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1簡介

密度波理論
density wave theory
解釋說明旋渦星系的螺旋結構的一種理論。

2發展歷史

1942年,瑞典天文學家B.林德布拉德首次提出密度波的概念。20世紀60年代初,美籍華裔科學家林家翹等人發展並建立了系統的密度波理論。這種理論認為,星系的螺旋結構是一種波動圖案。旋臂區域里恆星密集,引力場強。但恆星並不是永遠停留在旋臂上。恆星按照近於圓形的軌道繞星系中心旋轉。在運動過程中,恆星將進入,然後再走出旋臂。恆星進入旋臂後由於旋臂區恆星密集和引力場強而減慢速度。但另一方面,速度的減慢又使恆星擠在一起 ,密度增大 ,引力場加強 ,因此,一旦出現了旋臂圖案,這種圖案將自行維持。密度波理論成功地解釋了星系螺旋結構的本質和能夠長期維持的原因,並說明了許多觀測事實,但也有很多困難。例如,關於旋臂的起源和演化等問題,還需進一步研究。
說明星系旋渦結構的一種理論。旋渦結構是旋渦星系的主要形態特徵﹐但是﹐在星系自轉時﹐內部角速度比外部角速度大﹐旋臂應該越纏越緊。據計算﹐在星系年齡內﹐旋臂應該完全纏繞在一起﹐然而觀測所見並非如此。有人認為維持旋渦結構的力量是星際磁場﹐但磁場實際強度不足以維持這種結構。1942年瑞典天文學家林德布拉德岢雒芏炔ü勰瞟r1964年以來﹐美籍科學家林家翹建立了系統的密度波理論。密度波理論認為﹐恆星在繞中心旋轉時﹐繞轉的速度和空間密度都是波動變化的。運動慢則恆星密集﹐反之則稀疏﹐因而空間密度也呈現波動變化。這種波既繞中心環行傳播﹐同時又沿半徑方向傳播﹐因而密度極大的波峰呈旋渦狀分佈﹐從而形成旋臂。恆星進入旋臂后因為恆星密集和引力場加強而減慢速度﹔反過來﹐速度減慢使恆星「擁擠」一起﹐密度增大﹐引力場加強﹐因而使這種狀況得以自行維持。密度波的一個重要特點是﹐旋臂中的星不是一成不變的﹐恆星有進有出﹐川流不息﹐而旋臂圖案卻保持不變﹐旋臂不會纏捲起來。根據林家翹的密度波理論模式﹐從星系應該遵循的引力場方程和動力學方程﹐得出准穩定的旋渦密度波解﹐說明了許多觀測事實。密度波理論成功地解釋了旋渦結構的本質和能夠維持的原因﹐但是關於旋臂的起源與演化等問題﹐仍需作進一步的研究。

3參考書目

K. Rohlfs ,Lectures on Density Wave Theory, Springer Verlag, Berlin,1977.

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