宇宙到底有多大？关于这个问题可能任何人都无法给出准确答案。而在构成宇宙的基本组成部分中，由无数尘埃和恒星系所构成的运行系统星系也数以亿计。这些置身于宇宙背景空间中的星系，就像是无边大海中的一座座由暗物质、恒星、尘埃和气体所组成的神秘岛屿，这大概就是星系的另一个名字“宇宙岛”的由来吧。
图示位置为狮子座大约一度视场范围之内区域，该天区分布着较为罕见的三重星系。
当然，星系也和宇宙中其他我们比较熟悉的星体一样，为了更好地将这些数量庞大的星系区别开来更好地进行研究，科学家们同样也会根据其不同的特征将其进行分类。比如，承载恒星数量达到上兆颗的椭圆星系、恒星数量仅为几千万颗的矮星系，以及跟我们银河系类似的螺旋星系。
当然，不管这些星系具有怎样的外观特征、含有多少组成物质，以及存在哪些其他相互作用，它们都无一例外地围绕着所谓的质量中心进行旋转。虽然，介于目前人类对星系的组成部分已比较了解，但关于各类星系的具体演化过程依然存在不少疑惑。比如，像螺旋星系这样拥有明显悬臂特征的星系，我们并不清楚它是如何在经过时间的长河之后获得了如此优美的外观形态。尤其是星系中我们看不见的磁场，到底在其形成过程中起到了怎样的作用。
无形磁场是否与螺旋星系的形成有关？
截至目前，科学家们在宇宙中发现的大部分星系其实都是螺旋星系。并且，它们占据了人类探测到的星系总量的大约72%左右。而我们生活的这个星球、乃至整个太阳系，其实都是螺旋星系之一银河系的组成部分。在此类星系中，我们之所以看到明亮异常的“螺旋臂”，其实都是恒星的功劳。
而之所以将它们成为螺旋星系，则主要就是因为这些星系盘内的螺旋总是呈对数延展。事实上，螺旋壁的形式是如何形成的、乃至螺旋星系是如何形成的，一直都困扰着世界各地的科学研究人员。因为，按道理来说，位于螺旋星系盘中的所有天体的运行速度，都应该会因为其于中心距离的变化而发生变化。
螺旋星系应该是宇宙中最上镜的星系类型，它们拥有持续且生命周期足够长的螺旋臂。
而在这个运转的过程中，螺旋臂的曲率理应导致星系核球的缠绕程度才对，但事实正如大家现在所看到的这样，并非理论上应该演化成的形态。其实，在大约60亿年前，包括银河系在内的所有螺旋星系，它们都拥有更奇怪的形状，于是引发了关于星系碰撞和合并事件的猜想。
客观而言，从天体物理学到星系演化领域，关于螺旋星系是如何拥有自己的形状，一直是大家关注度较高的研究内容。螺旋星系标志性的螺旋特征，不只是代表了万千星光，更蕴藏着其形成该形状背后的物理原理。而在此之前，我们总是将对此类星系的研究，集中在了我们自己所在的银河系。
事实上，在星系空间中分布着的事物，除了我们可以探测到的星体等组成部分之外，同时还存在着我们无法看见的无形磁场。而现在，科学家们终于通过对银河系之外的螺旋星系进行研究，了解到了无形磁场可能对此类星系形成所起到的作用。
磁场在螺旋星系的演化过程中扮演了重要角色
不同于我们银河系状态较为稳定，在M77星系的悬臂上分布着许多地方，它们都正在快速形成大量恒星，科学家们将这样的现象称为星爆。但是，尽管我们无法肉眼可见该星系磁力线的分布，但这一切都被人类先进的探测器了捕获了下来。最终，科学家们通过哈勃太空望远镜等仪器的协同工作，将拍摄到的X射线和星系可见光合成了用来研究的重要图像。
在哈勃合成的M77星系图片中，蓝色线条示意的就是星系中磁场线的覆盖特征。
虽然，任何星系中的磁力线都是很难观测到的。并且，在M77星系中还存在许多对研究有重大干扰的部分，其中包括了高能粒子辐射和可见光散射。但是，远红外线却让SOFIA的最新仪器有了自己的用武之地。研究人员之所以可以分析出M77星系中磁场的分布情况，尤其是该螺旋星系中磁场的形状和方向信息，其实主要都得益于具有高分辨率机载相机的HAWC +的强大功能。
图示信息为M77星系的色标、星暴环信息，其极化和磁场具有重叠的特征。
比如，可充当偏振计角色的HAWC +，不仅能对极化电磁能进行测量和解释，其可视89微米波长的特殊性能，甚至还能够观测到星系中的灰尘颗粒。虽然，在此之前，我们对重力对星系的结构有哪些影响有了基本的认知，但对于磁场如何作用于星系结构这个问题来说，我们的研究才相当于刚刚开始。从研究结果来看，M77中星系的磁力线一直延伸到了悬臂的尽头，其横跨距离达到了两万四千光年左右。
螺旋星系中的磁场分布，以及恒星诞生的区域高度对齐，这的确是研究人员第一次观测到这样庞大的螺旋星系特征。与此同时，这项研究结果成为了 “密度波理论”的现实依据，即：恒星其实并不能构成螺旋星系永久性的悬臂结构，密度波本身的可见部分其实就是悬臂，而恒星不过是进入了波而已，螺旋臂和恒星其实是分别不同的存在。
以流线形态展示了M77星系中的磁场分布，其长度横跨了大约24000光年。
磁场如何作用于螺旋星系形成的研究对象M77
如果你也是一个资格的天文迷，便不会对螺旋星系M77星系（NGC 1068）感到陌生。正如前面所讲到的那样，科学家们此次研究磁场对螺旋星系演化的影响，就是将该星系作为了研究主体。这是一个与地球相距大约4700万光年的宇宙岛，由于其本身并不具备旋转的特性，所以，我们就算是在可见光环境下也无法直接看到它的身影。
为了大家对这个星系有更直观的认识，我们不妨将其与大家更熟悉的银河系进行比较：银河系的半径值大约是五万三千光年，而M77星系则拥有大约八万五千光年半径值；虽然，位于银河系的恒星数量大约是2500亿到4000亿颗，但是，M77星系所拥有的恒星数量更是多达3000亿颗左右。
与此同时，M77星系不仅有活跃的银河核结构，而且还存在着一个达到Sgr A *（位于我们银河系中心的黑洞）两倍大小的超大质量黑洞。的确，科学家们此次的研究结果，只涉及到了螺旋星系这样的单个悬臂星系。而宇宙中存在的星系类型并不局限于这一种形态，比如，其他类型的星系、乃至空间中存在的一些具有不规则结构的物体。
在之后的时间里，科学家们还需要花更多的时间，来研究这些物体的磁场线在其结构形成中所发挥的作用。但毫无疑问，研究人员已然从这一次的研究中，获取了“磁场结构如何作用于星系形成”研究的有效途径，并将把这些方法运用到更多的相关研究当中。所以，我们有理由相信：只要在等待一定的时间，人类便可以将宇宙中不同类型星系结构的形成与星系中磁场分布之间的关系研究清楚。
