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星系旋臂

由于旋渦星系的自轉(zhuǎn)是較差自轉(zhuǎn)，內(nèi)部的自轉(zhuǎn)角速度大于外部的角速度，旋臂本應(yīng)當(dāng)越纏越緊，最終完全纏繞在一起。實(shí)際情況卻并非如此。1942年，瑞典天文學(xué)家林德布拉德首先提出了密度波的思想，1964年，旅美中國天文學(xué)家林家翹、徐遐生等人建立了系統(tǒng)的密度波理論。密度波理論認(rèn)為，旋渦星系的旋臂是恒星繞星系中心運(yùn)動(dòng)時(shí)空間分布較密集的區(qū)域。組成旋臂的恒星并非始終處于旋臂中，而是有進(jìn)有出。在旋臂后方，恒星不斷進(jìn)入旋臂，由于恒星密集，引力場加強(qiáng)而被減速，在旋臂前方，旋臂中的恒星速度加快，走出旋臂。因此旋渦星系能夠在整體上維持旋臂結(jié)構(gòu)的圖案，并且懸臂是與星系的自轉(zhuǎn)方向同向的。密度波理論成功地解釋了旋臂結(jié)構(gòu)的成因，得到了很多觀測事實(shí)的支持，但仍有一些問題尚不清楚。

應(yīng)用在土星環(huán)

從1970年代晚期開始，Peter Goldreich、徐遐生和其他一些人將密度波理論應(yīng)用在土星環(huán)。土星環(huán)（特別是A環(huán)）包含許多由衛(wèi)星激發(fā)出林德布拉德共振與垂直共振產(chǎn)生的螺旋臂密度波。雖然土星環(huán)因?yàn)橹行牡馁|(zhì)量（土星自己）相較于盤面是非常大的，造成螺旋臂是更緊密并且受到傷害（通常只能延伸數(shù)百公里），但主要的物理機(jī)制與星系相同?？ㄎ髂崛蝿?wù)揭露了許多由環(huán)中的衛(wèi)星潘和阿特拉斯激發(fā)出的非常小的密度波和由巨大的衛(wèi)星，造成的高階共振，并且波的形式會(huì)因?yàn)镴anus和Epimetheus的軌道變化而隨著時(shí)間改變。

參考資料

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外部資料來源

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Yuan, C.,"Application of Density-Wave Theory to the Spiral Structure of the Milky Way System I. Systematic Motion of Neutral Hydrogen", Ap.J., 158, 871 (1969). (SCI)

進(jìn)一步閱讀

Rohlfs, K., Lectures on Density Wave Theory, SpringerVerlag, Berlin, 1977.

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