Thiên hà
Các loại và hình thái > Thiên hà xoắn ốc

Thiên hà xoắn ốc là loại thiên hà mà các ngôi sao phân bố theo hình xoắn ốc về phía tâm. Mặc dù các ngôi sao và đa số những vật chất khả kiến khác trong thiên hà loại này nằm trên một mặt phẳng, khối lượng chủ yếu của thiên hà xoắn ốc tập trung tại miền hình cầu của vật chất tối mở rộng bao lấy vật chất khả kiến.
Các thiên hà xoắn ốc có cấu trúc một đĩa phẳng quay gồm các sao và môi trường liên sao, cùng với miền phình to ở trung tâm chứa chủ yếu các ngôi sao già cỗi. Mở rộng ra bên ngoài khu vực phình này là những nhánh xoắn ốc tương đối sáng. Trong biểu đồ phân loại của Hubble, thiên hà xoắn ốc được ký hiệu bằng chữ S, tiếp sau bởi các chữ (a, b, hay c) cho biết mức độ xếp chặt của các nhánh xoắn ốc và kích thước của miền phình trung tâm. Thiên hà kiểu Sa có các nhánh xoắn ốc xếp khít với nhau và không hiện lên rõ ràng giữa hai nhánh cũng như thiên hà có một vùng phình lớn ở trung tâm. Ở kiểu Sc thiên hà xoắn ốc có các nhánh xếp thưa và rõ ràng, trong khi miền phình không quá lớn ở trung tâm. Thiên hà với các nhánh xoắn ốc xếp chặt đôi khi còn được các nhà thiên văn gọi là "thiên hà xoắn ốc kết bông"; ngược lại với kiểu "thiên hà xoắn ốc thiết kế lớn" mà có những nhánh xoắn ốc rõ ràng và lớn.
Dường như lý do ở một số thiên hà xoắn ốc có miền phình lớn và một số thì dạng cấu trúc giống đĩa phẳng là ở chỗ tốc độ tự quay của thiên hà nhanh hay chậm.
Các nhánh xoắn ốc có hình dáng xấp xỉ với đường xoắn ốc loga, một đường cong toán học có thể chứng minh bằng lý thuyết rằng nó là kết quả từ sự nhiễu loạn trong chuyển động quay đều của các ngôi sao quanh trung tâm thiên hà. Giống như những ngôi sao, các nhánh xoắn ốc quay quanh trung tâm nhưng với vận tốc góc khá đều nhau. Các nhà thiên văn học cho rằng nhánh xoắn ốc là những vùng tập trung vật chất mật độ cao miêu tả trong "lý thuyết sóng mật độ". Khi những ngôi sao chuyển động trong nhánh, vận tốc của mỗi hệ sao được điều chỉnh bởi lực hấp dẫn từ những vùng có mật độ vật chất cao hơn. (Vận tốc của hệ trở lại bình thường khi hệ sao rời ra xa nhánh xoắn ốc.) Hiệu ứng này giống như "sóng" di chuyển chậm lại dọc theo đường cao tốc chứa đầy ô tô. Các nhánh hiện ra dưới bước sóng khả kiến bởi vì mật độ vật chất cao tạo điều kiện cho hình thành các ngôi sao mới, do vậy những nhánh xoắn ốc thường chứa nhiều ngôi sao trẻ và sáng.
Đa số trong các thiên hà xoắn ốc, bao gồm Ngân Hà của chúng ta, có một dải phân bố các sao nằm thẳng mở rộng ra hai phía từ tâm thiên hà và có các điểm cuối của dải hòa trộn vào các nhánh xoắn ốc. Trong sơ đồ phân loại Hubble, những thiên hà này được ông ký hiệu là SB, theo sau bởi các chữ thường (a, b hay c) tương ứng với hình dạng của các nhánh xoắn ốc (theo nghĩa giống với sự phân loại của các thiên hà xoắn ốc thường).Cấu trúc thanh thẳng được cho là dạng cấu trúc tạm thời mà xuất hiện từ kết quả của sóng mật độ từ lõi thiên hà phát ra bên ngoài, hoặc là do sự tương tác thủy triều hấp dẫn với các thiên hà khác. Nhiều thiên hà xoắn ốc với cấu trúc thẳng ở trung tâm là những thiên hà có nhân hoạt động, có thể là kết quả từ các luồng vật chất khí tuôn về phía lõi thiên hà dọc theo các nhánh xoắn ốc.
Ngân Hà có cấu trúc dạng đĩa lớn với các nhánh xoắn ốc và cấu trúc thẳng chạy qua tâm, đường kính của nó vào khoảng 30 kiloparsec với bề dày của đĩa xấp xỉ 1 kiloparsec. Nó chứa khoảng 200 tỷ (2×1011) ngôi sao và tổng khối lượng của Ngân Hà xấp xỉ 600 tỷ (6×1011) lần khối lượng Mặt Trời.