為什麼大部分的星系中的星體圍繞中心旋轉都基本在一個平面上呢?

比如太陽系和銀行系。


星系的物質有一個沿垂直平面方向的總體角動量(矢量),儘管一開始各物質的角動量可能是隨機方向分布的,但它們的矢量之和垂直平面。於是在漫長的發展過程中,由於角動量守恆,物質之間通過碰撞和引力不停交換角動量,方向相反的角動量互相抵消,只剩下最後沿垂直方向的總體角動量,於是也有了一個平面上統一的旋轉方向

&<- 這個答案是有問題的大家忽略吧


這個三分鐘的科普視頻(中文字幕)講的非常清楚明了,請勻出三分鐘時間看一遍,答案便明了了。

先說結論:因為角動量的原因,對於三維空間星雲和幼年星系來說,扁平化是必然選擇與最終結果。

轉載請註明轉自銀河說(GalaxSay.com)


星繫結構形成是天文學的一個研究方向.

漩渦星繫結構的形成, 尤其是旋臂的形成過程目前仍然是研究課題之一. 而星體盤面的形成說簡單了是角動量守恆原理和內部相互作用的共同結果, 說複雜了這個過程也是十分複雜, 難以有簡潔的定論.

而橢圓星系的形成目前認為是星系碰撞融合的產物. 當兩個漩渦星系相遇, 相互之間的引力場和潮汐力會相互擾亂破壞對方的盤狀結構, 如果兩者相對速度不高, 那麼最終會糾纏形成一個大的橢圓星系, 再經歷緩慢的相互作用重新形成盤狀結構. 銀河系和臨近的仙女星系(Andromeda)就正處於接近融合的過程中. NASA做了個模擬展示了從地球視角觀察的這個過程. 70億年之後, 如果地球還存在, 且太陽系沒被甩出銀河的話, 夜空里就不會再有條狀的銀河, 而是星系中心形成的圓形光團.

NASA - NASA"s Hubble Shows Milky Way is Destined for Head-On Collision

This series of photo illustrations shows the predicted merger between our Milky Way galaxy and the neighboring Andromeda galaxy.

First Row, Left: Present day.

First Row, Right: In 2 billion years the disk of the approaching Andromeda galaxy is noticeably larger.

Second Row, Left: In 3.75 billion years Andromeda fills the field of view.

Second Row, Right: In 3.85 billion years the sky is ablaze with new star formation.

Third Row, Left: In 3.9 billion years, star formation continues.

Third Row, Right: In 4 billion years Andromeda is tidally stretched and the Milky Way becomes warped.

Fourth Row, Left: In 5.1 billion years the cores of the Milky Way and Andromeda appear as a pair of bright lobes.

Fourth Row, Right: In 7 billion years the merged galaxies form a huge elliptical galaxy, its bright core dominating the nighttime sky.

(Credit: NASA; ESA; Z. Levay and R. van der Marel, STScI; T. Hallas, and A. Mellinger)


這個可以利用角動量守恆定律進行解釋:為了討論這一問題,現在把天體系統看成是不受外力的孤立系統,它有瀰漫在很大空間範圍的原始雲氣構成,有一定的初始角動量L。在萬有引力的作用下雲氣逐漸收縮,轉動慣量減小,由於無外力情況下L守恆,氣雲粒子在垂直於L方向上的速度就會增大,阻礙了雲氣在垂直於L方向上的進一步收縮。但在平行L上卻不存在這種阻礙,收縮快得多,於是天體系統就形成了朝同一方向旋轉的盤狀結構。


形成星系的氣體雲如果失去能量而不失去角動量,那麼圓盤形就是它能量最低的狀態。

形成什麼形狀的星系關鍵看氣體雲中氣體轉變為恆星的速率。形成橢圓星系是因為原來氣體雲中轉變為恆星的過程進行得太快,氣體來不及變成圓盤狀穩定下來恆星便已形成。反之,則會形成圓盤狀。

——摘自劍橋年度主題講座《起源》之《宇宙的起源》,馬丁J 利斯


說個題外話,宇宙中有60%左右的漩渦星系,15%左右的橢圓星系,剩餘的25%是不規則星系。只有漩渦星系有著明顯的盤面。

不規則星系的氣體塵埃最多,但由於體積小容易被擾亂,所以呈現混亂狀態;橢圓星系已經耗盡了它的氣體,無法通過撞擊恢復到盤狀了。

哈勃的原始分類,是以為星系會從一個圓球,慢慢變橢,變成盤面,最後長出旋臂。所以稱橢圓星係為早期星系,稱漩渦星係為晚期星系。然而事實情況是相反的。


你說的應該是漩渦星系吧,如果是橢圓星系的話,它就不是繞著一個核,在一個平面上轉動。橢圓星系的動力學上是無序的,在三維平面是橄欖球 模型。


星系的旋轉是在星系形成的早期開始的。由於反物質的反引力要推動星系中的物質向外運動,而星系自身的引力要拉住物質向內運動,就在這你推我拉的過程中,星系漸漸地旋轉起來了。


無知的設想和疑問,僅供大家討論

1、新生兒(星系尺度和壽命智能估算)還處於發育階段,沒有趨於扁平?

2、運動過程中與其他星系相遇相吸(萬有引力)的過程,那麼行星和衛星的命運如何?


不在一個平面的星體 你可以大膽假設他們都互相撞毀了.


不看不知道,一看知道自己渺小,再問一次:為什麼還有球狀星系的存在?


推薦閱讀:

為什麼太陽系中的行星最終都將傾斜遠離太陽?
如何自學天體物理學?
最大星球可以比最小星系大嗎?
古人知道太陽和月亮哪個遠嗎?
學天文,或天文相關為業的人 是否比一般人看得開?

TAG:物理學 | 天文學 | 天體物理學 |