宇宙交响曲之星系

不论我们身在何处，只要抬头望向天空，就可以看到宇宙中不满各种星系（巨大的恒星系统），它们在引力的作用下连接在一起。第一批星系是在宇宙大爆炸之后不到10亿年的时间里形成的。

宇宙中至少存在着一亿多个星系。有些星系是巨大的，含有数千亿颗恒星，有些矮星系则小得多，所包含的恒星甚至不足100万颗。总的来说，矮星系的数量要比巨星系多得多，不过久而久之矮星系难免会被周围的“大邻居”吞并。我们生活在由大约2000亿颗恒星组成的银河系中。

在天文学中，我们把这种由千百亿颗恒星以及分布在它们之间的星际气体、宇宙尘埃等物质构成的，占据了成千上万亿光年空间距离的天体系统叫做“星系”。

仅仅在可见光下，星系的很多特征无法显露出来。要想知道一个星系的真正特征，你需要通过不同波长的各种仪器来观测它，比如各种射电望远镜。

按照星系的形状以及内部恒星的排列，星系主要分为三种：不规则星系、椭圆星系和旋涡星系。

不规则星系：外形不规则，没有明显的核和旋臂，没有盘状对称结构或者看不出有旋转对称性的星系。

椭圆星系：外形呈正圆形或椭圆形，中心亮，边缘渐暗，对距离较近的，用大型望远镜望远镜可以分辨出外围的成员恒星。

旋涡星系：巨大扁平，呈现盘状，有悬臂，仙女座星云、三角座星云都是这种类型的河外星系。

还有一些特殊形状的星系，比如透镜状星系。透镜状星系是在哈勃星系分类中介于椭圆星系和漩涡星系之间的星系。透镜星系是圆盘星系 （像螺旋星系），已经用尽或丢失了大部分的星际物质，并且只有少量的恒星形成在进行中。结果是，它们以老化的恒星为主 （像椭圆星系）。透镜星系的尘埃多数都只在接近核心的区域，也就是在核球的外观上只有微量的。因为它们没有可以明确定义的螺旋臂，如果倾斜者以正面朝像我们，就很难将它们和椭圆星系区分。

车轮星系就是一个透镜状星系，它位于玉夫座方向。它是最近的和观察最完全的碰撞环星系。它有一个明亮的核心，一个内环，外部还有一个星暴环。车轮星系外部环的旋转速度达到每秒250千米，并以每秒90千米的速度膨胀。外部环上点缀着许多超巨型电离氢区，其联合光度50倍于银河系总光度。

银河系是旋涡星系，它有两个较矮小的邻居——大麦哲伦云和小麦哲伦云，它们都属于不规则星系。由于引力的作用，银河系在不断地从这两个小星系中吸取尘埃和气体，使这两个邻居中的物质越来越少。预计在一百亿年里，银河系将会吞没这两个星系中的所有物质，这两个近邻将不复存在。

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”。

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。

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。

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。

不同类型的光谱，意味着星系的颜色也不同。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。

类星体是遥远星系明亮的中心，由于非常亮，它所发出的光线会掩盖住周围的暗星系。类星体的能量来源于超大质量黑洞所吸收的星际气体，它们所产生的强大能量超过了太阳数万亿倍。

星系内部的恒星在运动，而星系本身也在自转，整个星系也在空间运动。传统上，天文学家认为星系的自转，顺时针方向和逆时针方向的比率是相同的。但是根据一个星系分类的分布式参与项目Galaxyzoo的观察结果，逆时针旋转的星系更多一些！

星系具有红移现象，说明这些星系在空间视线方向上正在离我们越来越远。这也是大爆炸理论的一个有力证据。

星系在大尺度的分布上是接近均匀的；但是小尺度上来看则很不均匀。例如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！

来源：科学小殿堂