旋臂
看一张正面朝向我们的旋涡星系照片,最醒目的就是那一圈从中心旋出的、明亮弯曲的旋臂风车。我们自己的银河系也有旋臂,只是我们无法从外面拍下它们——我们被困在盘内,侧着穿过旋臂往外看。旋臂是星系盘中最明亮、蜿蜒缠绕的光带,由发光的气体、暗黑的尘埃,尤其是炽热、年轻的蓝色恒星勾勒出来——这些蓝星像串在螺旋绳上的明亮灯泡一样把旋臂点亮。
银河系有几条主旋臂——其中包括英仙臂、盾牌-半人马臂和人马臂——太阳则位于一个较小的结构附近,称为猎户支臂或本地臂,距银心约两万六千光年。关键在于,旋臂并不是由固定恒星组成的实心流。它们是密度略高的区域,是恒星和气体在绕行时短暂堆积的地方,很像高速公路上车辆挤成一段缓慢移动的堵车:堵塞本身在缓缓爬行,而单辆车则驶入其中、减速、再从远端开出。旋臂之所以看起来明亮,并非因为它们整体上拥有更多恒星,而是因为这种堆积把气体挤压成璀璨而短命的蓝色恒星,标出了这些光带。
旋臂之所以重要,是因为它们是星系的恒星形成引擎:沿旋臂的压缩触发气体云塌缩成新恒星,这正是旋臂会因年轻恒星和电离气体而泛着蓝色与粉色光辉的原因。它们还引出了银河系天文学中最深的问题之一——旋臂究竟为何能持续存在,因为单纯的自转本应在几圈之内就把它们缠得很紧。一个要避免的误解:旋臂不是拖着恒星走的漩涡,太阳也不是被粘在某条旋臂上。恒星和气体会随时间漂入又漂出旋臂,而我们究竟属于哪条臂,至今仍在被盖亚等巡天不断校正。
想象一段高速公路上某条车道短暂受阻。车辆挤成一个密集、缓慢的结,然后从远端散开、重新加速。这个结——这段堵车——大致停留在同一处,尽管没有哪一辆车一直留在里面。旋臂就是这个结,只不过是用恒星和气体写成的:一处移动的堆积,单颗恒星穿行而过。
旋臂就像一段堵车:一处持续存在的堆积,恒星和气体从中流过,而不是一条固定的恒星带。
旋臂是密度图样,不是由恒星组成的实心流。恒星和气体从中流过;太阳并非永久固定在某一条臂上。