银河系令人惊叹的螺旋形结构出现异常，原因为何？

图：银河系螺旋形臂膀的概念图。

如果你离开地球，抵达地球上空足够高的位置，你将有机会看到整个银河系，一个呈现为螺旋形漩涡的星系。在这里，大量的气体与尘埃充斥其中，约有1000亿恒星散落在近100000光年的银河系不同位置。这些星系要素整合在一起使得银河系就像一个恒星飞盘，四个巨大的螺旋臂膀围绕着银河系中心的超大黑洞运行。

我们曾一度认为银河系就是螺旋型的结构，尽管我们还不能准确测出其到底有几个臂膀。然而，困惑天文学家很长时间的问题是，为什么像我们所处的银河系结构的星系，在这拥挤的宇宙中数量极少呢？现在，这一观点将被另一种新观点取代，即我们所认为的薄饼状的超级星系实际上是由混乱、相对椭圆的结构。

现在，一项模拟138亿年宇宙演变史的新超级计算机模型显示，这一形态是由于超星系平面内星系之间频繁的互动而自然形成的。这些星系都有可能会被甩出螺旋臂膀，而在这一长期互动中形成了我们当前所看到的椭圆型星系结构。

正如银河系那样，大多数螺旋形星系中的恒星围绕着星系中心旋转，形成近乎圆形的运行轨道。但是，当两个差不多大小的星系距离较近时，这些有序的运行将会变得无序。

提尔.萨瓦拉（Till Sawala）是芬兰赫尔辛基大学天文学教授，也是此项研究成果的共同作者。他告诉Space网站的工作人员：“恒星轨道变得无序杂乱。这一情况可能会改变星系现状，例如飞盘状的形态，又或者螺旋形的臂膀。”

星系融合也会产生多种形态。除了改变大量恒星的轨道外，有时也会导致恒星爆炸，就像恒星诞生时那样。

此外，星系融合过程中也可能促发超级黑洞，正如位居大多数星系中心位置的超级黑洞。萨瓦拉说到：“这可能会改变或减少新星系中的初生恒星数量。”这使得新星系显得更加椭圆。

我们的银河系在长期的演变中已经变得比刚诞生时更加小，即小星系。由于这一较小的形态，这些星系并没有影响我们所处星系的形状。尽管根据科学家预测，银河系可能会在40亿年后与仙女座星系相撞从而影响其结构，仙女座拥有与银河系相似的质量。

图：椭圆形星系（左）与螺旋形星系（右）

萨瓦拉表示，螺旋形星系在摒弃了其臂膀后会呈现为椭圆形状，但是并不会重新恢复到其初始形状。

当星系中含有大量的残留气态物质时，可以诞生新的恒星并形成螺旋臂膀，但是当星系中的气态物质缺乏时，星系并不会形成椭圆形星系。

萨瓦拉说到：“椭圆形星系永远不会成为飞盘星系，因为飞盘状星系代表这一星系呈现规则有序的状态，但是椭圆形星系则是无序状态，一般情况下，这一状态不会发生逆转。”

萨瓦拉和他的团队正在努力训练模型，从而可以获取更准确的信息。研究人员便可以将这些信息与太空望远镜拍摄的基本物理过程进行进一步的比较。萨瓦拉说到：“这一比较要么将有助于我们对所观测信息的理解，要不发现我们现有知识中的漏洞或错误。在我们已发表的文章中，我们发现模型计算结果能够贴合我们观测获得的信息。从个人角度来说，我希望下一次，我们能发现一个宇宙中真实存在的异常星系。”

相关知识

银河星系，是一个包含太阳系的棒旋星系。直径介于100,000至180,000光年。 银河星系大约拥有1,000亿至4,000亿颗恒星，和至少这个数量的行星。太阳系位于距离银河中心约27,000光年的半径处，位于猎户臂的螺旋臂的内侧边缘，猎户臂是气体和尘埃的螺旋形聚集地之一。