宇宙【九】河外星系

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宇宙【九】河外星系

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河外星系是指在银河系以外，由大量恒星组成，但因为距离遥远，在外表上都表现为模糊的光点，因而又被称为“河外星云”。
  
人们又观测到大约10亿个同银河系类似的星系。按照它们的形状和结构，可以分为：旋涡星系、棒旋星系、椭圆星系和不规则星系。
  
人们估计河外星系的总数在千亿个以上。最通用的河外星系分类法是1926年哈勃提出的。
  
河外星系的发现将人类的认识首次拓展到遥远的银河系以外，是人类 探索 宇宙过程中的重要里程碑。
  
河外星系是面光源，人们可以测量它的表面亮度，研究表面亮度的变化规律。
  
一般说来，物质密度越大，辐射就会越强，光度在星系视面上的变化情况反映了物质分布的情况。
  
因此，研究亮度的变化规律，对了解星系的结构是很有价值的，不同类型星系的表面亮度是不相同，椭圆星系的亮度、旋涡星系的亮度、透镜状星系的亮度各有不同。
  
如果知道了河外星系的距离，从观测得到的视星角度等可以求得绝对星等，或者 光度。观测表明，河外星系的绝对星等弥散很大。
  
其中椭圆星系的绝对星等弥散是最大，最亮的可以达到-22等，最暗的可以暗到-10等以下。
  
旋涡星系和不规则星系的绝对星等相对说来弥散较小。
  
由于星系的亮度总是由中心向边缘渐暗，外边缘没有是明显界线，往往用不同的方法测得的结果也是不一样的。
  
【星系大小】
  
  椭圆星系的大小差异很大，直径一般在3300多 光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2.9万光年之间。
  
【星系质量】
  
  星系的质量一般在太阳质量的100万至10000亿倍之间。椭圆星系的质量差异很大，大小质量的差竟达1亿倍。相比之下， 旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。
  
【星系光谱】
  
  河外星系是很复杂的天体系统，它的光是它的各组成部分发出光的总和。因此，当把河外星系作为整体进行分光研究时，拍到的光谱是它所有轨道组成部分的光谱的叠加。显然，组成部分不同，河外星系的光谱也不同。
  
河外星系的组成和与它的类型是相关的，因此，不同类型的累积光谱是不同的。椭圆星系的累积光谱型最晚，大致相当于K型。从椭圆星系到不规则星系，累积光谱型越来越早。IVr型的累积光谱型同Sc型差不多，相当于A型或F型。
  
不同类型的光谱的意味着它们的颜色也不同。从椭圆星系到不规则星系，色指数越来越小，就是说，椭圆星系最红，不规则星系最蓝。
  
对旋涡星系来说，核球部分和旋臂部分的光谱和颜色有显著的不同：核球部分类似于椭圆星系，光谱型较晚，颜色较红，而旋臂部分的光谱型较早，颜色较蓝。
  
星系的主要组成部分是恒星，累积光谱主要是类似于恒星的吸收光谱。
  
也有相当多的星系，光谱中除了吸收线外还有一些发射线。椭圆星系中有发射线的最少。从椭圆星系到不规则星系，有发射线的星系所占的比例越来越大。
  
对Sc系和Irr系来说，有发射线的占绝大多数。少数特殊河外星系的光谱主要就是发射线，吸收线很少，有的甚至完全没有吸收线。
  
星系内的恒星在运动，星系该身也有自转，星系整体在空间同样在运动。星系的红移现象所谓星系的红移现象，就是在星系的光谱观测中，某一谱线向红端的位移。
  
根据物理学中的多普勒效应，红移表明被观测的天体在空间视线方向上正在远离地球而去。1929年，哈勃发现星系红移量与星系离地球的距离成正比。
  
距离越远，红移量就越大。这种关系被称之为哈勃定律。这是大爆炸宇宙学的实测依据。
  
接下来我们说一下星系的分类：
  
1.【旋涡星系】
  
  旋涡星系符号为S0，它具有一个核心部分，称为核球。
  
核球外面是一个薄薄的圆盘。从核球外缘附近有两条或更多条旋臂向外延伸出去，极少发现有一条旋臂的。
  
核球部分有的比较圆，有的比较扁，也可以用E0—E7来表示核球的形状。
  
旋涡星系还可以分为Sa、Sb、Sc等次型。分类的标准有两条旋臂的开展程度与核球的相对大小。
  
Sa型核球的相对大小最大，旋臂缠得最紧；Sc型核球的相对大小最小，旋臂最开展。如果旋涡星系是“极向”的，即其对称轴与视线重合，它的旋涡特点就很容易看出来。
  
如果对称轴与视线垂直，旋涡形状就不容易看出来。同时，由于星系对称面附近星际物质的消光作用，常可看到一条暗带。
  
多数旋涡星系有两条对称的旋臂，如猎犬座旋涡星系M51、三角座旋涡星系（M33）；室女座河外星系又称草帽状星系，是巨大的旋涡星系，从侧面看中央突出呈球形，赤道边缘呈盘状，四周有旋臂。
  
但是一般说来，多旋臂常出现在星系外边缘，而且很短，缠得很紧。
  
还有些旋涡星系的形状很特殊，例如有的有环状结构，有的旋臂极不规则，呈“V”字形等等。
  
2.【棒旋星系】
  
  与旋涡星系平行的还有一类，称棒旋星系，符号为SBb棒旋星系的特点是一个棒状物，棒的中心部分有核球，旋臂从棒的两端向外延伸出去。
  
与旋涡星系类似，棒旋星系也可分成SBa、SBb、SBc等次型。
  
分类的依据与旋涡星系一样。SBa型的旋臂最不开展，看起来像希腊字母“θ”，核球最大。SBc型的旋臂最开展，像一个大写的拉丁字母“S”。
  
3.【不规则星系】
  
  不规则星系符号为I或In。它具有不规则的形状，又分为两个次型IrrI。
  
IrrI型不规则星系中心没有核，看不出有旋转对称性，它的恒星组成类似于Sc，偶而隐约可以看见旋涡结构。
  
IrrⅡ型则完全不规则，是一种特殊天体，如著名的M82。
  
4.【活动星系】
  
  活动星系，这是一些核心部分非常明亮而且有强烈活动的星系。核发出的光往往占星系总辐射的大部分。
  
它又包括很多种类型如N星系、赛佛特星系等等。从星系数按类型的分布来看星系中旋涡星系（包括棒星系）所占比例最大，约60%以上，不规则星系占比例最少，仅占2%左右。
  
椭圆星系的大小差别很大，直径大致在3300多光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16万光年之间。
  
不规则星系直径一般在6500光年至2．9万光年之间。当然，由于星系的亮度总是从中心向边缘渐暗，外边缘没有明显界线，往往用不同的方法测得的结果也是不一样的。
  
星系质量一般在太阳质量的100万至10000亿倍之间。
  
椭圆星系的质量差异很大，大小质量差竟达1亿倍。相比之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。
  
星系在宇宙空间的总体分布是各个方向都一样，近于均匀。
  
但是从小尺度看，星系的分布又不是均匀的，与恒星的分布一样，有成团集聚的倾向，大麦哲伦星系和小麦哲伦星系组成双重星系。
  
它们又和银河系组成三重星系。加上仙女座大星系等构成了本星系群。
  
河外星系是很复杂的天体系统，它的光是它的各组成部分发出光的总和。
  
因此，当我们把河外星系作为整体进行分光研究时，拍到的光谱是它所有组成部分的光谱的叠加。
  
显然，组成部分不同，导致河外星系的光谱也不同。河外星系的组成与它的类型有关，所以，不同类型的累积光谱是不同的。椭圆星系的累积光谱型最晚，大致相当于K型。
  
从椭圆星系到不规则星系，累积光谱型越来越早。Ivr型的累积光谱型同Sc型差不多，相当于A型或F型。
  
不同类型的光谱的不同意味着它们的颜色也不同。从椭圆星系到不规则星系，色指数越来越小，就是说，椭圆星系最红，不规则星系最蓝。
  
对旋涡星系来说，核球部分和旋臂部分的光谱和颜色有显著的不同：核球部分类似于椭圆星系，光谱型较晚，颜色较红，而旋臂部分的光谱型较早，颜色较蓝。
  
星系的主要组成部分是恒星，累积光谱主要是类似于恒星的吸收光谱。
  
但是，也有相当多的星系，光谱中除了吸收线外还有一些发射线。椭圆星系中有发射线的最少。
  
从椭圆星系到不规则星系，有发射线的的星系所占的比例越来越大。对Sc系和Irr系来说，有发射线的大约甚至占绝大多数。少数特殊河外星系的光谱主要是发射线，吸收线很少，有的甚至完全没有吸收线。
  
还有个别的河外星系只有累续光谱，至今没有看到任何谱线。
  
好啦！这期的内容先讲到这里，下一期咱聊聊 【特超巨星】。