漩涡星系是如何形成的

有关漩涡星系形成的公认观念可以追溯到近2000年以前、公元2世纪时埃及数学家托勒密提出的一个观点.当设法解释夜空中的5颗行星为何好象沿着不规则的轨道运行时,托勒密脑海中闪现出一个观念,他称之为“本轮”.从根本上来讲,本轮理论做出了一个这样的假定：当一个物体做环绕运行的时候,它本身也会做小的环状运动,使其显得摇摆不定.在20世纪20年代的时候,这个观点又流行起来,用来解释银河系恒星之间类似的不规则运动.后来,该观点仍然用来解释星系旋臂的形成.但是,一直没有资料可以证实这个观点.英国黑斯廷斯市搞独立研究的数学家查尔斯·弗朗西斯曾经一直研究一个宇宙学问题,该问题需要他对恒星的运动进行分析.他从现有的天空观测资料中搜集到2万多颗恒星的资料.这些恒星都位于银河系,对它们的轨道速度已经有过精确地测量.在这些数据资料中,他注意到一个令人吃惊的情况：这些数据资料都不支持本论说.因此,弗朗西斯和俄勒冈州阿什兰市搞独立研究的天文学家埃里克·安德森一起设计了一次模拟,该模拟以天空观测资料中的恒星速度分布为基础.不久前,两位科学家在《皇家学会学报A》在线版上报道：进行模拟时发现,很快——大概在3亿年之内——就形成了类似银河系的旋臂.这些恒星完全符合三百多年前艾萨克·牛顿提出引力定律.弗朗西斯称：“道理十分简单.但我以前不接受这个观点,因为我认为如果符合引力定律的话,人们早就知道了.事实上,引力定律是直接起作用的,跟那些数据资料完全吻合.” 根据弗朗西斯的描述,银河系和其他漩涡星系运行起来就像一个巨大的、带有螺旋形凹槽的漏斗,漏斗中正在注入几十亿个弹子.凹槽代表星系旋臂的引力场,每一个弹子在漏斗的顶端都会找到相应的凹槽,然后沿着凹槽、顺着一条永无休止的坡道运行下去,运行之中动力也在不断增加.最终,弹子的动力十足,跳离凹槽,串到一条相邻的较高凹槽中,然后又落回到原凹槽的一个更高的位置.德国海森堡市马普学会天文分会的天文学家雷纳·克莱门特说：“该论文提出了一个极好的办法,解释了我们所观察的恒星附近的速度分布情况.”他表示：在未来几年中所计划的新一轮太空航天行动,应该能够“以前所未有的精确度”描绘出更多恒星的位置和运动情况.