揭开宇宙神秘的面纱, 银河系的众多伙伴——河外星系
银河系的众多伙伴——河外星系
如果把地球所在的银河系比作一个巨大的恒星城,那么,宇宙间并不是仅此一个“孤城”,它还有另外众多的伙伴。在浩瀚的宇宙空间,有许多类似银河系的恒星城,人们称它们为河外星系,简称星系。
【揭开宇宙神秘的面纱, 银河系的众多伙伴——河外星系】
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关于河外星系的发现过程可以追溯到两百多年前。在当时法国天文学家梅西耶( Messier Charles)为星云编制的星表中,编号为:M31的星云在天文学史上有着重要的地位。初冬的夜晚,熟悉星空的人可以用肉眼在仙女座内找到它——一个模糊的斑点,俗称仙女座大星云。
从1885年起,人们就在仙女座大星云里陆陆续续地发现了许多新星,从而推断出仙女座星云不是一团通常的、被动地反射光线的尘埃气体云,而是由许许多多恒星构成的系统,而且恒星的数目极大,这样才有可能在它们中间出现那么多的新星。如果这些新星最亮时候的亮度和在银河系中找到的其他新星的亮度是一样的,那么就可以大致推断出仙女座大星云离我们十分遥远,远远超出了我们已知的银河系的范围。但是,由于用新星来测定的距离并不很可靠,因此也引起了争议。
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直到1924年,美国天文学家哈勃用当时世界上最大的2.4米口径的望远镜在仙女座大星云的边缘找到了被称为“量天尺”的造父变星,利用造父变星的光变周期和光度的对应关系才算出仙女座星云的准确距离,证明它确实是在银河系之外,也像银河系一样,是一个巨大、独立的恒星集团。因此,仙女星云应改称为仙女星系。
河外星系在大小、组成和结构等方面彼此差别很大。但它们几乎全都排列成群或团,其每一个的成员星系少则几个,多则可达万个。星系的直径通常以几万光年计。在一个星系团内,星系之间的平均距离约为100万~200万光年。星系团之间的间距可能再大上百倍。每个星系均由为数众多(大多是从几亿个到1万亿个以上)的恒星组成。
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每个河外星系都是由数十亿至数千亿颗恒星、星云和星际物质组成的。其直径一般从几千光年至十万光年不等。河外星系的外观和结构是多种多样的,根据河外星系的外形特征,可以把河外星系分为3大类:椭圆星系、漩涡星系和不规则星系。
漩涡星系像银河系那样,有漩涡结构,中央有个核心,并从核心向外延伸出两条或更多的旋臂。旋臂中恒星和星际物质等聚集面看呈梭状或铁饼状,大多数河外星系都属此类,银河系和仙女座星系包括在其中。
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椭圆星系外表呈不同偏心率的椭圆形。恒星分布里密外硫。组成这类星系的恒星很相似,以光度最大的橙色和红色巨星最显著,星际物质很少,主要是一些较小的星系。
不规则星系没有一定外形,有个密集的核心,属于此类的星系更少。大、小麦哲伦星系属于此类。
河外星系具有以下特征:①椭圆星系的大小差异很大,直径在3300多光年至49万光年之间;漩涡星系的直径一般在1.6~16万光年之间;不规则星系直径一般在6500光年至2.9万光年之间;②星系的质量一般在太阳质量的100万至1万亿倍之间。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,旋涡星系质量差异居中,不规则星系一般差别较小;③星系内的恒星在运动,星系本身也有自转,星系整体同样也在运动之中。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我们而去。距离越远,红移量越大;④星系在宇宙空间的总体分布是各个方向都是一样的,接近于均匀分布。但是从小尺度看,星系的分布又是不均匀的,与恒星的分布一样,有成团聚集的倾向。
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离银河系最近的著名河外星系,除仙女座星系外,还有大麦伦星系和小麦哲伦星系。这两个星系只能在南半球高纬地区的天空才能发现,是航海家麦哲伦于1520年在南美洲南部首次发现的。大麦哲伦星系距地球15万光年,小麦哲伦星系距地球17万光年。而距地球最近最亮的仙女座星系离地球200万光年。
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