什麼是密度波理論

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。有人認爲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提出密度波觀念；1964年以來，美籍科學家林家翹建立了系統的密度波理論。密度波理論認爲，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，因而密度極大的波峯呈旋渦狀分佈，從而形成旋臂。恆星進入旋臂後因爲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，得出準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。

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