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[宇宙] 星系——宇宙集锦


  这是梅西耶81(M81)星系的一幅合成图像,是被天文学家们称为“宏伟设计”的漩涡星系,其每一条旋臂都向中央区弯曲形成漩涡状。它位于大熊星座中,距离地球约1200万光年左右,M81是地球上用望远镜所能观察到的最亮星系之一。图片来源:NASA/JPL-Caltech/ESA/Harvard-Smithsonian CfA


  星系是由宇宙尘埃、星际气体、以及千百亿颗恒星构成的庞大空间系统。星系的数量无法统计。今天,人类可以观察到的宇宙中共中1000亿个星系。在这些遥远的星系中,有些与我们所在的银河系相似,其他则截然不同。


  由低于10亿颗恒星构成的星系被视为“小星系”。我们所在的银河系包含1000多亿颗恒星,而太阳仅是其中的一颗恒星。


  星系主要分为三类:漩涡星系、椭圆星系和不规则星系。


  漩涡星系,譬如银河系,其形状包括一个中间鼓起的扁平状银盘,以及分布在周围的多条旋臂。银盘包括恒星、行星、星际尘埃和星际气体 —— 所有这些物质都规则地围绕银心旋转。


  每秒几百公里的旋转速度可以使银盘里的物质形成独特的漩涡状,好像飞行在宇宙中的玩具风车。有些漩涡星系甚至形成更有趣的形状,而这些星系也因其别致的形状而得名,例如草帽星系。


  衰老的恒星位于银心凸起的部分。许多新的恒星也形成漩涡状,但他们的圆盘周围环绕着一层晕圈,科学家认为在晕圈中肯定含有大量的神秘暗物质。


  椭圆星系的形状恰如其名。整体呈圆形,但沿一条轴线的延伸长度大于另一条轴线。这类星系有可能近似圆形,也可能拉伸形成雪茄状。


  椭圆星系可能包含高达万亿颗衰老的恒星,但几乎没有星际尘埃和其他星际物质。这些恒星象漩涡星系中的恒星一样围绕星系中心运行,但运行方向更具随机性。尚未发现椭圆星系中存在任何新生的恒星。


  宇宙中已知的最大星系是巨椭圆星系,其长度可达2百万光年。也有很小的椭圆星系,被称为矮椭圆星系。


  旋涡和椭圆星系之外的星系被称为不规则星系,由于受到附近其他星系的引力影响,这类星系呈不规则形状,缺乏鲜明的特征。


  星系合并


  有些星系可能单独出现,也有些星系可能成对出现,但更常见的存在形式是那些被称为星群、星团和超级星团的较大星协的组成部分。


  在这类群体中的星系经常发生相互作用,甚至由于相互作用的引力在宇宙中不断地发生交织,当这种交织活跃到一定程度时,相互吸引的星系可能会合并在一起。星系合并使星际气体流向星系中心,从而导致出现“极速诞生恒星”等类似现象。


  我们所在的银河系也许在某天与仙女星系合并,这个星系距我们仅2百万光年,在地球的北半球用肉眼就可以观察到。


  这些星际间的相互作用过程可能是自然进化的一部分,在这个过程中,科学家相信,不规则星系肯定会形成其它形状,而旋涡星系最终一定会变成椭圆星系。


  星系起源


  大多数天文学家认为星系形成于大约100亿至200亿年前的“宇宙大爆炸”之后不久,宇宙也正是诞生于这次大爆炸。在大爆炸后的几毫秒之内,成团的气体开始结合、分解,在万有引力作用下开始压缩形成星系的基础构件。


  科学家们仅在星系最初是怎样形成的问题上存在分歧。有些科学家认为首先形成许多称作“球状星团”的小星团,每个星团由大约1百万颗恒星组成,这些小星团后来才聚集成星系;而其他科学家则认为最先形成星系,星系中的恒星后来聚集成许多小星团。


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