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密度波理论

密度波理论是说明星系旋涡结构的一种理论。旋涡结构是旋涡星系的主要形态特征，但是，在星系自转时，内部角速度比外部角速度大，旋臂应该越缠越紧。据计算，在星系年龄内，旋臂应该完全缠绕在一起，然而观测所见并非如此。有人认为维持旋涡结构的力量是星际磁场，但磁场实际强度不足以维持这种结构。1942年瑞典天文学家林德布拉德提出密度波观念；1964年以来，美籍科学家林家翘建立了系统的密度波理论。密度波理论认为，恒星在绕中心旋转时，绕转的速度和空间密度都是波动变化的。运动慢则恒星密集，反之则稀疏，因而空间密度也呈现波动变化。这种波既绕中心环行传播，同时又沿半径方向传播，因而密度极大的波峰呈旋涡状分布，从而形成旋臂。恒星进入旋臂后因为恒星密集和引力场加强而减慢速度；反过来，速度减慢使恒星“拥挤”一起，密度增大，引力场加强，因而使这种状况得以自行维持。密度波的一个重要特点是，旋臂中的星不是一成不变的，恒星有进有出，川流不息，而旋臂图案却保持不变，旋臂不会缠卷起来。根据林家翘的密度波理论模式，从星系应该遵循的引力场方程和动力学方程，得出准稳定的旋涡密度波解，说明了许多观测事实。密度波理论成功地解释了旋涡结构的本质和能够维持的原因，但是关于旋臂的起源与演化等问题，仍需作进一步的研究。

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