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螺旋星系

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特征编辑本段回目录

螺旋星系螺旋星系

螺旋星系的星系盘外通常会有庞大的球形星系晕包围着,其中主要的成员是年老的第二星族恒星,也有许多被聚集在环绕着星系核的球状星团内。

螺旋星系(Spiral Galaxy)有下列结构特征:

1.有相当大的总角动量

2.中心有核球的结构,被周围的星系盘环绕着。

3.核球类似椭圆星系,有许多老年属于第二星族的恒星,并且通常会有超重黑洞隐藏在中心。

4.星系盘是扁平的,伴随着星际物质、年轻的第一星族恒星、和疏散星团,共同绕着核球旋转。[1]

发现编辑本段回目录

具有螺旋结构的河外星系,在哈勃的星系分类中用S代表。螺旋星系的螺旋形状,最早是在1845年观测猎犬座星系M51时发现的.螺旋星系的中心区域为透镜状,周围围绕着扁平的圆盘.从隆起的核球两端延伸出若干条螺线状旋臂,叠加在星系盘上。螺旋星系可分为正常漩涡星系和棒旋星系两种。

结构编辑本段回目录

螺旋
M31仙女座
仙女座大星系M31螺旋星系

螺旋臂是由星系的核心延伸出来的漩涡和短棒组成的区域。这些长且薄的区域类似漩涡,此种星系也因此而得名。

螺旋臂的存在曾经令科学家大惑不解,因为在星系旋转时,星系最外围(边缘)的恒星运动得比接近中心的恒星更快。事实上,螺旋臂并不是恒星运动造成的结果,但是密度波会导致恒星形成。因此,螺旋臂因为有年轻的恒星而显得明亮,不是因为恒星的运动造成螺旋臂。

星系核球

核球是巨大的,由恒星紧紧的包裹而成的集团,普遍的存在于绝大多数螺旋星系的中心。

螺旋星系的核球通常由第二星族的恒星组成,又小、又红也较老。这是因为这些恒星全都是与星系同时诞生的,都已经有数十亿的年龄,只有小的红色星能活的如此久。

一些核球有第一星族的恒星,蓝色、年轻的恒星,或是两者混合在一起,虽然离完全了解还有很长的距离,通常都认为这是与其他星系产生交互作用的证明,例如星系吞噬,将新的气体送到中心并且造成恒星的形成。

核球有些特性与椭圆星系相似(缩减至较低的质量和光度)。

星系的扁球体

螺旋星系中大多数的恒星,不是紧挨着星系盘唯一的平面,就是围绕着星系的核心(核球)在常规的轨道上运行,再不就是聚在扁球体的星系扁球体绕着星系核心转。

然而,这些形成的扁球晕或星系扁球体,都朝向星系的中心集中。对这些星群的轨道仍有争议,他们的方向有顺行也有逆行,或许并合著高倾斜角的轨道,或再不规则的轨道上运行,不一而足。晕中的恒星或许是来自外面的,或是因为星系吞噬而来自其他的星系。例如,人马座矮椭球星系是银河系正在进行星系吞噬的对象,观测显示银晕中的一些恒星就来自这个星系的扁球体。

不同于星系盘,星系晕中的星际尘埃似乎是自由的,进一步的比对,晕中的恒星都是第二星族的,金属含量也远比在星系盘中的第一星族的低(比较像核球的)。星系晕中也有许多的球状星团。[2]

晕中的星在运行中偶尔也会穿越过星系盘,一些在太阳附近的红矮星就被认为是属于星系晕的成员,例如卡普坦星和Groombridge 1830。由于他们环绕星系中心的运动是不规则的,这些恒星经常会呈现出异常的自行现象。[1]

分类编辑本段回目录

(图)螺旋星系螺旋星系

螺旋星系可分为正常漩涡星系和棒旋星系两种。按哈勃分类,正常漩涡星系又分为 a、b、c三种次型:Sa型中心区大,稀疏地分布着紧卷旋臂;Sb型中心区较小,旋臂较大并较开展;Sc型中心区为小亮核,旋臂大而松弛。除了旋臂上集聚高光度O、B型星、超巨星、电离氢区外,同时还有大量的尘埃和气体分布在星系盘上。从侧面看在主平面上呈现为一条窄的尘埃带,有明显的消光现象。漩涡星系通常有一个笼罩整体的、结构稀疏的晕,叫做星系晕。其中主要是星族Ⅱ天体,其典型代表是球状星团。一个中等质量的漩涡星系往往有100-300个球状星团。随机地散布在星系盘周围空间。在往外,可能还有更稀疏的气体球,称为星系晕。漩涡星系的质量为十亿到一万亿个太阳质量,对应的光度是绝对星等-15~-21等。直径范围是5~50千秒差距。Sa型星系的总光谱型为K,Sb型为F~K,Sc型为A~F。产生总光谱的主要天体既有高光度早型星,又有高光度晚型星星族Ⅰ天体组成星系盘和旋臂,星族Ⅱ天体主要构成星系核、星系晕和星系冕。

人类的星系——银河系,长久以来都被认为是旋涡星系,以哈柏分类法归类为Sbc,但来自史匹哲太空望远镜的观测却显示应该是棒旋星系,重新分类为SBb。

演化编辑本段回目录

螺旋结构起源

旋涡星系的螺旋臂解释图旋涡星系的螺旋臂解释图

林达博是研究螺旋臂形成的先驱,他意识到恒星要恒久保持螺旋臂的形状会遭遇到"缠绕困境"而难以维持住,因为星系盘中天体的环绕速度会随着至中心的距离而变化,一条向外辐射出的臂(像车轮的辐条)很快就会因为星系的自转弯成弧线。星系只要自转几周之后,螺旋臂的曲率就会增加至紧紧缠绕着星系的核球。但观测到的却不是如此。

第一个令人可以接受的理论是林家翘徐遐生两人在1964年发明的,他们建议螺旋臂只是螺旋密度波的显示。他们假设恒星在细长的椭圆轨道上并且原来的轨道方向是互有关联的,也就是说,椭圆以很平顺的方式随着与核心距离的增加逐渐改变了他们的方向。这就是图中所说明的,很清楚的观察到椭圆轨道在某些区域紧密结合在一起的”现象”就是螺旋臂。因此恒星并不是永远保持在我们现在所看见的位置,他们只是在轨道上移动时经过螺旋臂。
二择一的另一个被推荐的假说是星系的运动造成恒星陷入波浪中,因为形成时最亮的恒星也会最快死亡,便会在波的后方形成黑暗的区域,因而使得波被看见。[1]

演进

螺旋星系演化示意图螺旋星系演化示意图

天文学家根据美国宇航局“哈勃”太空望远镜的观测数据研究发现,太空中美丽的螺旋星系曾经都是“丑小鸭”。天文学家认为,在宇宙的早期,螺旋星系并不是如今的模样,而是呈现一些奇怪的、畸形的外观,后来才慢慢演化成现在的螺旋形状。 

近一半的螺旋星系,包括银河系,它们在60亿年前呈现出一些非常奇怪的形状。天文学家认为,这些奇怪的星系应该是通过碰撞和合并等过程形成螺旋星系的。尽管通常认为星系合并事件在80亿年前就已经开始大幅减少,但是研究表明,在那之后星系合并事件发生频率仍然很高,并一直持续到40亿年前。

此外,还有一种被广泛认同的观点就是,星系合并会形成椭圆星系。但是,恰恰与这种观点相反,有科学研究团队支持另一种想定,那就是宇宙碰撞会形成螺旋星系。在研究团队于《天文学和天体物理学》杂志上发表的另一篇研究论文中,天文学家提出了“螺旋再造”的假设。这种假设认为,那些受到富含气体的合并者影响的奇怪星系会慢慢再生为一种巨型螺旋。 

尽管银河系也是一个螺旋星系,但是它似乎少了些戏剧性变化过程。它的形成历史相对平静,而且在最近一段天文时期内避开了许多剧烈的碰撞。然而,巨大的仙女座星系则没有这么幸运,它非常符合这种“螺旋再造”的假设。[3]

代表星系 编辑本段回目录

三角座星系(M33)

三角座星系三角座星系

三角座星系(也称为M 33或NGC 598)是位于三角座的一个螺旋星系,距离大约314万光年。三角座星系在本星系群中是第三大的星系,比邻近的仙女座星系和我们的银河系略小一些,并可能受到仙女座星系的重力约束,但在宇宙中仍可算是一个大的螺旋星系。双鱼座矮星系 (LGS 3),是本地群中的成员之一,可能是三角座星系的卫星星系。 

涡状星系(M51)

涡状星系(Whirlpool Galaxy),又叫做M51或是NGC5194,位在天空北方的猎犬座(Canes Venaciti),长度约有六万五千光年,距离地球二千三百万光年。

涡状星系涡状星系

涡状星系是由查尔斯·梅西耶1773年10月13日发现的。其伴星系NGC 5159则由皮埃尔·梅香于1781年发现。直至1845年之前,它是第一个被发现的旋涡星系,而发现它是漩涡状的是威廉·帕森思,他透过一座建于爱尔兰比尔城堡的72吋反射望远镜而得出此观察结果。在2005年,人们观察到涡状星系内的一颗超新星SN 2005cs,其最高亮度达14等。有时候,M51是指涡状星系及其伴星系,如果要作出区分的话,则会将涡M51分为M51A(NGC 5194)及M51B(NGC 5195)。

仙女座星系(M31)

仙女座星系 (Andromeda Galaxy,也称为梅西尔31、M31或NGC 224,早期的文件中曾经称为仙女座星云)是一个螺旋星系,距离大约250万光年,位于仙女座的方向上,是人类肉眼可见(3.5等星)最远的深空天体。 仙女座星系被相信是本星系群中最大的星系,本星系群的成员有仙女星系、银河系、三角座星系,还有大约50个小星系。但根据改进的测量技术和最近研究的数据结果,科学家现在相信银河系有许多的暗物质,并且可能是在这个集团中质量最大的。然而,史匹哲太空望远镜最近的观测显示仙女座星系有将近一兆(1012)颗恒星,数量远比我们的银河系为多。在2006年重新估计银河系的质量大约是仙女座星系的50%,大约是7.1×1011M☉。

仙女座星系仙女座星系

向日葵星系

向日葵星系(也称为M63、NGC 5055)是位于猎犬座,属于M51星系群的一个螺旋星系。这个星系群还有M51。

向日葵星系是在1779年6月14日被梅香发现的,并被梅西尔收录为梅西尔天体,编号是M63。在19世纪中叶,罗素爵士确认这是一个有螺旋构造的星系,使它成为第一个结构被确认的星系。

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