什么叫星系

什么叫星系

星系包括银河系和河外星系由几十亿至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等组成。星系大小不一，直径从几千光年至几十万光年不等，质量在太阳质量的100万～10000亿倍之间。

星系在宇宙空间的总体分布接近于均匀分布，但是从小尺度看，星系的分布又是不均匀的，有成团聚集的倾向。星系的形状多种多样，可以粗略地划分出椭圆星系、透镜星系、旋涡星系、棒旋星系和不规则星系5种。

科技名词定义

中文名称：星系英文名称：galaxy定义：通常由几亿至上万亿颗恒星以及星际物质构成、空间尺度为几千至几十万光年的天体系统。所属学科：天文学（一级学科）；星系和宇宙（二级学科）

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百科名片

恒星系或称星系，是宇宙中庞大的星星的“岛屿”，它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。到目前为止，人们已在宇宙观测到了约一千亿个星系。它们中有的离我们较近，可以清楚地观测到它们的结构；有的非常遥远，目前所知最远的星系离我们有将近一百五十亿光年。

目录

简介

特征

观测简史

星系分类

大尺度结构

形成和演化

区别和定义

星系的演化

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简介

星系一词源自于希腊文中的galaxias（γαλαξίας），参考我们的银河系，是一个包含恒星、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质，并且受到重力束缚的大质量系统。典型的星系，从只有数千万(107)颗恒星的矮星系到上兆（1012）颗恒星的椭圆星系都有，全都环绕着质量中心运转。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

历史上，星系是依据它们的型状分类的（通常指它们视觉上的形状）。最普通的是椭圆星系，有着椭圆形状的明亮外观；螺旋星系是圆盘的形状，加上弯曲尘埃的旋涡臂；形状不规则或异常的，通常都是受到邻近的其它星系影响的结果。邻近星系间的交互作用，也许会导致星系的合并，或是造成恒星大量的产生，成为所谓的星爆星系。缺乏有条理结构的小星系则会被称为不规则星系。

在可以看见的可观测宇宙中，星系的总数可能超过一千亿（1011）个以上。大部分的星系直径介于1,000至100,000秒差距，彼此间相距的距离则是百万秒差距的数量级。星系际空间（存在于星系之间的空间）充满了极稀薄的电浆，平均密度小于每立方公尺一个原子。多数的星系会组织成更大的集团，成为星系群或团，它们又为聚集成更大的超星系团。这些更大的集团通常被称为薄片或纤维，围绕在宇宙中巨大的空洞周围。

虽然我们对暗物质的了解很少，但在大部分的星系中它都占有大约90%的质量。观测的数据显示超重黑洞存在于星系的核心，即使不是全部，也占了绝大多数，它们被认为是造成一些星系有着活跃的核心的主因。银河系，我们的地球和太阳系所在的星系，看起来在核心中至少也隐藏着一个这样的物体。

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特征

星系大小差异很大。椭圆星系直径在3300光年到49万光年之间；漩涡星系直径在1.6万光年到16万光年之间；不规则星系直径大约在6500光年到2.9万光年之间。

星系的质量一般在太阳质量的100万到1兆倍之间。

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。

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观测简史

对我们自己的银河系和其它星系的调查开始于詹姆斯•毕倪和迈克尔•马黎•费尔德的报告书：星系天文学(Galacticastronomy)。

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。在1755年的一篇论文，伊曼纽尔•康德，借鉴更早期由托马斯•怀特工作完成的素描图，推测(正确的)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，就如同我们的太阳系，只是规模更为庞大。恒星聚集成盘状，我们由盘内透视的效果，将会看成一条在夜空中的光带。康德也猜想某些在夜空中看见的星云可能是独立的星系。

区分

在18世纪接近尾声时，梅西尔完成了梅西尔目录，收录了103个明亮的星云。不久之后，威廉•赫协尔也完成了收录多达5,000个星云的目录。在1845年，罗斯勋爵建造了一架新的望远镜，能够区分出椭圆星系和螺旋星系，他也在这些星云中找到了一些独立的点，为康德早先的说法提供了证据。但是，星云仍未能获得一致认同是遥远的星系，直到1920年代早期哈柏使用新的大望远镜才获得确认。哈柏分辨出螺旋星系外围中单独的恒星，并且辨认出其中有些是造父变星，因而可以估计出这些星云状天体的距离：她们的距离实在太远，以致不可能是银河系的一部分。

描述

在1936年，哈柏制定了现在被称为哈柏序列，并仍被使用的星系分类法。第一位尝

星系图

试描述银河系的形状和太阳位置的天文学家是威廉•赫协尔，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)。哈洛•夏普利使用另一种不同的方法，建立在球状星团的分布上，得到了一幅完全不同的图像：一个直径约70,000秒差距的扁平盘状，而且太阳在远离中心的位置上。但两者的分析都没有考虑到星际尘埃在银河盘面上造成的光线的吸收的量；一旦罗伯特•朱利叶斯•庄普勒在1930年经由研究疏散星团确定了这个作用之后，我们现在所认知的银河系图样就浮现出来了。 在1944年，亨德力克•赫尔斯特预言氢原子会辐射出21公分波长的微波，结果在1951年便发现来自星际氢原子的辐射线。这条辐射线允许对星系做更深入的研究，因为他不会被星际尘埃吸收，并且来自他的都卜勒位移能够映像出星系内气体的运动。这些观测导致转动的假定，分辨出在星系中心的棒状结构，配合无线电望远镜，在其它星系的氢原子也能被追踪到。在1970年，维拉•鲁宾的研究发现星系可见的总质量(恒星和气体)不能适当的说明星系中气体的转动速度。如今星系自转问题已经用于解释未能观察到的大量暗物质。

从1990年代开始，哈柏太空望远镜提高了观测的效益，尤其是，他确认了神秘的暗物质不可能是在星系中的暗弱小天体。哈柏深空，对天空的一个区域进行极长时间的曝光，提供了宇宙中可能有多达1,750亿个星系的可能证据。在不可见光的光谱侦测技术上的改进(无线电望远镜、红外线摄影机、X射线望远镜)，让人类可以见到连哈柏太空望远镜也看不见的其它星系。特别是，对天空中隐匿带（天空中被银河系遮蔽的部分）的星系巡天，揭露了相当数量的新星系。

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星系分类

星系主要分成三类：椭圆星系、螺旋星系和不规则星系。对星系类型更明确与广泛的描述会在哈柏序列的条目中叙述。因为哈柏序列是根据视觉的型态，他也许会错过某些星系的重要特征，例如恒星形成率(在星爆星系或活跃星系的核心)。

根据哈柏分类法，星系的类型E表示椭圆星系，S是螺旋星系，SB是棒旋星系。

椭圆星系

哈柏分类法根据椭圆星系椭率的估计进行分类，从E0，接近圆形的，到E7，非常瘦长的。这些星系，不论视线的角度是如何，都有着椭圆形的外观。她们看似没有任何的结构，而且相对来说星际物质的成分也很少。通常这些星系会有少量的疏散星团和少量新形成的恒星，取而代之的是老年的，与以各种不同方向环绕星系的中心，已经成熟的恒星为主。她们的一些性质类似小了许多的球状星团。

“哈勃深空”照片

大部分的星系都是椭圆星系，许多椭圆星系相信是经由星系的交互作用，碰撞或是合并，产生的。她们可以长成极大的体积(与螺旋星系比较)而且巨大的椭圆星系经常出现在星系群的中心区域。星爆星系是星系碰撞后的结果，可能导致巨大椭圆星系的形成。

类型

椭圆星系分为七种类型，按星系椭圆的扁率从小到大分别用E0-E7表示，最大值7是任意确定的。该分类法只限于从地球上所见的星系外形，原因是很难确定椭圆星系在空间中的角度。

不规则星系没有一定的形状，而且含有更多的尘埃和气体，用Irr表示。另有一类用S0表示的透镜型星系，表示介于椭圆星系和旋涡星系之间的过渡阶段的星系。

属E0型椭圆星系的NGC4552。该星系位于室女座。

NGC4486，同样位于室女座，属E1型椭圆星系。

NGC4479属于E4型椭圆星系，位于室女座。

NGC205椭圆星系，属于E6型，位于仙女座。

位于六分仪座的NGC3115，属E7型椭圆星系，也有把它归为S0型的。

螺旋星系

在螺旋星系，螺旋臂的形状近似对数螺线，在理论上显示这是大量恒星一致转动造成的一种干扰模式。像恒星一样，螺旋臂也绕着中心旋转，但是旋转的角速度并不是常数，这意味着恒星会穿越过螺旋臂，螺旋臂则是高密度区或是密度波。当恒星进入螺旋臂，他们会减速，因而创造出更高的密度；这就类似波将在高速公路上的车速延缓一样。螺旋臂能被看见，是因为高密度促使恒星在此处诞生，因而螺旋臂上有许多明亮和年轻的恒星。

我们自己的星系，银河系，有时就简称为银河，是一个有巨大星系盘的棒旋星系，直径大约三万秒差距或是十万光年，厚度则约为三千光年；拥有约三千亿颗恒星(3×1011)和大约六千亿颗太阳的质量。

旋涡星系

(Spiral Galaxy, S-type Galaxy) 具有旋涡结构的河外星系称为旋涡星系，在哈勃的星系分类中用S代表．螺旋星系的螺旋形状，最早是在1845年观测猎犬座星系M51时发现的．螺旋星系的中心区域为透镜状，周围围绕着扁平的圆盘．从隆起的核球两端延伸出若干条螺线状旋臂，叠加在星系盘上．螺旋星系可分为正常漩涡星系和棒旋星系两种．按哈勃分类，正常漩涡星系又分为 a、b、c三种次型：Sa型中心区大，稀疏地分布着紧卷旋臂；Sb型中心区较小，旋臂较大并较开展；Sc型中心区为小亮核，旋臂大而松弛。除了旋臂上集聚高光度O、B型星、超巨星、电离氢区外,同时还有大量的尘埃和气体分布在星系盘上。从侧面看在主平面上呈现为一条窄的尘埃带，有明显的消光现象。漩涡星系通常有一个笼罩整体的、结构稀疏的晕，叫做星系晕。其中主要是星族Ⅱ天体，其典型代表是球状星团。一个中等质量的漩涡星系往往有100~300个球状星团。随机地散布在星系盘周围空间。在往外，可能还有更稀疏的气体球，称为星系晕。漩涡星系的质量为十亿到一万亿个太阳质量，对应的光度是绝对星等-15~-21等。直径范围是5~50Kpc。Sa型星系的总光谱型为K，Sb型为F~K, Sc型为A~F。产生总光谱的主要天体既有高光度早型星，又有高光度晚型星。星族Ⅰ天体组成星系盘和旋臂，星族Ⅱ天体主要构成星系核、星系晕和星系冕。

棒旋星系

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