星系是如何工作的

星系有不同的大小和形状。他们可能只有1000万星星或多达10万亿(银河系大约有2000亿颗恒星)。1936年，埃德温·哈勃在哈勃序列．

星系的组成部分是什么?

螺旋星系有着最复杂的结构。这是从外面看到的银河系。

所有这些组成部分围绕着原子核运行，并由重力．因为引力取决于质量，你可能会认为一个星系的大部分质量都在星系盘或圆盘的中心附近。然而，通过研究银河系和其他星系的旋转曲线，天文学家得出的结论是，大多数质量都位于星系的外部部分(如光晕)，那里几乎没有什么质量光从恒星或气体中释放出来的

在下一页，我们将浏览一下星系的历史。

让我们来看看天文学中星系的历史。

关于星系的形成仍然有许多谜团，但在下一页，我们将解释一些最好的理论。

我们真的不知道不同的星系是如何形成的，也不知道我们今天看到的各种形状。但我们确实对它们的起源和进化有一些看法。

我们来看看星系形成的周期。

埃德温哈勃望远镜他的观察，以及随后发生的事情哈勃定律(我们稍后会解释)，这导致了宇宙正在膨胀的观点。我们可以根据膨胀的速度来估计宇宙的年龄。由于一些星系距离我们数十亿光年，我们可以看出它们在大爆炸后不久就形成了(当你往太空深处看时，你会看到更久远的时间)。大多数星系形成较早，但来自美国国家航空航天局银河系探索者(GALEX)望远镜表明一些新的星系是在最近形成的——在过去的几十亿年里。

大多数关于早期宇宙的理论都有两个假设:

根据这些假设，天文学家认为，密度较大的区域稍微减缓了膨胀，使得气体在较小的区域内聚集protogalactic云．在这些云中，重力导致气体和尘埃坍塌并形成星星．这些恒星很快燃烧殆尽，变成球状星团，但重力继续使云坍塌。当云坍缩时，它们形成了旋转的圆盘。旋转的圆盘通过引力吸引了更多的气体和尘埃，形成了星系盘。在星系盘内部，新的恒星形成了。残留在原始云团外围的是球状星团和由气体、尘埃和暗物质组成的晕。

这个过程中的两个因素可能解释了椭圆星系和螺旋星系之间的差异:

星系并不是单独行动的。星系之间的距离看起来确实很大，但星系的直径也很大。与恒星相比，星系彼此之间的距离相对较近。它们可以相互作用，更重要的是相互碰撞。当星系碰撞时，它们实际上是相互穿过的——由于巨大的星际距离，内部的恒星不会相互碰撞。但是碰撞确实倾向于扭曲星系的形状。计算机模型显示，螺旋星系之间的碰撞倾向于产生椭圆星系(因此，螺旋星系可能没有卷入任何碰撞)。科学家们估计，有多达一半的星系都参与了某种形式的碰撞。

碰撞星系之间的引力相互作用可能会导致以下几种情况:

那么，星系只是在太空中漂浮还是有某种看不见的力量调节它们的运动呢?当它们相遇时会发生什么?请在下一页找到答案。

星系并不是随机分布在整个宇宙中——它们往往存在于其中星系团．这些星系团中的星系通过引力联系在一起，并相互影响。

天文学家玛格丽特·盖勒(Margaret Geller)和埃米利奥·e·法尔科(Emilio E. Falco)绘制了星系和星系团在宇宙中的位置，很明显，星系团和超星系团并不是随机分布的。它们实际上是聚集在一起的墙(长丝)点缀空洞这使得宇宙形成了蛛网状的结构。

的星系际介质星系和星系团之间的空间并非完全空无一物。我们不知道星系间介质的确切性质，但它可能包含相对较小密度的气体。大多数星系间的介质是冷的(大约2开尔文)，但是最近的x射线观察表明，它的一些区域是热的(几百万开氏度)和富含金属。今天天文学研究的一个活跃领域是确定星系间介质的性质——它可能帮助我们确切地弄清楚宇宙是如何开始的，以及星系是如何形成和演化的。

让我们看看关于星系及其分布的最后一个性质。为了测量星系距离，埃德温·哈勃研究了星系的光谱光星系发出。在所有情况下，他注意到光谱是Doppler-shifted在光谱的红端。这表明物体正在远离我们。哈勃注意到，无论他往哪里看，星系都在远离我们。星系离我们越远，远离我们的速度就越快。1929年，哈勃发表了一张这种关系的图表，它被称为哈勃定律．

在数学上，哈勃定律表明经济衰退的速度(V)与之成正比银河的距离(d)方程为V =高清，其中H为哈勃常数，或比例常数。目前对H的估计是70公里每秒每百万秒差距。哈勃定律是宇宙正在膨胀的重要证据——他的工作为宇宙起源的大爆炸理论奠定了基础。

有些星系会喷出气体，发出强光，中心还有超大质量的黑洞。接下来我们将学习活动星系。

当你观察一个正常的星系时，大多数光来自于星星在可见波长，并均匀分布在整个星系。然而，如果你观察一些星系，你会看到从它们的原子核发出的强光。如果你看这些星系x射线如紫外线、红外线和无线电波，它们似乎释放出巨大的能量，显然是来自核。这些都是活跃星系它只占所有星系的很小一部分。活动星系有四种类型，但我们观察到的类型可能更多地取决于我们的观察角度，而不是结构差异。

为了解释活跃的星系，科学家们必须能够解释它们如何从星系核的这么小的区域发射出这么大的能量。最广为接受的假设是，在每个星系的中心都有一个大质量或超大质量的星系黑洞．黑洞周围是一个吸积盘快速旋转的气体被环面(一个由气体和尘埃组成的甜甜圈形状的圆盘)。当来自吸积盘的物质落入黑洞周围的区域时视界)，它被加热到数百万开氏度，并在喷流中向外加速。

赛非星系

由卡尔·塞弗特于1943年发现的这些星系(占所有螺旋星系的2%)具有广泛的光谱，表明其核心是热的、低密度电离气体。这些星系的核心每隔几周就会改变亮度，所以我们知道中心的物体一定相对较小(大约是一个太阳系的大小)。通过多普勒频移，天文学家注意到塞弗特星系中心的速度大约是普通星系的30倍。

射电星系

射电星系是椭圆的(所有星系中有0.01%是射电星系)。它们的原子核在星系的上方和下方发射高速气体喷流(接近光速)——这些喷流与磁场相互作用并发射无线电信号。

类星体(顾名思义——对象)

类星体是在20世纪60年代早期发现的。大约已经发现了13000个，但可能有多达100000个[来源:《宇宙回顾]．它们距离银河系数十亿光年，是宇宙中最有能量的物体。类星体的极端亮度可以在一天内波动，这表明能量来自一个非常小的区域。人们已经发现了数千颗类星体，据信它们是从遥远星系的核心发出的。

耀类星体

耀blazar是一种活跃的星系——大约有1000个已被编目[来源:《宇宙回顾]．从我们的角度来看，我们正“正面”地看到星系喷出的喷流。就像类星体一样，它们的亮度可以迅速波动——有时不到一天。

请看下一页的链接，了解更多关于星系的信息。

出版日期:2008年2月7日