盤狀星系NGC 5866幾乎向我們的視線傾斜。哈勃敏銳的視線顯示出了一條清晰的塵埃帶，將銀河分為兩半。這張照片突出了星系的結構：一個細微的紅色凸起，圍繞明亮的原子核，與塵埃帶平行的藍色恆星盤以及透明的外部光暈。

圖片提供：NASA，ESA和哈勃遺產團隊

星系中的螺旋臂難道是由於自重而使物質“排列”了不同的旋轉而引起的嗎，而不是與橢圓形物質根本不一樣的螺旋（物質可能沒有排列）？

有兩個問題確實隱藏在這裡：旋渦和橢圓形實際上是完全不同的物件，以及旋渦星系中的旋臂是如何產生的，因此，我將略微獨立地解決這些問題，首先從旋渦和橢圓形是否真的不同開始。

他們確實不同！這裡有非常簡單的方法去發現他們的不同：旋渦星系很神奇，它非常薄。我們自己的銀河系螺旋盤厚度只有約0.6光年，而整個銀河系的直徑約為100,000光年。通過一些簡單直接的劃分，我們可以計算出銀河系的邊緣比垂直方向大166,666倍。這種稀薄的東西很難纏住你的頭腦。標準的列印紙（通常為0.05毫米的寬度）的厚度按比例是我們銀河系的30倍。

圖解：這個被稱為ESO 243-49的壯觀的邊緣星系被認為是中等品質黑洞的所在地，該黑洞可能已經從食人矮化星系中剝離了。這個星系距離地球2.9億光年。圖片來源：NASA，ESA和S. Farrell（悉尼大學悉尼天文研究所）

要得到像銀河系一樣細的東西，你可以在籃球場上畫一個實心的圓圈，在球場上畫一個儘可能大的圓圈。 NBA籃球場的寬度為50英尺寬，因此您需要在地面上畫一個50英尺寬的圓圈。讓您的油漆變幹。平均油漆塗層約為100微米厚（0.00394英寸）-因此，相對於50英尺圓的大小，地板上一層油漆的高度與銀河系薄盤的高度成正比星。如果您可以將它懸掛在空中，那麼您將看到一個五十英尺的圓圈，該寬度大約與稀疏的人類頭髮的寬度相同。螺旋星系太薄了。

與此同時，一個橢圓形的星系並沒有這樣薄的磁碟。橢圓形往往比其他形狀更像足球，因此它們在一個方向上的長度通常僅比其他兩個方向長几倍，因此在任何方向上都沒有太多的“邊緣”。橢圓星系和旋渦星系是兩種非常不同的星系，我們通過觀察它們的形狀所看到的差異會反映在其他的屬性中，例如它們的年齡（橢圓形更老），顏色（橢圓形中的舊星使其更紅），並且形成了許多新星（絕大多數情況下，在旋渦星系中發現了新星）。

圖解：這是大型橢圓星系M60的哈勃太空望遠鏡影象。該銀河系位於距離約5,000萬光年的2500個銀河系中。在該影象的右上角可以看到淡淡的藍色旋渦星系NGC 4647的一部分。圖片來源：NASA，ESA和哈勃傳統（STScI / AURA）-ESA /哈勃合作

綜上所述，螺旋臂仍然有些怪異。如果銀河系是靜止的物體（例如由油漆製成的圓圈，並且作為一個整體旋轉），則需要從銀河系誕生之日起就已經存在螺旋臂，但是一旦它們到達該位置，你就可以相當容易地將它們保留下來。不幸的是，我們可以看到星系並沒有像播放器中的DVD一樣作為實體旋轉。

我們剩下的就是所謂的螺旋密度波理論，它表明螺旋臂不是物理上的“東西”，而是由只是經過的恆星組成，更像是交通擁堵。之所以出現明顯的旋臂，是因為恆星不在完美的圓圈中繞銀河系的軌道執行。相反，每顆恆星都位於橢圓軌道上，就像我們太陽系中的週期性彗星一樣。當恆星在其遙遠的軌道上移動最慢時，如果大量恆星在同一位置具有轉折點，則最終會出現一個特別密集的恆星區域，從而形成明顯的螺旋臂。每一顆恆星都將沿著其自身的軌道繼續前進，隨著銀河旋轉而在螺旋臂中進出。

於是這樣的想法就出來了；接下來是什麼？最接近旋渦星系中心的恆星和氣體繞其中心旋轉的速度比郊外的恆星快。旋轉速度的這種差異意味著，如果給星系一個旋臂圖案，然後讓星系僅存在一小會兒，那麼那鬆散的旋臂圖案將變成一個非常緊密的螺旋，並且兩臂之間沒有空間，將很難發現它們。因此，如果是這種情況，那麼強大的螺旋臂就不會持續太久。其次，這裡還有其他問題；如果旋轉臂不會持續很長時間，那麼通常情況下，如果你觀察銀河系人口，就不會期望看到許多堅固的旋轉臂。雖然確實有一些星系沒有明顯的旋臂，但仍有許多星系具有很強的旋渦特徵。我們也必須拋棄這個想法。

圖解：由於恆星的橢圓形，未對準軌道，在螺旋星系中臂如何形成的簡化圖。圖片來源：Wikimedia使用者Dbenbenn，在CC A-SA 3.0下使用

因此，關於使旋轉的物質排列成螺旋臂的不同想法，實際上非常接近在旋渦星系非常薄的圓盤中發現的恆星的痕跡。但是，由於星系的3D性質，螺旋形非常細，橢圓形則非常圓，因此我們無法以這種方式解釋螺旋形和橢圓形之間的差異。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. forbes- Jillian Scudder-張歪