河外星系探谜

在广袤无垠, 浩瀚辽阔的宇宙海洋中, 肉眼所见的天体, 绝大多数是银河系的成员, 那么, 银河系就是通常所说的宇宙吗 ? 远远

不是 ! 在宇宙中存在着数以亿计的星系。我们的银河系只是一个

普通的星系, 银河系以外的星系称为河外星系, 简称星系, 因此, 银河系并不是宇宙, 它只是宇宙海洋中的一个小岛, 是无限宇宙中的很小的一部分。

据天文学家估计, 在银河系以外约有上千亿个河外星系, 每个星系都由数万乃至数千万颗恒星组成。河外星系有的是两个结成

一对, 多的则几百以至几千个星系聚成一团。现在观测到的星系团已有一万多个, 最远的星系团距离银河系约 70 亿光年。

河外星系的外形和结构多种多样。1926 年, 哈勃按星系的形

态 , 把星系分为椭圆星系、旋涡星系和不规则星系三大类。后来又细分为椭圆、透镜、旋涡、棒旋和不规则星系五个类型。各类星系中, 距离银河系较近的星系有麦哲伦云星系和仙女座星系。

麦哲伦云星系, 包括大麦哲伦云和小麦哲伦云两个星系, 它们是银河系的两个伴星, 也是离银河系最近的星系, 距离银河系为

16 万和 19 万光年。它们在北纬 20°以南的地区升出地平面, 是南

银河附近两个肉眼清晰可见的云雾状天体。大麦哲伦云星系在剑

鱼座和山羊座, 张角约 6°,相当于 12 个月球视直径; 小麦哲伦云星系在杜鹃座, 张角约 2°,相当于 4 个月球视直径。两个星系在天球

上相距约 20 .5 万光年。

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麦哲伦云星系是由阿拉伯人和葡萄牙人首先发现的。1521

年 , 葡萄牙著名航海家麦哲伦在环球航行时, 第一次对它们作了精确描述, 后来就以他的名字命名。1912 年, 美国天文学家勒维特发现小麦哲伦云的造父变星的周光关系, 赫茨普龙和沙普利随即测定了小麦哲伦云的距离, 成为最早确定的河外星系。两星云之间虽存在着微弱的联系, 但它们自成一个系统。大麦哲伦云星系从前离我们可能更近一些, 大约在五亿年前, 它也许恰好挨着我们的银河系, 距离银心只有 6 .5 万光年。

大麦哲伦云星系属棒旋星系或不规则星系, 质量为银河星系的 1/ 20。小麦哲伦云星系属不规则星系或不规则棒旋星系, 质量只及银河系的 1/ 100。麦哲伦云星系中的气体含量丰富, 中性氢质量分别占它们总质量的 9 % 和 32 % , 都比银河系大得多。但它们的星际尘埃含量却比银河系少, 而属年轻的星族 I 的天体则很多, 有大量的高光度 O—B 型星; 此外, 还观测到新星、超新星遗迹, X 射线双星等天体。射电资料表明, 大小麦哲伦云星系有一个共同的氢云包层; 两者之间的中性氢纤维状结构, 一直伸展到南银极天区, 横跨半个天球, 称为麦哲伦气流。它们和银河系有物理联系, 三者构成一个三重星系。

由于麦哲伦云星系距离我们太遥远, 对它们的范围现在还没有一个精确的数字。估计大麦哲伦云星系的直径可能达到 4 万光

年 , 接近银河系的一半。麦哲伦云星系的恒星分布密度比银河系低得多。大麦哲伦云星系的恒星总数可能不超过 50—100 亿个;

小麦哲伦云星系则只有 10—20 亿个。两星系的恒星数量加在一

起 , 只及银河系的 1/ 10。因此, 有人把它们说成是银河系的两个卫星。

仙女座星系, 又称仙女座大星云。它用肉眼可以看见, 亮度为

4 度, 看上去像是一颗暗弱、模糊的星系。

仙女座星系是位于仙女星座的巨型旋涡星系, 天球坐标是赤

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经 Ob40m O , 赤纬 40°00′( 1950 .0) 。视星等 Mv 为 3 .5 等, 肉眼看去状如暗弱的椭圆小光斑。在照片上呈现为倾角 77°的 sb 型星系, 大小是 160′×40′,从亮核伸展出两条细而紧的旋臂, 范围可达

245′×75′。1786 年确认为银河系之外的恒星系统。现在测定它

的距离为 220 万光年( 670 千秒差距) 。直径是 16 万光年(50 秒差

距 ) , 为银河系的一倍, 是本星系群中最大的一个。近年来发现, 仙女座星系成员的重元素含量从外围向中心逐渐增加。1914 年探知它有自转运动。据目前估计, 仙女星系的质量不小于 3 .1×101 0

对太阳质量, 是本星系群中质量最大的一个。

仙女星系中心有一个类星核心, 绝对星等队 Mv = - 11 , 直径只有 25 光年(8 秒差距) , 质量相当于 107 个太阳, 即一立方秒差距

内聚集 1500 个恒星。类星核心的红外辐射很强, 约等于银河系整

个核心区的辐射。但那里的射电却只有银河射电的 1/ 20。仙女

星系有两个矮伴星系———NGC221 ( M3 2 ) 和 NGC205 , 按形态分类分

别为 E2 和 E5 。P 在本星系群中, 仙女星系还和其他星系构成所谓

仙女星系次群。

旋涡星系又叫旋涡星云, 是旋涡形状的河外星系。旋涡星系

的中心区为透镜状, 周围围绕着扁平的圆盘。从隆起的核心球两端延伸出若干条螺线状旋臂, 迭回在星系盘上。旋涡星系可以分

正常旋涡星系和棒旋星系两种。按哈勃分类, 正常旋涡星系又分

为 a、b、c 三种次型; A 型中心区大, 稀疏地分布着紧卷旋臂; B 型中心区较小, 旋臂较大并较伸展; C 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 型星和超巨星、电离氢区外,

同时还有大量的尘埃和气体分布在星盘上, 从侧面看去, 在主平面

上呈现为一条窄的尘埃带, 有明显的消光现象。旋涡星系通常有

一个笼罩整体的、结构稀疏的晕, 叫做星系晕。其中主要的星族 II

天体, 其典型代表是球状星团。一个中等质量的旋涡星系往往有

100—300 个球星团, 不均匀地散布在星系盘周围空间。再往外, 可

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能还有更稀疏的气体球, 称为星系冕。旋涡星系的质量 ( M ) 为

109 —1011 个太阳质量, 对应的光度是绝对星等 - 15— - 20 等。

河外星系除上述几种星系外, 还发现有大量各种类型的星系。

天文学家估计, 在最先进的仪器所观测到的这一部分宇宙里, 星系的总数可能高达一千亿个之多。不久以前, 美国天文学家宣布发

现了迄今为止最大的发光结构———一道由星系组成的长至少有 5

亿光年、宽约 2 亿光年、厚约 1500 光年、距地球 2—3 亿光年的“宇

宙长城”。这座巨大的“宇宙长城”实际是一个巨大的河外星系。随着太空时代的到来, 人们对太空星系越来越感兴趣。如今

世界各地已有数百种天文杂志和数千个大大小小的天文学会社

团 , 仅西欧就有数十万业余天文爱好者。世界各国为使自己在开发利用宇宙空间的宏伟事业中处于有利地位, 更是加紧探索宇宙中的奥秘。