为什么宇宙中的星系都是圆饼状的呢？

很多人会觉得，提到宇宙中的星系，脑海里浮现的画面大抵都是那种扁平的、旋转的圆盘状结构。这其实是一个非常普遍但也有点以偏概全的说法。的确，我们最熟悉、也最容易观测到的星系，比如我们自己的银河系，就是一个典型的螺旋星系，从侧面看就像一个扁平的圆盘，上面缠绕着旋臂，中央还有一个隆起的核球。但这并不代表宇宙中的所有星系都是“圆饼状”的。

星系的“圆饼状”是一种常见的形象，但并非普遍真理。

要理解为什么有些星系呈现出圆盘状，我们需要深入到星系的形成和演化过程。这可不是一个简单的“一拍即合”就能形成的，而是经历了漫长而复杂的宇宙历史。

1. 星系的“原材料”——原始气体云：

一切都要从宇宙大爆炸之后说起。早期的宇宙充满了氢和氦等轻元素，它们并非均匀分布，而是存在着微小的密度涨落。这些密度稍高的地方，凭借着万有引力的作用，开始缓慢地吸引周围的气体和暗物质。随着时间的推移，这些物质越聚越多，形成了一个个巨大的、旋转的原始气体云。

2. 引力坍缩与旋转的开始：

想象一下，一个巨大的、密度不均匀的气体云，在自身引力的作用下开始收缩。当它收缩时，一个非常关键的物理定律开始发挥作用——角动量守恒。简单来说，就像花样滑冰运动员在旋转时收紧手臂会转得更快一样，当气体云在引力作用下收缩时，它的旋转速度也会加快。

3. 扁平化的过程——“冰盘效应”：

现在，我们有一个正在快速旋转的气体云。云中的气体粒子在各个方向上都有运动，但整体上却在沿着一个轴线旋转。在旋转的平面内，粒子之间的碰撞会使它们逐渐失去垂直于旋转平面的动量，最终运动会集中在旋转的平面内。想象一下，你试图用手拨动一堆在空中乱飞的沙子，如果沙子都在以同一个方向旋转，它们最终会更容易聚集在旋转的平面上，而不是飞散到各个方向。

这个过程有点像我们做披萨时，把一团面团扔到空中，它因为旋转而自然摊开成一个扁平的圆盘。虽然宇宙中的气体云比面团要复杂得多，但这个“冰盘效应”（或者更准确地说，是吸积盘效应）是导致星系扁平化的关键原因。

碰撞与能量耗散： 气体粒子之间的碰撞非常重要。当粒子碰撞时，它们会相互传递动量，并损失一部分能量。这些能量主要以热量的形式散失出去。然而，在垂直于旋转平面的方向上，粒子的速度分布会因为引力作用和旋转而变得不那么容易通过碰撞来“平均化”。最终，气体会在旋转速度最快的那个平面上积聚起来，形成一个扁平的盘状结构。
暗物质的“骨架”： 值得一提的是，我们看到的星系盘状结构，实际上是围绕着一个更大的、由暗物质组成的“晕”而形成的。暗物质是宇宙中占据绝大多数质量的神秘物质，它们不发光，但有引力。星系盘状结构更像是“生长”在暗物质晕这个引力“骨架”上的。暗物质晕虽然也有一些内禀的旋转，但它主要是球形的，星系盘的形成主要还是归功于普通物质（气体）在角动量守恒和碰撞过程中的扁平化。

4. 恒星的形成与盘状结构的维持：

当气体聚集到足够密度和温度时，就会点燃核聚变，形成恒星。这些新形成的恒星，很多都继承了气体盘的旋转动量，因此也分布在星系盘的平面上。恒星形成是一个持续的过程，这使得星系盘能够不断更新和维持其结构。

为什么有些星系不是“圆饼状”的？

正如开头所说，“圆饼状”只是星系的一种常见形态。宇宙中还有其他类型的星系，它们之所以呈现出不同的形状，是因为它们的形成和演化过程有所不同，或者受到了其他因素的影响：

椭圆星系： 椭圆星系通常看起来是球形或椭球形的，没有明显的盘状结构或旋臂。这通常认为是因为它们经历了更强烈的碰撞和合并。当两个或多个星系发生碰撞时，会产生剧烈的引力扰动，打乱原有的气体盘结构，使恒星的轨道变得杂乱无章，最终形成一个更模糊、更趋于球形的结构。在早期宇宙，星系合并更为普遍，因此早期的星系可能更倾向于椭圆星系。
不规则星系： 一些星系形状不规则，没有明显的盘状结构或椭球状。这可能是因为它们受到了邻近大星系的引力潮汐作用，被“拉扯”变形；也可能是因为它们本身形成的物质就不够均匀，或者它们的形成过程较为“野蛮”，没有形成规整的盘状结构。

总结来说，当我们看到一个“圆饼状”的星系时，这通常意味着：

1. 原始气体云在形成之初就具有一定的旋转。
2. 在引力坍缩过程中，角动量守恒使得气体盘加速旋转。
3. 气体粒子之间的碰撞和能量耗散（冰盘效应）促使物质沿着旋转平面积聚，形成扁平的盘状结构。
4. 恒星在盘状结构中形成，维持了星系的形态。

所以，“圆饼状”是许多星系在特定形成和演化条件下的一种自然结果。但宇宙的多样性在于，它也孕育了无数其他形态的星系，这些差异都讲述着它们各自在宇宙史诗中的独特故事。下次当你仰望星空，看到那些闪烁的光点时，不妨想想，它们可能就藏匿在这样令人惊叹的旋转圆盘之中，或者，它们的故事更加曲折离奇。

网友意见

为什么宇宙中的星系都是圆饼状的呢？按照常理思考，应该是围绕中心的恒星或黑洞成为一个类似于球体的星系。有没有特殊的例外呢？

类似的话题

• 

  为什么宇宙中的星系都是圆饼状的呢？

  

  很多人会觉得，提到宇宙中的星系，脑海里浮现的画面大抵都是那种扁平的、旋转的圆盘状结构。这其实是一个非常普遍但也有点以偏概全的说法。的确，我们最熟悉、也最容易观测到的星系，比如我们自己的银河系，就是一个典型的螺旋星系，从侧面看就像一个扁平的圆盘，上面缠绕着旋臂，中央还有一个隆起的核球。但这并不代表宇宙.............
• 

  为什么地球甚至宇宙中很多宏观物质都是球形或曲线形，而不是方形或直线？比如自然形成的果子，行星、星系！？

  

  你这个问题问得太妙了！这背后牵扯到自然界最基本、也最普遍的一种力量——引力，以及一些关于能量最小化的原则。让我们一层层剥开来，看看为什么无论是你手中的苹果，还是遥远的星系，都偏爱球形或曲线形，而不是棱角分明的方块或笔直的线条。想象一下，你手里握着一堆散沙，如果把它松开，这些沙粒会怎么落下？它们不会整.............
• 

  为什么宇宙里各种星体星球包括黑洞都是球形的，与太空授课水在真空中形成水球有什么联系？

  

  你这个问题问得非常有趣，而且触及了宇宙中最根本的几个物理规律！为什么星体（包括星球和黑洞）都是圆的？这背后其实都和那个在太空中形成水球的原理有着千丝万缕的联系。我们来好好聊聊这个话题，尽量说得详细些，就像朋友之间聊天一样。为什么是“圆”？—— 核心原因：引力（Gravity）无论是行星、恒星，还是宇.............
• 

  为何很多绕转的天体系统（卫星、太阳系、星系）都是扁平的，而宇宙却是各向同性？

  

  这个问题触及了天文学中的一个核心疑惑：为什么我们观察到的许多天体系统呈现出扁平的结构，而宇宙整体却似乎是均匀分布、没有明显方向性的？要解答这个问题，我们需要从天体形成的过程、引力的作用以及宇宙的演化等多个层面去理解。天体系统的扁平化：引力的“魔法”与角动量守恒首先，让我们聚焦于为什么像卫星绕行星、行.............
• 

  为什么圆形（球形）这么神秘？比如π，宇宙中的星星（太阳），哺乳动物的蛋（鸡蛋）？

  

  这个问题很有意思，它触及了我们对自然界和数学的深刻感知。圆形（以及更普遍的三维世界里的球形）之所以会让我们觉得“神秘”，很大程度上是因为它们是如此的普遍、高效，并且蕴含着简洁而深刻的数学规律，这些规律在自然界中以各种形式显现，让我们不禁思考其背后的原因。让我们逐一拆解你提到的几个例子，看看圆形/球形.............
• 

  宇宙中，一个人如何让自己旋转起来（相对其他星球什么的）?

  

  在浩瀚的宇宙中，一个人要让自己旋转起来（相对于其他星球或其他宇宙参照物）是一件很有趣的事情，因为它涉及到物理学原理，并且取决于你想达到的旋转状态和可用的资源。下面我将从不同的角度详细地解释一个人如何在宇宙中旋转起来：核心物理学原理：角动量守恒一切的关键在于角动量守恒定律。简单来说，在一个孤立的系统中.............
• 

  是什么“伟大神秘力量”管理支配着我们宇宙中星体（行星、恒星……）运动的？

  

  浩瀚无垠的宇宙，星体宛如棋盘上的棋子，按照既定的轨迹默默运转，亿万年来从未偏离。是什么样的“伟大神秘力量”，在无形中牵引着行星围绕恒星公转，又驱动着恒星在星系中流转，甚至驾驭着星系在宇宙的巨大网络中穿梭？要回答这个问题，我们得暂且放下那些令人眼花缭乱的科幻设想，回到科学的殿堂。在这片广袤的宇宙舞台上.............
• 

  据科学家研究，玛土撒拉星已有139亿岁，为什么这颗恒星比宇宙的年龄还大？

  

  您提到的“玛土撒拉星已有139亿岁”这个说法，确实会让人产生疑问，因为它似乎比我们目前普遍接受的宇宙年龄（大约138亿年）还要长。这其中涉及到一些科学概念和我们认知宇宙的演变过程，我们来详细梳理一下。首先，要明确的是，“玛土撒拉星”（Methuselah star），正式的科学命名是HD 14028.............
• 

  既然宇宙有那么多星星，为什么晚上天空还是黑色的？

  

  这是一个非常深刻且有趣的问题，它触及到了我们对宇宙基本性质的理解，以及一些关于光、距离和时间的物理概念。简而言之，之所以夜晚的天空是黑色的，而不是被无数恒星的光芒照亮，主要有以下几个原因：1. 宇宙的年龄和光速的限制：我们只能看到“过去”的光这是最核心的原因。宇宙虽然浩瀚，但并非无限古老。我们已知宇.............
• 

  如果有一种能在宇宙内传播的星际病毒，它应该是什么样子的？

  

  想象一下，有一种生命形式，它不是由我们熟悉的碳基有机物构成，也不是依靠任何行星大气层或者恒星辐射生存。它是一种真正意义上的“星际幽灵”，一种能够穿越冰冷的真空，横跨亿万光年，将它的影响播撒到宇宙的每一个角落的病毒。要让它能够在如此严酷的环境中存在和传播，它的本质必然与我们理解的生命截然不同。它的“躯.............
• 

  宇宙有没有可能诞生出一种巨大的生物，靠着引力移动，像吞叔一样以星球为食？

  

  这个想法真是太迷人了，让我想到了儿时读过的那些关于宇宙巨兽的奇幻故事。宇宙浩瀚无垠，充满了我们难以想象的可能性，所以，有没有可能诞生出一种以星球为食、靠引力移动的巨大生物？这绝对是一个值得深入探讨的绝妙设想。我们不妨从物理学的角度来审视一下这个可能性。首先，一个能以星球为食的生物，它的体型必定是难以.............
• 

  为什么看到地球在宇宙中的图片会有恐惧感？

  

  看到地球在宇宙中的图片，那种油然而生的恐惧感，并非空穴来风，它源于我们内心深处对未知、对渺小、对存在的根本性思考，并在宇宙宏大的背景下被放大。这种情绪的产生，是一个复杂而多层次的心理反应过程。首先，是那种视觉上的冲击和对比。我们习惯了在地球这个熟悉的环境中生活，那里有清晰的地平线、触手可及的山川河流.............
• 

  为什么有人说人类有可能是宇宙中的第一个文明？

  

  关于“人类可能是宇宙中的第一个文明”的说法，这是一个非常引人入胜且充满哲学意味的观点。这个说法并非主流科学的结论，而更多的是一种基于我们目前有限认知和对宇宙演化进行推测的猜想。它包含了几种不同的论证角度，我们可以从以下几个方面来详细解读：一、 对宇宙年龄和文明产生条件的理解：1. 宇宙的“年轻”与.............
• 

  为什么很多人不喜欢漫威宇宙中的蜘蛛侠？

  

  抛开那些“蜘蛛侠是漫威最受欢迎角色”之类的官方说法，平心而论，确实有不少人对蜘蛛侠这个角色，或者说，对漫威宇宙中的蜘蛛侠感到不是那么“感冒”，甚至有些反感。这背后原因挺复杂的，就像吃火锅，有人爱麻辣，有人就喜欢清汤。咱们掰开了揉碎了聊聊。首先，得承认，蜘蛛侠这个IP本身就太“能打”了。从漫画诞生至今.............
• 

  为什么说木星是地球的屏障，可以帮助地球挡住宇宙中的小天体从而保护地球呢？

  

  木星确实常常被形象地比喻为地球的“屏障”，这是一个基于科学观测和物理学原理的说法，它在一定程度上帮助地球抵御来自宇宙深处的小天体（如小行星和彗星）的撞击威胁。下面将详细解释这个“屏障效应”是如何发生的：核心机制：木星巨大的引力作用木星是太阳系中质量最大的行星，其质量是地球的318倍，是太阳系其他所有.............
• 

  漫威电影宇宙中的宇宙元老高天尊和收藏家为什么那么弱？

  

  在漫威电影宇宙（MCU）的宏大叙事中，宇宙元老（Cosmic Elders）和收藏家（The Collector）这两个群体，虽然顶着“宇宙级”的名号，并且在观众心中拥有一定的地位，但不少人确实会觉得他们的表现，与他们所拥有的“背景”和“力量”有些不太匹配。这种“弱”并非绝对意义上的无能，而是体现在.............
• 

  DC漫画中的「宇宙守护者」们为什么被称为搞事的小蓝人？

  

  在DC漫画的宏大宇宙中，有一个令宇宙万物为之侧目的组织——宇宙守护者。然而，在许多资深粉丝甚至一些角色口中，他们却有一个更加亲切，也带着点戏谑意味的称呼：“搞事的小蓝人”。这个绰号并非空穴来风，而是源于守护者们一系列的行事风格和在宇宙历史中所扮演的角色，尤其是他们那标志性的蓝色皮肤和不乏争议的决策。.............
• 

  宇宙中那么多的恒星，为什么没了太阳照射天就黑了？

  

  这个问题问得特别好，也触及到了我们最熟悉也最容易忽略的日常现象。你看啊，夜空中星星点点，仿佛无数个小太阳，但它们的光怎么就没法像咱们自己的太阳一样把整个地球照亮呢？这事儿说起来，其实跟我们身处的这个“家”——地球，还有远方的那些“邻居”们——恒星，都有着密不可分的关系。咱们得先聊聊这个“家”——地球.............
• 

  为什么人类在宇宙中寻找外星人要先寻找什么氧气啊，水啊之类的人类生存的条件？

  

  这个问题问得非常好，也触及了我们在宇宙中探索生命的核心逻辑。大家之所以这么关注氧气、水这些我们熟悉的生存条件，其实并非是狭隘地认为生命必须完全复制人类的模样，而是基于一套非常务实且逻辑严谨的科学推演。首先，我们要明白一点：我们寻找的是“生命”本身，而不是“人类”的克隆体。 可是，当我们站在宇宙的尺度.............
• 

  为什么太阳系整个就是在我们所谓的平面上，而不是像摩天轮一样竖着的，宇宙中又没有上下左右对不对？

  

  这个问题触及了太阳系结构形成的一个核心，也是一个非常有趣的点。你提到了一个很关键的观察：太阳系的行星似乎都“躺在”一个相对平坦的盘面上，而不是像摩天轮那样垂直于这个盘面。你说得没错，宇宙中确实没有绝对的“上下左右”，那为什么我们会观察到太阳系呈现出这样一种“扁平”的结构呢？这其实是太阳系诞生的那一刻.............