M31星系中揭示的旋臂结构

在M31星系的西北臂中发现了显著的规律性。位于该旋臂中的恒星复合体彼此间隔1.2 kpc，且大小相似，约为0.6 kpc。在同一旋臂区域，Beck等人(1989)探测到了规则磁场，我们发现其波长与复合体之间的间距一致。在该旋臂中，HII区群位于恒星复合体内部，而恒星复合体又位于气体和尘埃带内部。相比之下，M31的西南臂分裂为上游的气体和尘埃带以及下游的致密恒星臂，HII区主要分布在这些臂成分之间的边界上。西南臂的恒星密度远高于西北臂，且前者并未碎裂成恒星复合体。早期的观测已发现该臂存在年龄梯度。根据经典的密度波理论，这些显著差异可能源于它们不同的俯仰角：西北臂部分约为0度，而西南臂部分约为30度。关于M31、M51、M74以及其他一些星系的数据表明，恒星复合体主要位于没有上游尘埃带伴随的旋臂段，即不存在旋臂激波的区域。沿密度波旋臂分布的复合体的规律性，很可能是由于帕克-琼斯不稳定性的发展所致；如果旋臂中的初始恒星形成率较低，且作为结果，磁场沿旋臂是规则的，那么这种不稳定性会形成恒星复合体。