圖為仙女座星系（M31），攝于P. LeFevre家后院，曝光時(shí)間為12小時(shí)。

星系通常被定義為一些星星或是星際物質(zhì)的集合，由于重力的影響而被束縛在一起從而形成一個(gè)龐大的系統(tǒng)。系統(tǒng)和系統(tǒng)之間是獨(dú)立的，星系之間間隔數(shù)百萬(wàn)光年，由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的星體組成，例如星團(tuán)，星云……等等，質(zhì)量加起來(lái)是太陽(yáng)的數(shù)萬(wàn)億倍。星系的種類可以有很多種，不過(guò)總的來(lái)說(shuō)，它們可以被歸為四類——橢圓星系(elliptical)、透鏡狀星系(lenticular)、旋渦星系(spiral)、不規(guī)則星系(irregular)。

這個(gè)包含地球的星系被稱為銀河系，因?yàn)槿绻阌萌庋塾^察的話，它看起來(lái)像一個(gè)由許多難辨的物質(zhì)組成的渾濁環(huán)帶。我們的星系是旋渦形的，像圓盤一樣扁平。到目前為止，我們?cè)阢y行系中已經(jīng)計(jì)算到的質(zhì)量大約是太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)萬(wàn)億倍，其中的一千億倍質(zhì)量是包括太陽(yáng)在內(nèi)的恒星的質(zhì)量。我們最近的鄰居是距離我們10萬(wàn)光年的矮星系(其中一些已經(jīng)和銀河系融合了)。然而，距離我們最近的和我們差不多的大型星系是仙女座星系(M31)，距離我們200萬(wàn)到300萬(wàn)光年。

星系的四種類型

旋渦星系(Spiral)

旋渦星系的形狀像大而平的圓盤（有時(shí)帶有棒形結(jié)構(gòu)），通常在中心會(huì)有一個(gè)橢圓形的突起。這些星系通常都有沿著外邊緣向外延伸的明亮星系臂。旋渦星系中所包含的星際物質(zhì)可分為第一星族(population I)和第二星族(population II)。第一星族包括年輕的恒星和星團(tuán)，而第二星族則是由較老的恒星和恒星物質(zhì)組成，通常位于星系中心的凸起處。星系的亮度和質(zhì)量各不相同，這也促進(jìn)了星系分類的發(fā)展。在旋渦星系內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的規(guī)律并不是恒定不變的，可能是由于鄰近星系之間的引力相互作用造成的。

透鏡狀星系(Lenticular)

透鏡星系一開(kāi)始其實(shí)是朝著旋渦星系的方向發(fā)展的，但在形成的過(guò)程中星際物質(zhì)逐漸耗盡，使得它們看起來(lái)像平滑的圓盤(沒(méi)有星系臂)，而只有屬于第二星族的恒星。在觀察者看來(lái)，透鏡狀星系的形狀和內(nèi)容物質(zhì)與橢圓星系非常相似。

橢圓星系(Elliptical)

橢圓星系呈橢球形或卵狀，其亮度輪廓平滑。它們主要由第二星族物質(zhì)組成，看起來(lái)就像被壓成了一個(gè)球。這些星系看起來(lái)似乎不旋轉(zhuǎn)（或移動(dòng)得很少）。不過(guò)內(nèi)部恒星和其他恒星體可能有徑向軌道或公轉(zhuǎn)軌道。橢圓星系比旋渦星系要小得多，而且由于缺乏形成新星所需的氣體，恒星的形成率很低，幾乎沒(méi)有疏散星團(tuán)或年輕恒星。

不規(guī)則星系(Irregular)

由于鄰近星系的引力作用，會(huì)形成許多形狀各異的星系。它們獨(dú)特的形狀使得很難將它們分類為圓盤狀或橢球體，因此這種分類是一個(gè)大雜燴。

星系搜索

1755年，伊曼努爾·康德(Immanuel Kant)使用“島宇宙”(Island Universes)一詞，來(lái)描述天文學(xué)家在銀河系外發(fā)現(xiàn)的星云。實(shí)際上，人類早在此之前就已經(jīng)知道了其他星系的存在，早在埃德溫·鮑威爾·哈勃證實(shí)仙女座星系存在的幾百年前。

一些研究學(xué)者推測(cè)，巴比倫人可能在公元前1300年就發(fā)現(xiàn)了仙女座星系并進(jìn)行了記錄。不過(guò)，首次確定的對(duì)仙女座進(jìn)行記錄是在公元964年，由古波斯天文學(xué)家阿爾·蘇菲(Al Suf)完成。蘇菲還觀測(cè)了銀河系的鄰居矮星系——大麥哲倫云(LMC)。在17世紀(jì)初，麥哲倫(Magellan)和韋斯普奇(Vespucci)發(fā)現(xiàn)了大麥哲倫云和小麥哲倫云(SMC)。

隨著科技的發(fā)展，望遠(yuǎn)鏡變得越來(lái)越精密和復(fù)雜，這使得天文學(xué)家終于能夠更清晰地觀察夜空，意識(shí)到往后還有數(shù)以億計(jì)的星系正等待著被研究。1654年，意大利牧師兼天文學(xué)家霍迪爾納(G.B. Hodierna)發(fā)現(xiàn)了三角星系(Triangulum Galaxy)。1752年，法國(guó)天文學(xué)家尼古拉斯·路易斯·德·拉卡耶(Nicholas-Louis de Lacaille)發(fā)現(xiàn)了M83星系，這是我們所在星系群之外的發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)星系。

法國(guó)天文學(xué)家查爾斯·梅西耶(Charles Messier) ，他的成就在于給星云、星團(tuán)和星系都編上了號(hào)碼，并制作了著名的“梅西耶星團(tuán)星云列表”。他首次發(fā)現(xiàn)星系是在1771年，梅西耶在室女星系團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)橢圓星系并命名為M49。

到1774年，他的第一版《梅西耶星團(tuán)星云列表》總共包含了45個(gè)深空天體，包括星云和星團(tuán)。然而，等到了1802年，出生在德國(guó)的英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾(William Herschel)已經(jīng)記錄了超過(guò)2500個(gè)星體，其中大約2100個(gè)是星系。不甘示弱的是，丹麥-愛(ài)爾蘭天文學(xué)家約翰·路易斯·埃米爾·德雷爾(John Louis Emil Dreyer)在他的《星云星團(tuán)新總表》(New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars)中列出了6000多個(gè)星系，而他的《星云星團(tuán)新總表續(xù)編》(Index Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars)中也有近4000個(gè)星系。

2009年，斯隆數(shù)字化巡天計(jì)劃(Sloan Digital Sky Survey)記錄了100萬(wàn)個(gè)星系，但科學(xué)家們經(jīng)過(guò)計(jì)算認(rèn)為僅僅是在宇宙可觀測(cè)的部分就還有數(shù)千億個(gè)星系正等待著被發(fā)現(xiàn)。

星系分類

根據(jù)星系的外觀特點(diǎn)，可以把它們分為旋渦星系、透鏡星系、橢圓星系和不規(guī)則星系四大類，接著可以根據(jù)一些其他的特征對(duì)它們進(jìn)行進(jìn)一步分類。例如，它們是否有星系棒或者它們是否是穩(wěn)定的橢圓。更多關(guān)于哈勃分類系統(tǒng)(Hubble Classification Scheme)的信息可以在網(wǎng)上找到。另外，根據(jù)過(guò)時(shí)的恒星演化模型，星系有時(shí)也被劃分為早期星系或晚期星系，這種分類方法傾向于將橢圓星系和透鏡星系歸到早期星系的類別中，而一些旋渦星系和不規(guī)則星系則被歸到了晚期星系中

星系特征

盡管星系的形狀、大小和外觀各不相同，但它們有一點(diǎn)很像人類:星系之間有許多共同之處。星系里有很多恒星（多達(dá)數(shù)萬(wàn)億顆），其中許多星系擁有兩個(gè)太陽(yáng)或多個(gè)太陽(yáng)系。大多數(shù)星系都包含了以下部分或全部的星體：

球狀星團(tuán)(Globular Star Clusters)：由數(shù)百萬(wàn)顆恒星組成，其質(zhì)量通常與小星系的大小相似。這些星體非常古老，形成了自己的系統(tǒng)，出現(xiàn)在各種形狀和大小的星系中。

星云遺跡(Nebulous Remnants)：當(dāng)恒星形成時(shí)，它們通常會(huì)留下一些廢棄物質(zhì)，星際殘留物，漂浮在太空中，因引力作用而被卷入其他星系。

赤道云(Equatorial Clouds)：第二星族的恒星更有可能形成橢圓形凸起，氣體和塵埃聚集在赤道盤附近的云中。這種云通常能被觀察到。

星際云(Interstellar Clouds)：也被稱為產(chǎn)星星云，這里也是星團(tuán)里的恒星發(fā)展壯大的“搖籃”。

星系核(Galactic Nucleus)：通常包含質(zhì)量極大甚至可以被標(biāo)記為黑洞候選的物體?？茖W(xué)家們懷疑，一些星系核是較小星系的原子核被較大星系吞噬后的殘余。

像仙女座這樣的巨型星系也比最小的星系大數(shù)百萬(wàn)倍，范圍也比最小的矮星系廣數(shù)萬(wàn)億倍。不同的星系周長(zhǎng)也相差很大。有些只有星系只有幾千光年寬，而另一些星系則需要幾十萬(wàn)年才能穿過(guò)。梅西耶星團(tuán)星云列表中最大的星系是仙女座星系和型賽弗特星系。銀河系也是重量級(jí)選手，它的質(zhì)量至少有2500億 (甚至可能多達(dá)7500億)，直徑為10萬(wàn)光年。

在無(wú)垠宇宙中閃耀是星系最擅長(zhǎng)的一件事之一。它們會(huì)發(fā)射各種波長(zhǎng)的光，包括長(zhǎng)波、微波、紫外線、X射線和伽瑪射線。星際物質(zhì)的溫度普遍非常低，射電和紅外頻率是最佳觀測(cè)波段。溫度最高的超新星殘骸，可以在電磁光譜的上端觀測(cè)到。高效率的產(chǎn)星星系在紅外頻率上更容易被觀測(cè)到。

活動(dòng)星系核(AGNs)是一種非常強(qiáng)烈的光源，可以發(fā)出所有波長(zhǎng)的光。關(guān)于AGNs的主流理論表明這種現(xiàn)象是由超大型中心物體與氣態(tài)物質(zhì)相互作用而引起的。有些星系被稱為賽弗特星系(Seyfert galaxy)，它們的星系核中有超大型物體與氣體物質(zhì)在進(jìn)行快速相互作用，導(dǎo)致它們發(fā)射出了非常明亮的光。而另一些星系被稱為射電星系，它們只能在射電頻率上安靜地或響亮地發(fā)出自己的光。

一些星系核排列非常緊湊，亮度極高，甚至比星系本身還要亮。這些星系核被稱為類星體。這些天體看起來(lái)和賽弗特星系核很像，但它們非常罕見(jiàn)，只有在宇宙深處才能夠找到。距離我們最近的一個(gè)類星體位于室女星系團(tuán)中，距離我們20億光年。最后，赫克曼(Heckman)于1980年發(fā)現(xiàn)了低電離星系核星系。這些星系的核光度通常較低。

有時(shí)恒星會(huì)變成超新星(supernova），在這個(gè)過(guò)程中星體的光度會(huì)突然增加，以至于可能比星體所在的整個(gè)星系都要亮。超新星能達(dá)到的最大星等是19到20。這個(gè)過(guò)程吸引了不少像亞哈船長(zhǎng)一樣在宇宙中尋找超新星“巨鯨”的天文學(xué)家。梅西耶星團(tuán)星云列表中也羅列了一些包含了超新星的星系。

星系的形成和演化

目前，天文學(xué)家們致力于研究星系究竟是如何形成的。起初，關(guān)于星系的形成只有兩種對(duì)立的理論: 自上而下式(top-down)和自下而上式(bottom-up)。自上而下理論認(rèn)為，星系形成于宇宙開(kāi)始膨脹時(shí)最初的10億年間。而自下而上理論認(rèn)為，小的星際物質(zhì)團(tuán)首先形成，然后逐漸增加，形成越來(lái)越大的物質(zhì)團(tuán)，最終形成星系。

近年來(lái)，通過(guò)利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和其他技術(shù)所進(jìn)行的觀測(cè)，研究人員得以整理出大概的宇宙時(shí)線，并發(fā)現(xiàn)了一些能夠指向星系可能的形成過(guò)程的證據(jù)。在我們的附近，所有的星系看起來(lái)都是相同或相似的類型，而且似乎都是在過(guò)去30到40億年里形成的。大約50億年前，擁有旋臂或棒狀結(jié)構(gòu)的星系少之又少。更早之前，大約60億年前，不規(guī)則形狀的星系在星系相互作用和合并出現(xiàn)的頻率更高。

根據(jù)這些觀測(cè)結(jié)果可以看出，似乎大約在100億至150億年前，星系的組成部分從含有氫和氦的原始?xì)庠浦蟹蛛x了出來(lái)，這些組成部分在自身重力的作用下開(kāi)始坍縮，形成了原始星系。暗物質(zhì)、大質(zhì)量的中心核以及與鄰近星系的碰撞看來(lái)也在現(xiàn)代星系的形成和演化中扮演著重要的角色。

梅西耶星系

梅西耶星表中的星系根據(jù)它們能在地球上不同的地方以及什么時(shí)候可以被觀測(cè)到而被分為兩個(gè)類別:北方的春天/南方的秋天 和 北方的秋天/南方的春天。

北方的秋天/南方的春天星系類別包括以下星系：

本星系群：M31, 星系群(M31, M32, M110), 以及M33, M74, M77

北方的春天/南方的秋天星系類別則包括以下星系：

室女星系團(tuán)：M49, M58, M59, M60, M61, M84, M85, M86, M87, M88, M89, M90, M91, M98, M99, M100

位于獅子座內(nèi)部的星系：M66, 星系群 (M65, M66),  M96, 星系群 (M95, M96, M105)

位于大熊星座內(nèi)部和周圍的星系: M81, 星系群(M81, M82), M101, M102, M108, M109, M51 星系群(M51, M63),M94, M106, M64

位于南方的星系：M83, M104

星系團(tuán)

有些星系沒(méi)有鄰居，孤零零地漂浮在空曠的宇宙里。然而，通常情況下，星系團(tuán)聚集在一起形成包含多達(dá)數(shù)千個(gè)星系的群。它們中的許多都在引力作用下相互作用，隨著時(shí)間的推移，引力作用會(huì)漸漸影響它們的“模樣”。

直到本世紀(jì)，人類才真正理解了這個(gè)包圍著我們的星系的本質(zhì)。它被稱為銀河系。我們的恒星，太陽(yáng)，只是構(gòu)成這個(gè)巨大漩渦結(jié)構(gòu)的數(shù)十億恒星之一。在任何一個(gè)夜晚你所能用肉眼觀察到的星星都屬于銀河系。銀河系自轉(zhuǎn)得非常慢，實(shí)際上，上次位于我們現(xiàn)在所處的位置是在2億5千萬(wàn)年前。在天文愛(ài)好者的望遠(yuǎn)鏡里，大多數(shù)星系在黑色背景下看起來(lái)就像暗淡的小光點(diǎn)。即使是通過(guò)大型望遠(yuǎn)鏡看到的景象也不像大多數(shù)星系照片中的壯麗多彩。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡可以拍攝壯觀的照片，可以收集遙遠(yuǎn)星系的數(shù)據(jù)，這些有價(jià)值的數(shù)據(jù)甚至能迫使天文學(xué)家改變他們關(guān)于星系形成的想法和理論的數(shù)據(jù)。接下來(lái)就是類星體了。它們究竟是什么?它們的存在是因?yàn)樾窍抵行牡木薮蠛诙磫?？抑或是因?yàn)槠渌恍┥衩氐?、未知的過(guò)程而存在。

參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3. 趙雨兒8-河合桃子- thetimenow

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1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.原文來(lái)自：http://www.thetimenow.com/astronomy/galaxy.php

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