星系從何而來？銀河系孤單嗎？哈勃發(fā)現(xiàn)了什么？

2023.04.08 云南

星系

我們的星系，銀河系，十分典型：它有著千億顆星星，足夠氣體和塵埃能再形成幾十億顆星星，還有至少相當(dāng)于這里所有的星星和氣體十倍多的暗物質(zhì)。所有的這些，都因引力聚集在這里。

同我們已知星系中的三分之二以上一樣，銀河系是漩渦狀的。在漩渦的中心，正在生成著大量能量，偶爾還會有強(qiáng)烈的閃光。我們需要巨量的引力來解釋星星的運(yùn)動和能量噴發(fā)現(xiàn)象，正基于此，天文學(xué)家們推斷，銀河系的中心是一個超大質(zhì)量黑洞。

其他一些星系是橢圓形的，還有幾個星系是不尋常的牙簽形或環(huán)形。而哈勃超級深空場的影像(HUDF)卻顯示出另一番景象。哈勃持續(xù)觀察了天空中的一小塊斑點(diǎn)(月亮直徑的九分之一)一百萬秒(11.6天)，發(fā)現(xiàn)了大約10000個星系，它們有著各種各樣的大小，形狀和顏色。在地面上，我們可以看到這片地方的很一小部分，位于天爐座。

圖解：哈勃超深空影像星系：來源: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI)和哈勃超級深空場團(tuán)隊

形成

大爆炸之后的宇宙，由輻射和亞原子碎片組成。接下來發(fā)生的事情眾說紛紜——是小碎片緩慢地結(jié)合到一起，然后形成星星，星團(tuán)，最終形成星系呢，還是宇宙首先結(jié)成巨大的物質(zhì)塊，然后再細(xì)分為星系呢？

碰撞

星系的形狀被它們的鄰居所影響，而且也經(jīng)常被星系碰撞所影響。銀河系本身就正在經(jīng)歷著一場與我們最近的鄰居，仙女座星系的碰撞。即使它和銀河系有著相同的年齡，哈勃觀測仍揭示出，仙女座暈環(huán)中的星星遠(yuǎn)比銀河系中的那些年輕得多。根據(jù)這和其他證據(jù)，天文學(xué)家們推斷，仙女座已經(jīng)破碎為一個，也可能是幾個其他星系。

相關(guān)知識

星系是恒星、恒星殘留物、星際氣體、塵埃和暗物質(zhì)的引力束縛系統(tǒng)。“星系”（Galaxy）這一詞是從希臘語中的星系（γαλαξ?α?）衍生而來的，字面上的意思是“乳白色”（milky），銀河系（Milky Way）一詞引用了它。星系的大小不一，小到只有幾億顆(108)恒星的矮星系，大到有100萬億顆(1014)恒星的巨型星系，每顆恒星都繞著其星系的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。

星系根據(jù)其視覺形態(tài)分為橢圓形、螺旋形和不規(guī)則形。人們認(rèn)為許多星系的中心有超大質(zhì)量的黑洞。銀河系中心的黑洞——人馬座A*（Sagittarius A*）——它的質(zhì)量是太陽的400萬倍。到2016年3月，GN-z11是觀測到最古老和最遙遠(yuǎn)的星系，距離地球320億光年，而且在大爆炸后僅4億年就被觀測到。

2016年發(fā)布的一項(xiàng)研究將可觀測宇宙中的星系數(shù)量從之前估計的2000億(2×1011)個修正為2萬億(2×1012)個或更多，包含的恒星比地球上所有的沙粒還多。大多數(shù)星系的直徑是1000到100000秒(大約3000到300000光年)，它們之間的距離是數(shù)百萬秒。相比之下，銀河系的直徑至少為3萬秒(10萬光年)，與它最近的大鄰居仙女座星系的距離為78萬秒(250萬光年)。

圖解：文中“秒”的是秒差距（英文Parsec，縮寫pc），是天文學(xué)上的一種長度單位。秒差距是一種最古老的，同時也是最標(biāo)準(zhǔn)的測量恒星距離的方法。

（圖為仙女座星系）

星系之間的空間充滿了稀薄的氣體(星系間的介質(zhì))，平均密度不到每立方米一個原子。大多數(shù)星系因引力而被組織成星系群、星系團(tuán)和超星系團(tuán)。銀河系是本星系群的一部分，本星系群主要由銀河系和仙女座星系組成，是室女座超星系團(tuán)的一部分。在最大的尺度上，這些組合通常被安排成被巨大的空隙包圍的片和細(xì)絲。目前已知的最大的星系結(jié)構(gòu)是一個被命名為拉尼亞凱亞（Laniakea）的超星系團(tuán)，其中包含室女座超星系團(tuán)。