Question

银河系到底为何要旋转？银河在形成之初中心的角动量如何产生？为何物质部垂直落入银河中心而是旋转落入？

Answer 1

这跟地球和其他行星、卫星一边自转，一边围绕太阳或行星公转的道理是一样的。
星际云收缩形成星系或恒星，以及围绕它们中心运行的外围天体或天体系统。在星际云收缩时，物质密度增加，其中的气体分子或固体颗粒相互摩擦或碰撞的几率上升。这种摩擦或碰撞会使气体分子或颗粒带上静电，从而使整个星际云成为一个大静电场。
物理学告诉我们，处于电场中的物质会受到洛仑兹力的作用。洛仑兹力的作用方向与物体的运动方向不同，是侧向的。星际云收缩，所有物质都在向中心集聚，物质的运动方向是向内的。而洛仑兹力却是使物质的运动方向有了一个侧向的偏转。虽然在一开始，静电场中的电荷运动方向可能不一致，洛仑兹力的作用方向也不一致，但没关系。随着星际云的收缩，物质向内的集中，电场方向会渐渐趋于一致。于是，洛仑兹力使物质偏转的方向也就一致起来了，即，所有物质在向内集聚的过程中，都在向同一个方向偏转，星际云就这样一边收缩、一边旋转了。角动量就这样产生了。
物理学还告诉我们，角动量的大小与旋转物体的半径成反比。一开始，星际云的旋转角动量可能非常小，甚至可能看不出来。但随着星际云的收缩，电场越来越强，半径越来越小，旋转角动量会变得越来越大。最终总会让它像个车轮一样地转起来。
至于物质落入银河系中心时为何会螺旋式落入，也是因为角动量的原因。物质看似垂直落入银河系中心，但在一个旋转的系统中，没有什么东西能不旋转。在物质向银河系中心运动过程中，实际上运动路径本身就是一条螺旋线。而且由于角动量守恒，越是靠近银河系中心，旋转角动量就越大。即使它的运动轨迹一开始看似一条直线，看不出来有偏转，但越接近银河系中心，偏转程度就会越大，也越能看出来是一条螺旋线了。
大致就是这样。