关于星系的演化的三个阶段

2.宇宙往事——人们对星系形成的认识

随着人们对宇宙星系的深入研究和逐步认识，关于星系的演化过程，现在最流行的一种观点是“宇宙大爆炸理论”。这个理论已经成形，并被人们所接受。

想象中的宇宙大爆炸图

按照宇宙大爆炸理论，第一代星系大概形成于大爆炸发生后十亿年。在宇宙诞生的最初瞬间，有一次原始能量的爆发。随着宇宙的膨胀和冷却，引力开始发挥作用，然后，幼年宇宙进入一个称为“暴涨”的短暂阶段。原始能量分布中的微小涨落随着宇宙的暴涨也从微观尺度急剧放大，从而形成了一些“沟”，星系团就是沿着这些“沟”形成的。

随着暴涨的转瞬即逝，宇宙又回复到通常的膨胀速率。在宇宙诞生后的第一秒钟，随着宇宙的持续膨胀冷却，在能量较为稠密的区域，大量质子、中子和电子从背景能量中凝聚出来。一百秒后，质子和中子开始结合成氦原子核。在不到两分钟的时间内，构成自然界的所有原子的成分就都产生出来了。大约再经过30万年，宇宙就已冷却到氢原子核和氦原子核足以俘获电子而形成原子了。这些原子在引力作用下缓慢地聚集成巨大的纤维状的云。不久，星系就在其中形成了。

大爆炸发生过后10亿年，氢云和氦云开始在引力作用下集结成团。随着云团的成长，初生的星系即原星系开始形成。那时的宇宙较小，各个原星系之间靠得比较近，因此相互作用很强。于是，在较稀薄较大的云中凝聚出一些较小的云，而其余部分则被邻近的云所吞并。

巨大的氢云团

同时，原星系由于氢和氦的不断落入而逐渐增大。原星系的质量变得越大，它们吸引的气体也就越多。一个个云团各自的运动加上它们之间的相互作用，最终使得原星系开始缓慢自转。这些云团在引力的作用下进一步坍缩，一些自转较快的云团形成了盘状，其余的大致成为椭球形。这些原始的星系在获得了足够的物质后，便在其中开始形成恒星。星系成群地聚集在一起，镶嵌在宇宙空间浩瀚的气体云中。这样的星系团和星系际气体伸展成纤维状的结构，长度可以达到数亿光年。如此大尺度的星系的群集在广阔的空间呈现为球形。

暗星云

关于宇宙星系数十亿年来的形成演变理论，近来出现了一个全新说法：星系事实上是由大量的低温气流相互碰撞融合而成的。这一观点与此前学界的主流观点大相径庭，仍有待于科学家进一步研究论证。

以往天文界公认的星系演化理论模式认为，星系的形成在一定程度上需借助更为古老的恒星团相互碰撞、混合、吞噬。冷暗物质能吸引足够的尘埃和气体，使自身结构依层级增长，而在连续和逐级增长的过程中，少量的物质先塌缩和合并在一起，再通过吞并附近的星系不断演变，融合成越来越巨大的结构，形成宇宙中的大型星系。根据该理论，这种融合演化的过程在初始时非常缓慢，但在体积增大之后，其速度会剧增。

到目前为止,星系的演化还是一个没有解决的问题。

知识小百科

宇宙演化的三个阶段

科学家们通过多年对宇宙的探测和研究发现，宇宙在漫长的演化过程中经历了三个重要阶段。

第一个阶段：是宇宙的极早期“太初第一秒”。这个阶段的时间特别短，短到以秒来计。宇宙处于一种极高温、高密的状态，除氢核——质子外，没有任何别的化学元素，只由质子、中子、电子、光子等基本粒子混合而成。随着宇宙迅速膨胀，温度急速下降。

第二个阶段：大约经历了数千年，是化学元素形成阶段。此时宇宙间的物质主要是氦、氢等比较轻的原子核和质子、电子、光子等，光辐射很强，但没有星体存在。整个宇宙体系不断膨胀，温度很快下降。

原子核和质子

第三个阶段：是宇宙形成的主体阶段，至今我们仍生活在这一阶段中。宇宙继续膨胀，温度不断降低。宇宙先后形成了各级天体：宇宙间的气态物质逐渐凝聚成星云，并逐渐演化成星系、恒星和行星，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天所看到的五彩缤纷的星空世界。