关于旋涡星系臂的问题

我有2个与旋涡星系有关的问题。

首先，武器是如何形成的？为什么星星会聚集到这些特定区域？其次，为什么它们仍然完好无损？

臂的内部必须比外部更快速地旋转，因此可以肯定地，它们将被拉伸，然后不再类似于臂，而只是围绕银河系中心的磁盘。

实际上，构成螺旋臂的恒星和星云只是该螺旋臂的一部分。螺旋臂更像是声波，其中单个粒子围绕或多或少的静止位置移动。（例如，以来自Dan Russel的纵波动画为例，红点围绕固定位置向左和向右移动一点）。尘埃，气体和恒星就像纵波一样，彼此靠近或远离。在尘埃，气体和恒星靠近的地方（因此密度增加的地方），可以看到随着越来越多的恒星靠近而增加了银河中该位置的亮度的旋臂。

此外，由于旋臂中粉尘和气体密度的增加导致原恒星形成，因此该效果大大提高。最亮的恒星如此快地消耗能量，以至于它们甚至在纵波（旋臂）通过之前就不复存在。这些非常明亮的恒星仅在银河系中心的一小部分轨道周期中存在，并且仅当它们处于旋臂中时才存在。绝大多数恒星存在的时间更长，但也较暗，对银河系的总体亮度几乎没有贡献。

这导致螺旋臂比磁盘的其余部分亮得多，在磁盘上也存在许多恒星。但是这些几乎不可见，因为它们已经变暗了。

当然，恒星并不是绕着银河系中的稳定位置旋转（就像波动动画中的红点一样），而是围绕着银河系中心遵循自己的轨道。根据相对于螺旋臂的位置，有时会快一些，有时会慢一些。

因为螺旋臂是波浪，所以中心附近的恒星运动比边缘的恒星运动快无所谓。这只是意味着它们将在较短的时间内成为螺旋臂的一部分。

为了补充Dieudonné的出色答案，我想说的是，螺旋臂仅在光谱的蓝色部分才真正突出（大质量恒星通常是蓝色且寿命短），而在红外波段中，例如螺旋臂仅出现10-20％的轻度过密度。

一些星系具有清晰的臂状缠绕，绕了将近360甚至更长（大设计的螺旋），但是大多数螺旋状臂却较短且不清晰。实际上，许多星系只有所谓的絮状螺旋臂，它们看起来像整个银河系中的短螺旋臂，但无法链接成一个大的连贯的螺旋形图案。$^\circ$

银河系的情况尚不十分清楚，因为我们没有外部视野，因此测量到银河系内物体的准确距离非常困难。希望ESA的盖亚卫星能为我们提供更准确的图像。