模糊不清的“鞭毛”狀的螺旋臂。

當宇宙的年齡發展到大約36億年時，星系開始有機會穩定下來，宇宙空間中的湍流減少，新的恆星形成，但它們將形成一個更安靜的圓盤狀結構。首批出現的螺旋星系要麼是雙臂結構，要麼是擁有厚而不規則的螺旋形狀，星系中還剩餘有一些團塊，就像沒攪勻的麵疙瘩。

擁有更為精細結構的多旋臂星系，如銀河系及其鄰居仙女座星系出現的時間則晚很多，至少要到宇宙年齡達到80億年的時候。當然，這些研究還不足以完全解釋螺旋星系形成的諸多細節性問題，天文學家們還在等待哈勃太空望遠鏡的繼任者，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的發射，並等待新太空望遠鏡拍攝的新照片。

利用已知的知識，在超級電腦的輔助之下，天文學家們模擬了銀河系旋臂的形成過程，不過當前的模擬未必能代表真實的歷史。簡單說就是，銀河系的旋臂是在銀河系成長的過程中，不斷吸收周圍太空中的物質（主要是氫氦氣團）和周圍形成的小星系的過程中，形成了四條旋臂。吞噬周圍的小星系對形成旋臂非常重要。

圖示：銀河系正在吸收一個小星系，它叫Canis Major Dwarf Galaxy，離太陽系只有720光年。

最新研究認為暗物質也參與了銀河系旋臂的形成過程。

最新科學研究說銀河系擁有四條美麗的旋臂，畢竟我們自己就呆在銀河系中，要想看到因何系全貌真的很難。而旋臂的起源之謎，也始終吸引著天文學家的興趣，除了銀河系之外，宇宙還有許多別的擁有旋臂的星系，透過對這些星系的觀察和研究，有助於我們理解自己所處的銀河系。

圖示：銀河系的四條旋臂

圖示：計算機模型模擬顯示，數十億年後，銀河系將和仙女星系合併成一個星系，新的銀河系將不再擁有如今的旋臂，而變成一個平庸的橢圓星系。