旋臂
看一張正面朝向我們的旋渦星系照片,最醒目的就是那一圈從中心旋出的、明亮彎曲的旋臂風車。我們自己的銀河系也有旋臂,只是我們無法從外面拍下它們——我們被困在盤內,側著穿過旋臂往外看。旋臂是星系盤中最明亮、蜿蜒纏繞的光帶,由發光的氣體、暗黑的塵埃,尤其是熾熱、年輕的藍色恒星勾勒出來——這些藍星像串在螺旋繩上的明亮燈泡一樣把旋臂點亮。
銀河系有幾條主旋臂——其中包括英仙臂、盾牌-半人馬臂和人馬臂——太陽則位於一個較小的結構附近,稱為獵戶支臂或本地臂,距銀心約兩萬六千光年。關鍵在於,旋臂並不是由固定恒星組成的實心流。它們是密度略高的區域,是恒星和氣體在繞行時短暫堆積的地方,很像高速公路上車輛擠成一段緩慢移動的堵車:堵塞本身在緩緩爬行,而單輛車則駛入其中、減速、再從遠端開出。旋臂之所以看起來明亮,並非因為它們整體上擁有更多恒星,而是因為這種堆積把氣體擠壓成璀璨而短命的藍色恒星,標出了這些光帶。
旋臂之所以重要,是因為它們是星系的恒星形成引擎:沿旋臂的壓縮觸發氣體雲塌縮成新恒星,這正是旋臂會因年輕恒星和電離氣體而泛著藍色與粉色光輝的原因。它們還引出了銀河系天文學中最深的問題之一——旋臂究竟為何能持續存在,因為單純的自轉本應在幾圈之內就把它們纏得很緊。一個要避免的誤解:旋臂不是拖著恒星走的漩渦,太陽也不是被黏在某條旋臂上。恒星和氣體會隨時間漂入又漂出旋臂,而我們究竟屬於哪條臂,至今仍在被蓋亞等巡天不斷校正。
想像一段高速公路上某條車道短暫受阻。車輛擠成一個密集、緩慢的結,然後從遠端散開、重新加速。這個結——這段堵車——大致停留在同一處,儘管沒有哪一輛車一直留在裡面。旋臂就是這個結,只不過是用恒星和氣體寫成的:一處移動的堆積,單顆恒星穿行而過。
旋臂就像一段堵車:一處持續存在的堆積,恒星和氣體從中流過,而不是一條固定的恒星帶。
旋臂是密度圖樣,不是由恒星組成的實心流。恒星和氣體從中流過;太陽並非永久固定在某一條臂上。