旋涡星系和盘星系

旋涡星系和盘星系是扁平的、由旋转支撑的系统，其富含气体的盘中存在持续的恒星形成和特征性的旋涡臂。

Definition

旋涡星系和盘星系是由扁平的、旋转支撑的恒星和气体盘主导的星系，通常显示旋涡臂，有时还有中央棒，其中气体冷却维持着持续的恒星形成。

Scope

本主题涵盖了星系盘的结构、旋涡臂的起源和性质（包括密度波理论）、棒在盘星系中的作用、由塔利-费舍尔关系表达的光度与旋转速度之间的关系，以及盘与恒星形成之间的联系。

Core questions

• 星系盘的动力学结构是什么？
• 什么产生了旋涡臂？它们是长寿命的模式还是瞬时特征？
• 棒如何影响盘星系的演化？
• 塔利-费舍尔关系如何将旋涡星系的旋转与其光度联系起来？

Key theories

旋涡臂的密度波理论

林家翘和徐遐生提出，旋涡臂是恒星和气体穿过的长寿命密度波，而不是固定的物质结构，这解释了旋涡臂如何在较差自转的情况下持续存在。

塔利-费舍尔关系

旋涡星系的光度与其旋转速度之间存在紧密关联，这既提供了距离指示器，也为盘中发光物质和暗物质之间的关系提供了约束。

棒驱动的盘演化

恒星棒重新分配角动量，将气体引导至中心，并可以形成伪核球，使其成为盘星系长期演化的关键驱动因素。

Clinical relevance

像银河系这样的盘星系是当今恒星形成的主要场所，塔利-费舍尔关系一直是河外距离尺度的重要工具，也是探测盘中暗物质含量的探针。

History

尽管存在较差自转，旋涡臂仍能持续存在，即所谓的缠绕问题，这促使林家翘和徐遐生在1964年提出了密度波理论。1977年的塔利-费舍尔关系为盘星系提供了一个强大的距离指示器，而随后的数值模拟则阐明了棒和瞬时旋臂的作用。

Key figures

• Chia-Chiao Lin
• Frank Shu
• Brent Tully
• Alar Toomre

Seminal works

• linshu1964
• tully1977
• binney2008

Frequently asked questions

如果星系存在较差自转，为什么旋涡臂不会缠绕起来？

密度波理论通过将旋臂视为波模式来解决这个缠绕问题，这些波模式的旋转速度比恒星和气体慢，恒星和气体穿过旋臂而不是永久地锁定在其中。

所有的旋涡星系都有棒吗？

不，但很大一部分有。银河系有一个棒，调查发现大约一半到三分之二的附近盘星系显示有棒，这个比例取决于波长和定义。