螺旋星系是宇宙中最美丽、最丰富的星系类型之一。当艺术家绘制星系时，螺旋是他们第一次看到的。这很可能是因为银河系是一个螺旋；邻近的仙女座星系也是如此。它们的形状是长期星系演化活动的结果，天文学家仍在努力理解这些活动。

旋涡星系的特征

螺旋星系的特征是它们的横扫臂以螺旋模式从中心区域伸出。根据手臂的受创程度将其分为两类，最紧的分类为Sa，最松的分类为Sd。

一些旋涡星系有一个“棒”穿过旋臂延伸的中心。这些星系被归类为棒状螺旋星系，并遵循与“正常”螺旋星系相同的子分类模型，除了命名为SBa-SBd。我们自己的银河系是一个条状螺旋，有一个由恒星、气体和尘埃组成的厚“脊”穿过中心核心。

有些星系被归类为S0。这些星系不可能分辨出是否存在“条形”。

许多旋涡星系都有一个被称为星系隆起的地方。这是一个由许多恒星组成的球体，其中包含一个超大质量黑洞，将银河系的其他部分结合在一起。

从侧面看，螺旋线看起来像带中心球体的扁平圆盘。我们看到许多恒星、气体云和尘埃。然而，它们也包含着其他东西：巨大的暗物质晕。这种神秘的“东西”对于任何试图直接观察它的实验来说都是看不见的。暗物质在星系中起着重要作用，这一点也仍在确定之中。

星型

这些星系的旋臂充满了大量炽热的年轻蓝色恒星，甚至更多的气体和尘埃（按质量计）。事实上，考虑到我们的太阳在这一地区的公司类型，它有点奇怪。

在具有较松散旋臂（Sc和Sd）的旋涡星系的中心凸起内，恒星的数量与旋臂中的年轻热蓝色恒星非常相似，但密度要大得多。

在具有较紧臂的螺旋星系（Sa和Sb）中，大多数都是旧的、冷的、红色的恒星，它们几乎不含金属。

虽然这些星系中的绝大多数恒星要么在旋臂平面内，要么在凸起处，但在星系周围存在一个光晕。虽然这个区域主要由暗物质控制，但也有一些非常古老的恒星，通常金属丰度非常低，以高度椭圆轨道穿过星系平面。

形成

星系中旋臂特征的形成主要是由于波通过时星系中物质的引力效应。这就假定，随着星系的旋转，质量密度更大的星系池会减速并形成“臂”。当气体和尘埃通过这些臂状物时，它们被压缩形成新的恒星，而这些臂状物的质量密度进一步扩大，从而增强了这种效应。最近的模型试图将暗物质和这些星系的其他性质纳入更复杂的形成理论。

超大质量黑洞

螺旋星系的另一个决定性特征是其核心存在超大质量黑洞。目前还不知道是否所有的螺旋星系都包含着这些庞然大物中的一个，但有大量间接证据表明，几乎所有这样的星系都会将它们包含在凸起内。

暗物质

实际上，正是螺旋星系首次提出了暗物质的可能性。星系的自转是由星系内存在的质量的引力相互作用决定的。但是对螺旋星系的计算机模拟表明，旋转速度与观测到的不同。

要么我们对广义相对论的理解有缺陷，要么存在另一个质量来源。由于相对论已经在几乎所有的尺度上得到了检验和验证，迄今为止，人们一直抵制挑战相对论。

取而代之的是，科学家们假设存在着一种尚未被发现的粒子，它不与电磁力相互作用——而且很可能不与强力相互作用，甚至可能不与弱力相互作用（尽管一些模型确实包含了这种性质）——但它确实与引力相互作用。

人们认为螺旋星系维持着暗物质晕；暗物质的球形体积，渗透到星系内部和周围的整个区域。

暗物质还没有被直接探测到，但有一些间接的观测证据证明它的存在。在接下来的几十年里，新的实验应该能够揭开这个谜团。

由卡罗琳·柯林斯·彼得森编辑和更新。