銀河外星系探謎

　　在廣袤無垠，浩瀚遼闊的宇宙海洋中，肉眼所見的天體，絕大多數(shù)是銀河系的成員，那么，銀河系就是通常所說的宇宙嗎？遠遠不是！在宇宙中存在著數(shù)以億計的星系。我們的銀河系只是一個普通的星系，銀河系以外的星系稱為河外星系，簡稱星系，因此，銀河系并不是宇宙，它只是宇宙海洋中的一個小島，是無限宇宙中的很小的一部分。據(jù)天文學家估計，在銀河系以外約有上千億個河外星系，每個星系都由數(shù)萬乃至數(shù)千萬顆恒星組成。河外星系有的是兩個結成一對，多的則幾百以至幾千個星系聚成一團�，F(xiàn)在觀測到的星系團已有一萬多個，最遠的星系團距離銀河系約70億光年。河外星系的外形和結構多種多樣。1926年，哈勃按星系的形態(tài)，把星系分為橢圓星系、旋渦星系和不規(guī)則星系三大類。后來又細分為橢圓、透鏡、旋渦、棒旋和不規(guī)則星系五個類型。各類星系中，距離銀河系較近的星系有麥哲倫云星系和仙女座星系。麥哲倫云星系，包括大麥哲倫云和小麥哲倫云兩個星系，它們是銀河系的兩個伴星，也是離銀河系最近的星系，距離銀河系為16萬和19萬光年。它們在北緯20°以南的地區(qū)升出地平面，是南銀河附近兩個肉眼清晰可見的云霧狀天體。大麥哲倫云星系在劍魚座和山羊座，張角約6°，相當于12個月球視直徑；小麥哲倫云星系在杜鵑座，張角約2°，相當于4個月球視直徑。兩個星系在天球上相距約20.5萬光年。麥哲倫云星系是由阿拉伯人和葡萄牙人首先發(fā)現(xiàn)的。1521年，葡萄牙著名航海家麥哲倫在環(huán)球航行時，第一次對它們作了精確描述，后來就以他的名字命名。1912年，美國天文學家勒維特發(fā)現(xiàn)小麥哲倫云的造父變星的周光關系，赫茨普龍和沙普利隨即測定了小麥哲倫云的距離，成為最早確定的河外星系。兩星云之間雖存在著微弱的聯(lián)系，但它們自成一個系統(tǒng)。大麥哲倫云星系從前離我們可能更近一些，大約在五億年前，它也許恰好挨著我們的銀河系，距離銀心只有6.5萬光年。大麥哲倫云星系屬棒旋星系或不規(guī)則星系，質(zhì)量為銀河星系的1/20。小麥哲倫云星系屬不規(guī)則星系或不規(guī)則棒旋星系，質(zhì)量只及銀河系的1/100。麥哲倫云星系中的氣體含量豐富，中性氫質(zhì)量分別占它們總質(zhì)量的9%和32%,都比銀河系大得多。但它們的星際塵埃含量卻比銀河系少，而屬年輕的星族I的天體則很多，有大量的高光度O—B型星；此外，還觀測到新星、超新星遺跡，X射線雙星等天體。射電資料表明，大小麥哲倫云星系有一個共同的氫云包層；兩者之間的中性氫纖維狀結構，一直伸展到南銀極天區(qū)，橫跨半個天球，稱為麥哲倫氣流。它們和銀河系有物理聯(lián)系，三者構成一個三重星系。由于麥哲倫云星系距離我們太遙遠，對它們的范圍現(xiàn)在還沒有一個精確的數(shù)字。估計大麥哲倫云星系的直徑可能達到4萬光年，接近銀河系的一半。麥哲倫云星系的恒星分布密度比銀河系低得多。大麥哲倫云星系的恒星總數(shù)可能不超過50—100億個；小麥哲倫云星系則只有10—20億個。兩星系的恒星數(shù)量加在一起，只及銀河系的1/10。因此，有人把它們說成是銀河系的兩個衛(wèi)星。仙女座星系，又稱仙女座大星云。它用肉眼可以看見，亮度為4度，看上去像是一顆暗弱、模糊的星系。仙女座星系是位于仙女星座的巨型旋渦星系，天球坐標是赤經(jīng)Ob40mO,赤緯+40°00′（1950.0）。視星等Mv為3.5等，肉眼看去狀如暗弱的橢圓小光斑。在照片上呈現(xiàn)為傾角77°的sb型星系，大小是160′×40′，從亮核伸展出兩條細而緊的旋臂，范圍可達245′×75′。1786年確認為銀河系之外的恒星系統(tǒng)�，F(xiàn)在測定它的距離為220萬光年（670千秒差距）。直徑是16萬光年（50秒差距），為銀河系的一倍，是本星系群中最大的一個。近年來發(fā)現(xiàn)，仙女座星系成員的重元素含量從外圍向中心逐漸增加。1914年探知它有自轉運動。據(jù)目前估計，仙女星系的質(zhì)量不小于3.1×1010對太陽質(zhì)量，是本星系群中質(zhì)量最大的一個。仙女星系中心有一個類星核心，絕對星等隊Mv=-11,直徑只有25光年（8秒差距），質(zhì)量相當于107個太陽，即一立方秒差距內(nèi)聚集1500個恒星。類星核心的紅外輻射很強，約等于銀河系整個核心區(qū)的輻射。但那里的射電卻只有銀河射電的1/20。仙女星系有兩個矮伴星系———NGC221（M32）和NGC205,按形態(tài)分類分別為E2和E5。P在本星系群中，仙女星系還和其他星系構成所謂仙女星系次群。旋渦星系又叫旋渦星云，是旋渦形狀的河外星系。旋渦星系的中心區(qū)為透鏡狀，周圍圍繞著扁平的圓盤。從隆起的核心球兩端延伸出若干條螺線狀旋臂，迭回在星系盤上。旋渦星系可以分正常旋渦星系和棒旋星系兩種。按哈勃分類，正常旋渦星系又分為a、b、c三種次型； A型中心區(qū)大，稀疏地分布著緊卷旋臂； B型中心區(qū)較小，旋臂較大并較伸展； C型中心區(qū)為小亮核，旋臂大而松弛。除了旋臂上集聚高光度O、B型星和超巨星、電離氫區(qū)外，同時還有大量的塵埃和氣體分布在星盤上，從側面看去，在主平面上呈現(xiàn)為一條窄的塵埃帶，有明顯的消光現(xiàn)象。旋渦星系通常有一個籠罩整體的、結構稀疏的暈，叫做星系暈。其中主要的星族II天體，其典型代表是球狀星團。一個中等質(zhì)量的旋渦星系往往有 100—300個球星團，不均勻地散布在星系盤周圍空間。再往外，可能還有更稀疏的氣體球，稱為星系冕。旋渦星系的質(zhì)量（M）為109—1011個太陽質(zhì)量，對應的光度是絕對星等-15—-20等。河外星系除上述幾種星系外，還發(fā)現(xiàn)有大量各種類型的星系。天文學家估計，在最先進的儀器所觀測到的這一部分宇宙里，星系的總數(shù)可能高達一千億個之多。不久以前，美國天文學家宣布發(fā)現(xiàn)了迄今為止最大的發(fā)光結構———一道由星系組成的長至少有5億光年、寬約2億光年、厚約1500光年、距地球2—3億光年的“宇宙長城”。這座巨大的“宇宙長城”實際是一個巨大的河外星系。隨著太空時代的到來，人們對太空星系越來越感興趣。如今世界各地已有數(shù)百種天文雜志和數(shù)千個大大小小的天文學會社團，僅西歐就有數(shù)十萬業(yè)余天文愛好者。世界各國為使自己在開發(fā)利用宇宙空間的宏偉事業(yè)中處于有利地位，更是加緊探索宇宙中的奧秘。