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在討論過恒星演化之后， 我們會討論一些更大的天體─ 星系。星系是可見宇宙結(jié)構(gòu)的基本單位， 例如人類、 太陽以至整個太陽系便皆處身于我們稱為銀河系的一個典型旋渦星系里面。
 銀 河 系銀河系包含了2000 億顆恒星， 大部分皆位于 銀 盤 內(nèi) ， 事實(shí)上， 差不多所有我們?nèi)庋劭梢姷男墙蕴幧磴y河系之內(nèi)。銀河系直徑十萬光年， 厚度卻只有一千光年， 換言之， 銀河系是十分薄的， 下圖事實(shí)上夸張了銀河系的厚度。
 位于銀河系中心的是一個半徑約二萬光年的 銀 核 ， 整個銀盤連同銀核被一個比銀盤更大的球狀 銀 冕 所 包 圍 。銀冕內(nèi)主要為年老的星， 它們有些在球狀星團(tuán)內(nèi)， 有些則在星際物質(zhì)中游蕩。
旋 臂 為 甚 么 仍 能 存 在 呢 ？最廣為天文學(xué)界所接受的說法是 密 度 波 理 論 。這個理論認(rèn)為雖然恒星會以不同速度移動， 但星際物質(zhì)的密度會產(chǎn)生波動， 在密度最高的波陣面會催生出新的恒星， 這解釋了為何通常在旋臂會找到新生恒星， 而在其他地方只有古老恒星的原因。 太陽位于銀河系的獵戶臂， 距離銀心約為半徑的三分之二。要了解銀河系的旋臂結(jié)構(gòu)一點(diǎn)也不容易， 原因有二：
 從地球遙望天際， 銀河仿佛是一條鑲滿繁星的云帶。由于銀河上的星星實(shí)在太密太多， 古人以為銀河是一條天河。銀河系中心方向位于夏季星座人馬座附近， 所以夏天比冬天的銀河更璀璨而美麗。要欣賞「 銀河落九天」 的景象， 便要在晴朗的日子， 找一處遠(yuǎn)離城市燈光的地方觀看。假若你有幸看見漂亮的銀河， 可別忘了找出塵埃線， 這些暗黑區(qū)域是塵埃阻掩背后星光所造成的。
除了可以看得見的部分， 我們相信銀河系有不少天體是不發(fā)光的，統(tǒng)稱為 暗 黑 物 質(zhì) ， 雖然它們?nèi)庋鄄荒芤姡?但引力卻暴露了它們的存在。天體的公轉(zhuǎn)速度， 取決于在它軌道內(nèi)的物質(zhì)的總質(zhì)量， 如果所有物質(zhì)都是看得見的， 那么繞著銀河系旋轉(zhuǎn)的軌道， 理應(yīng)如紅線所示， 但是天文學(xué)家卻發(fā)覺它們比想像中走得更快， 暗示銀河系的質(zhì)量比所見的大。我們相信暗黑物質(zhì)不僅存在于銀河系中， 并且充斥整個宇宙， 這些物質(zhì)究竟是什么東西， 可惜到目前仍然所知有限。
星 系 的 分 類宇宙中約有1000 億個星系， 若我們把所有可見星系在天空的方向繪在圖上， 我們會得到以下結(jié)果：
 圖中中間的水平線標(biāo)示出銀河系平面， 銀河系的氣體塵埃除了掩蓋了背景星光， 亦同時遮蔽了遙遠(yuǎn)的星系， 撇除了這個因素， 我們會發(fā)覺星系在天空的分布是頗為平均的。 其 它 星 系 是 甚 么 模 樣 的 呢 ？星系有不同的大小和形狀， 可以分為三種類型： 橢圓星系、 旋渦星系和不規(guī)則星系。
橢 圓 星 系 ： 圖中的是M87 星系， 是一個典型的橢圓星系。它們通常包含較年老的恒星， 有些矮橢圓星系只有約一千萬顆星， 和大球狀星團(tuán)相差不遠(yuǎn)。在不久之前， 我們相信這是最普遍的星系， 但現(xiàn)在我們認(rèn)為不規(guī)則星系才是最普遍的星系。
旋 渦 星 系 ： 旋渦星系同時擁有年老和年青的恒星， 它們通常比橢圓星系光。旋渦星系可細(xì)分為兩種： 普通的旋渦星系和棒旋星系。棒旋星系的核球呈長型， 有點(diǎn)像一根棒， 這是棒旋星系名稱的由來。上圖為M31 仙女座大星系， 它是一個普通的旋渦星系， 距離地球只有二百萬光年， 下圖的是一個棒旋星系。
不 規(guī) 則 星 系 ： 顧名思義， 這種星系形狀是不規(guī)則的， 近南天極的大小麥哲倫云是銀河系的伴星系， 雖然它們?nèi)庋劭梢姡?可惜位于北半球的香港看不見。
橢圓及旋渦星系皆可根據(jù)天文學(xué)家哈勃首創(chuàng)的方法再細(xì)分為次型， 有如下圖所示。要注意的是不要以為這圖顯示了星系的演化方式， 事實(shí)上我們對星系如何演化仍不大了解。
星 系 的 距 離二十年代之前， 人類并不知道星系是非常遙遠(yuǎn)的天體， 還以為它們只不過位于銀河系之內(nèi)。今天， 我們主要用兩種方法量度星系的距離， 第一種是我們在 第 十 三 章 已談過的造父變星， 而另一種便是依靠I 型超新星。還記得I 型超新星是足以令中心白矮星炸毀的新星爆發(fā)嗎？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)原來所有這種超新星爆發(fā)的光度都是差不多的， 所以我們只要找到這種超新星， 便可以由它的視亮度推算出它和地球的距離， 從而得知它所處身星系的距離。 I 型超新星比造父變星光亮， 所以能夠量度更遙遠(yuǎn)星系的距離， 唯一缺點(diǎn)是不經(jīng)常有I 型超新星爆發(fā)?；旧线@兩種量度星系距離的方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)， 無論如何， 它們都是天文學(xué)家不可或缺的 量 天 尺 。
星 系 碰 撞星系的平均距離是它們大小的20 - 40 倍( 相對于恒星距離和大小的比例是數(shù)千萬) ， 因此星系發(fā)生碰撞的機(jī)會十分大。 即使星系發(fā)生碰撞， 它們之間的恒星會發(fā)生碰撞的機(jī)會差不多等于零， 但相互的引力作用會改變了恒星的分布。大量恒星會隨噴流拋出， 而兩個星系最終會結(jié)合為一， 有些擁有多重星系核的星系， 可能便是過去星系碰撞所造成的結(jié)果。星系碰撞也會催生新的恒星。
星 系 碰 撞 亦 可 能 形 成 了 活 動 星 系 ， 這種不尋常的星系會由星系中心放射出大量的紅外線、 紫外線及X 射線， 所以我們稱它的核心為 活 動 星 系 核 。其實(shí)我們?nèi)圆淮笄宄顒有窍档男纬蛇^程， 亦不知道星核放射出大量輻射的機(jī)制。最流行的理論是星系中心有一個特大質(zhì)量黑洞， 當(dāng)星系物質(zhì)流進(jìn)黑洞的時候， 就會產(chǎn)生出大量的能量， 而中心內(nèi)的黑洞可能便是星系碰撞時形成的。 另 一 類 有 趣 的 天 體 便 是 類 星 體 ， 在可見光波段看來， 它們非常細(xì)小及暗淡， 有如普通恒星一樣， 但是在紅外線及無線電波段， 它們卻很光亮。它們的頻譜有極大的紅移﹐ 顯示它們離我們極之遙遠(yuǎn)( 請參閱 第 十 九 章 ) ﹐ 我們可以肯定它們所發(fā)出的能量非常驚人， 甚至比附近的活動星系更厲害， 它們可能是中心有特大質(zhì)量黑洞的年青星系。
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來自： LM0318 > 《21 遼寧(遼)》
