星协|探索星系宇宙岛

星协君 2022-09-25 10:12:23

探索!宇宙岛

数量巨大的恒星系及星际尘埃组成的运行系统

星系是构成宇宙的基本单位。参考银河系,它是一个包含恒星、气体、宇宙尘埃和暗物质,并且受到重力束缚的大星系。

典型的星系,从只有数千万颗恒星的矮星系,到有上兆颗恒星的椭圆星系都有,它们都环绕着一个质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星际物质之外,大部分的星系都有数量庞大的多星系统、星团以及各种不同的星云。

星系之最:最古老&最遥远星系

最古老的星系

2012年1月,由美国科学家牵头的一个国际天文学研究小组也曾在英国《自然》杂志上宣布,利用哈勃太空望远镜发现了最古老星系,它诞生于宇宙大爆炸最初的4.8亿年,而新发现的古老星系则诞生于宇宙大爆炸最初的2亿年,比前者年长2.8亿年。

这一星系是由法国里昂大学里昂天文台约翰·理查德领导的研究小组发现的,他们利用美国哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜发现了该星系,然后利用美国夏威夷凯克天文台的仪器测定了它距地球的距离为128亿光年,这说明该星系至少诞生于128亿年前。对该星系光谱的进一步研究显示,该星系中最早的恒星已有7.5亿年历史,研究人员因此断定该星系诞生于135.5亿年前。这一成果发表在英国《皇家天文学会月刊》上。

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最远的星系

伦敦学院大学尼古拉斯·拉波尔率领的研究小组在近期的《天体物理学杂志》上发表论文称,他们捕捉到了132亿年前的星系A2744_YD4的形状,这是至2020年为止发现的最远天体。

这一成果也意味着,天文学家获得了研究宇宙最初星系中星体诞生的重要线索。根据观测结果,研究小组计算出A2744_YD4的尘埃总量约为太阳的600万倍,星球总质量为太阳的20亿倍。同时发现,该星系每年有相当于20个太阳大小的气体团形成星球。这意味着,A2744_YD4的行星诞生比银河系活跃10倍。

星系的发现

在1610年,伽利略使用他的望远镜研究天空中明亮的带状物,也就是当时所知的银河,并且发现它是数量庞大但光度暗淡的恒星聚集而成的。

1755年,伊曼纽尔·康德借助更早期由托马斯·怀特工作完成的素描图,推测星系可能是由数量庞大的恒星转动体,经由重力的牵引聚集在一起,就如同太阳系,只是规模更为庞大。

世界上第一台望远镜,由伽利略于1609年制成

第一位尝试描述银河系的形状和太阳位置的天文学家是威廉·赫歇尔,他在1785年小心的计算天空中在不同区域的恒星数目,得到了太阳系在中心的椭圆星系的图像,这与1920年卡普坦得到的结果非常类似,只是比较小些(直径大约15,00秒差距)。  赫歇尔制作了当时最大的望远镜,发现了天王星。他同样关注恒星世界。在多年观测后,他根据天空中各个方向的恒星数量,于1785年画下了一幅银河系结构图。

由于无法测定遥远恒星的距离,赫歇尔假设天空中所有恒星具有相同的发光本领,并根据实际观测到的恒星亮度来估计它们到地球的距离。他得到的银河系“画像”扁而平,具有不规则轮廓,太阳位于银河系中央。赫歇尔用统计法首次确认了银河系为扁平状圆盘的假说,从而初步确立了银河系的概念。

1906年,荷兰天文学家卡普坦提出“选区计划”,重新研究银河系的结构。他得到的银河系模型与赫歇尔类似:太阳居中,中心的恒星密集,边缘稀疏。

1918年,沙普利提出,银河系是一个透镜状的恒星系统,其中心位于人马座方向,而不是太阳系。后来的观测逐渐证明,沙普利的模型较为接近真实的银河系,因而被沿用至今。

在1936年,天文学家哈勃制定了现称哈勃序列,且至今仍被使用的星系分类法。

天文学家哈勃正在观测

银河系

银河经过25个星座:天鹅座、天鹰座、狐狸座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人马座、天蝎座、天坛座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、猎户座、金牛座、双子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座。

银河系Milky Way Galaxy,是太阳系所在的棒旋星系(漩涡星系的一种),呈椭圆盘形,具有巨大的盘面结构,最新研究表明银河系拥有四条清晰明确且相当对称的旋臂,旋臂相距4500光年。银河系的恒星数量约在1000亿到4000亿之间。

河外星系

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。椭圆星系的累积光谱型最晚,大致相当于K型。

20世纪20年代,美国天文学家哈勃在仙女座大星云中发现了一种叫作“造父变星”的天体,从而计算出星云的距离,终于肯定它是银河系以外的天体系统,称它们为“河外星系”。

河外星系,是位于银河系之外、由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成的天体系统。之所以称之为河外星系,是因为他们全部都存在于银河系之外,即所有银河系之外的所有天体系统被称为河外星系。

而银河系与河外星系即组成了天文学对于天体的最高称——总星系。而银河系也只是总星系中的一个普通星系。人类估计河外星系包含的天体及天体系统总数在万亿个以上,它们如同辽阔海洋中的岛屿,故也被称为"宇宙岛"。

其他星系分类

独立星系和从属星系

按照星系之间是否有隶属关系,将宇宙中的星系划分为独立星系和从属星系。在宇宙空间中独立运行,它没有环绕中心体旋转,这样的星系叫做独立星系。而环绕中心体运行的星系如太阳系绕银心运转,地月星系绕太阳运转,这样的星系叫做从属星系。

核旋转星系和核不旋转星系

按照中心星是否旋转,划分为核旋转星系和核不旋转星系。在宇宙中独立星系它的核有的旋转有的不旋转。而从属星系它的核都是旋转的。

系内星系和宇宙星系

按照星系所在的空间位置,划分为系内星系和宇宙星系。凡是在星系内运动的星系叫做系内星系;凡是在星系外宇宙空间里独立运动的星系叫做宇宙星系。

年老星系和年轻星系

按照星系形成的年龄,划分为年老星系和年轻星系。凡是那些在宇宙空间中或在星系内部形成时间比较长年龄大的星系叫做年老星系,年老的星系大都已演化成为比较规则的星系;在宇宙空间或在星系内部有的星系刚刚形成或形成不久,这样的星系叫做年轻的星系,年轻的星系大都呈不规则状态。

中心式星系和伴星式星系

按照星系中星球的关系,划分为中心式星系和伴星式星系。由众小质量星球绕大质量星球运动所组成的星系叫做中心式星系,如太阳系、银河系等;由两颗星球互绕二者中心质点运动所组成的星系叫做伴星式星系,如地球和月亮所组成的地月星系。

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