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爲什麼星系的形狀不同?

http://finance.sina.com   2020年10月21日 17:18   北京新浪網

沃爾夫星盤藝術渲染圖,沃爾夫星盤是早期宇宙中的一個巨大盤狀星系。沃爾夫星盤藝術渲染圖,沃爾夫星盤是早期宇宙中的一個巨大盤狀星系。

  新浪科技訊 北京時間10月22日消息,據國外媒體報道,遙望夜空,你可以看到來自其他無數星系的恆星。有些星系和我們的銀河系一樣,是旋轉的藍色盤狀星系;其他則是紅色的球狀星系或畸形、團狀或介於兩者之間的星系。爲什麼會如此不同呢?事實證明,星系的形狀可以向我們透露該星系漫長一生中發生的故事。

  基本上,星系的形狀可以分成兩類:盤狀和橢圓狀。加州理工學院的理論天體物理學家卡梅倫·赫默斯說,盤狀星系,也叫旋渦星系,形狀有點像煎蛋。這些星系的中心更接近球體,像蛋黃被氣體和恆星(蛋清)包圍一樣。銀河系與距離我們最近的仙女座星系,都屬於盤狀星系。

  理論上,盤狀星系始於氫氣雲。引力將這些氣體粒子吸引到一起。當氫原子越來越接近時,雲團開始旋轉,總質量開始增加,當然它們的引力也隨之變大。最終,引力使氣體塌陷成一個旋轉的圓盤。大多數氣體位於圓盤邊緣,這裏也是恆星形成的地方。根據NASA的說法,一個多世紀前剛剛證明系外星系存在的埃德溫·哈勃,將盤狀星系稱爲晚型星系,因爲他猜測盤狀星系的形狀,意味着它們形成於宇宙歷史的後期。

  另一個橢圓星系,被哈勃稱爲早型星系,顧名思義,它的形成時間更早。在澳洲墨爾本斯威本大學研究星系演化的觀察天體物理學家羅伯特·巴塞特說,橢圓星系裏的恆星,不是像盤狀星系裏的那樣旋轉,而是更隨機地運動。橢圓星系也被認爲是星系合併的產物。巴塞特說,當兩個質量相當的星系合併時,它們各自的恆星開始在引力作用下互相拉拽,擾亂恆星的轉動,並形成更隨機的軌道。

  當然,也不是每一次合併的結果都是橢圓星系。銀河系其實也十分古老和龐大,但仍保持着圓盤形狀。銀河系通過吸收比其小得多的矮星系並從宇宙中收集自由氣體,來增加自身重量。巴塞特說,不過,和銀河系同爲盤狀星系的仙女座星系正直奔着我們的銀河系而來。所以,或許幾十億年之後,這兩個旋渦星系可能會合並,然後每個星系的星盤將抵消對方的旋轉,創造出一個更加隨機的橢圓星系。

  這些合併不會在一瞬間完成。兩個星系的合併可能需要數億甚至數十億年的時間。事實上,一些正在進行中的星系合併速度是如此之緩慢,以至於從我們的角度看上去,它們彷彿是靜止的一般。巴塞特說:“它們基本上處於完全相同的狀態,相對整個人類文明而言,幾乎沒有改變。”哈勃將這些星系另歸爲一類——不規則星系。觀察這些不規則星系,“你會發現它們一般處於混亂狀態,由多個部分組成,”巴塞特說,“不規則星系看起來就像是大型火車殘骸一般。”

這個星系被稱爲Mrk 820,是一個透鏡狀星系。Mrk 820周圍有許多其他類型的星系,從橢圓星系到旋渦星系等等。這個星系被稱爲Mrk 820,是一個透鏡狀星系。Mrk 820周圍有許多其他類型的星系,從橢圓星系到旋渦星系等等。

  最後是一種不太常見的形狀:透鏡狀星系。透鏡狀星系彷彿是橢圓星系和旋渦星系之間的混合體。巴塞特說,可能,當盤狀星系耗盡自己的所有氣體,並且不能再形成任何新的恆星時,現有恆星之間開始相互作用。它們之間的引力拉拽,形成一個看起來像小扁豆的形狀——樣子有點像橢圓,但仍是旋轉的圓盤星系。

  巴塞特說,到目前爲止,科學家瞭解的有關星系以及其3D形狀的信息,都是使用數千個2D圖像以及依賴其他屬性(如星系顏色和運動)推斷而來的。

  例如,藍色的盤狀星系更加年輕一點。藍色的恆星一般也更大,燃燒更快、更熱(藍光頻率更高,也因此比紅光更具活力)。與此同時,橢圓星系中有大量古老的恆星(也叫紅矮星),這些古老的恆星燃燒就沒那麼快或者那麼熾熱。

  赫默斯說,儘管我們對圍繞我們的巨大天體結構已經有不少了解,但仍然有很多我們不知道的地方,等我們着去探索。“星系的形成和演化是天文學和天體物理學領域最大的開放問題之一,”他說。(勻琳)

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