螺旋星系是如何得到“羽毛”的？星系中所有恒星的形成都发生在这些羽毛中。但是它们是如何形成的呢？
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荷兰的安德烈·万·德·霍德文结合了哈勃太空望远镜🔭档案中的不同数据集，创造了这张令人惊叹的螺旋星系默西埃77的图像。（图片来源：安德烈·万·德·霍德文/美国航天局/欧洲航天局）
银河系类星系呈现出的不仅仅是螺旋状的气团；它们还有羽毛，成群的新星就是在羽毛上诞生的。天文学家一直对这些复杂结构的形成方式感到极度困惑，一个研究小组大胆猜测，可能有一种简单的原理：重力，宇宙重力。
一个多世纪以来，天文学家一直惊叹于螺旋星系的纷繁炫丽。最大的“大设计”螺旋可以容纳十几个至更多的机械独立臂。最近，用哈勃太空望远镜🔭和詹姆斯·韦伯太空望远镜🔭进行的详细、高分辨率观测揭示了后续内容。单臂可以绕星系旋转数万光年。但天文学家发现，装饰这些臂状结构的是许多被称为羽毛的小细处特征。这些羽毛比手臂小得多，长度不超过几千光年。但它们的密度非常大——比大臂密度大得多。它们也是强大的恒星形成的家园。在羽毛中，天文学家发现了年轻的星团和巨大的中性氢团。事实上，一个星系中许多——甚至大多数——恒星的形成都集中在这些羽毛中。
仙女座的矮星系是如何形成的？哈勃望远镜🔭总能表现出发现问题的天赋，在古老的恒星托儿所里，一些婴儿恒星诞生在“蓬松的”宇宙毯子里。
起初，天文学家认为羽毛是大型设计螺旋的特征。而且越来越多的证据表明，几乎所有的螺旋星系，包括银河系，都有羽毛。一个星系是如何得到这些羽毛的呢？随着天文学家提出各种模型来解释羽毛的形成逻辑，争论如雨后春笋般涌现。羽毛相对较小，至少在银河系范围上，它们的数量涌现了很多。我们认为，在一个相对复杂的过程中构建了雏形。例如，超新星爆炸塑造了旋臂上的羽毛，像雕塑一样雕刻在气体中。微弱但巨大的磁场自身扭曲形成了丝状结构。但在《天文学与天体物理学》杂志上发表的一项新研究中，天文学家为它们的成因提出了一个简单得多的原因：引力，宇宙重力。
突发太空新闻，火箭发射的最新更新，观星事件等！这张由美国宇航局的斯皮策和哈勃太空望远镜🔭以及美国宇航局的星系演化探测器拍摄的合成照片中，被称为默西埃81或M81的螺旋星系看起来非常清晰。
（图片来源：美国航天局/喷气推进实验室-加州理工学院/欧洲航天局/哈佛-史密森尼天体物理中心.）
为了验证这一假设，研究小组制造了一个非常简单的模拟星系。这个模拟星系不包含任何恒星或物质团块，也不涉及超新星或磁场。它只是一个简单的，旋转的气体盘。然后，他们让这个气体盘在自身重力下演化，看看羽毛是否自然出现。
他们做到了。在很短的时间内，模拟的气体盘分裂成一系列嵌套的细丝，就像观察到的羽毛一样——不需要复杂的物理变化过程。因为气体盘不稳定的状态，任何微小的团块即使能存在都很容易坍塌。这种自然的倾斜，加上气体不断旋转，产生了小而细长的结构——羽毛。
——詹姆斯·韦伯太空望远镜🔭以惊人的细节观察了19个复杂的星系结构（图片）
——我们的银河系并不总是螺旋状的。这是它如何改变形状的。
——哈勃望远镜🔭探测到了一个巨大的宇宙结构的一部分——引人注目的螺旋星系
然后，研究人员将模拟星系中产生的羽毛与观测到的实际羽毛进行了比较。他们在大小、形状和密度上发现了普遍的一致。模拟的星系看起来一点也不像真实的星系。但这就是问题的关键：研究人员想要研究简单的物理学——仅仅是重力本身——是否能产生羽毛。似乎是这样，但真正的测试将是在模拟中引入更复杂的物理特性。这是因为像超新星和磁场这样的东西确实会影响螺旋星系的演化，它们可能会破坏宇宙重力驱动的羽毛——结果是我们又将回到原点。
尽管如此，这是一个很有希望的假设，它表明大自然造物之神奇，完全有能力使用简单的物理来创造复杂的仿生结构，即使是在银河系的范围内。
BY:Paul Sutter
FY: Jane
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