星系家族的成员

第三节　星系家族的成员

如果有朝一日我们能像电影《星球大战》中那样在各星系间来来回回地穿梭旅行，那么当我们在远离银河系的太空世界看我们的银河系时，就会发现银河系只是宇宙中一个普通的星系，就像其他几千亿个星系一样，这几千亿个星系散布在广阔的宇宙空间，就像飘浮在大海中的岛屿，所以有人也将星系称作“宇宙岛”，距离我们地球最近的两个星系是大小麦哲伦星云。它们是著名葡萄牙航海家麦哲伦在航行到南半球时所发现的，在北半球见不到它们。其中大麦哲伦星云距地球16万光年，小麦哲伦星云距地球19万光年。著名的仙女座大星云距我们有200万光年，它的大小和质量都比银河系大一倍以上。

通过对许多河外星系的深入研究发现，许多星系在总体结构上与我们银河系是相似的。对此，著名的美国天体物理学家加莫夫说过：“如果在仙女座大星云数以亿计的恒星当中，有一颗恒星所属的行星上有‘人类’存在，那么他们看到我们银河系的形状，就和我们看到他们那个星系的形状一样。对此，天文学家们已没有什么怀疑了。”

从那几张用大望远镜拍摄的星系照片中可以看出，星系有各种各样的形状。有的呈圆形，中间厚边缘薄，像一个巨大的透镜；有的伸出几条长长的旋臂，像水中的漩涡；还有的呈椭圆状，天文学家们根据星系的特征将其分类，哈勃根据星系的形态，将其分为椭圆星系（用E表示）：漩涡星系（用S表示），不规则星系（用Irr表示）。后来又将其细分为透镜、椭圆、涡旋、棒旋和不规则五大类，当时发现的大多数星系均可纳入这几类。但后来，随着照相循天技术的进步，人们发现有些星系无法纳入哈勃的分类体系，所以有人提出了其他分类方法。如根据旋臂状态和绝对亮度来分的范登堡系统，根据形态、亮度、核、尘埃、聚变等特征来分的摩根系统，根据星系核的活动来分的阿姆楚巴米扬系统。

除此之外，按星系的质量可把星系划分为矮星系、巨星系和超巨星系几类。质量从几百万到几十亿倍太阳质量的，只能算星系中的小弟弟，我们称之为矮星系。质量从一百亿到一千亿倍太阳质量的，称巨星系，再大的就称作超巨星系了。

星系在宇宙空间大尺度内总体上是分布均匀的。全天亮于20等的星系有2000万个，平均像月球那么大一块天区就有100个，如果观测到23等，则星系总数可达10亿个以上。

但是星系在相对较小的尺度内并不是均匀的，它们常以集团形式存在。这种星系集团有二重、三重及多重等形式。统计表明，大约有半数以上的星系组成双重或多重星系，而这种多重结构又有进一步构成更大的星系群。例如，大、小麦哲伦星云属于双重星系，加上银河系则成了三重；这一三重星系又进而与玉夫星系等近距星系构成多重星系，而这一多重星系又与以仙女星云为中心的另一个多重星系构成星系群，称为“本星系群”。比星系群更大的星系则称为星系团。

从尺度上来说，星系的约为数万到十几万光年，多重星系的为几十万光年，而星系团的尺度则是500万光年。

同一星系团内的星系之间并非孤立的，它们彼此之间有一定的力学联系，到目前为止，已发现的这种星系团已达上万个，距离达10亿光年之遥，星系团大小差异很大。小的如本星系团，只有银河系、仙女星系等四十几个星系；而大的则有上千个明亮的星系，如后发座星系团。

所有星系团都在不停地运动。它们的运动特征有两个：①星系团整体的视向速度；②星系团成员星系之间的速度弥散度。观测表明，几乎所有的星系团都在离我们远去，并且距离越远，远离我们的速度越大。这就是著名的哈勃定律。例如，离我们约二千万光年的室女星系团，以每秒约1200公里的速度离我们远去；而距我们30亿光年的长蛇座Ⅱ星系团远离我们的速度达60000公里/秒。

由若干个星系团聚集在一起构成的更高一级天体系统称作超星系团。超星系团的质量约为10¹⁵—10¹⁷太阳质量，通常一个超星系团的成员只有2—3个星系团，拥有几十个星系团的超星系团是不多的。超星系团的尺度一般为几千万至1亿光年，它内部各星集团间的相互作用比星系团内部星系之间的小得多，因而有人认为，超星系团可能是一个巨大的不稳定物质系统。它的存在，表明宇宙中的物质至少在1亿光年的尺度内是不均匀的。

大多数人把我们目前观测所及的宇宙部分称为总星系。它的尺度有200亿光年。总星系的物质分布和运动是各向同性，即是均匀分布的。总星系中物质含量最多的是氢，其次是氦。总星系中所有天体谱线均有不同程度的红移，这表明总星系团在不停地膨胀，就像一个吹胀的大气球。有人以为这是由于宇宙起源于一次大爆炸。如果真是这样，那在宇宙中某个地方应有一个巨大的空洞。在最近，天文学家们用特殊的方法找到了一个巨洞，直径达三亿光年，这是对大爆炸理论的强有力支持。

看到这里，你也许会想起前面曾提到的德国天文学家朗伯格提出的无限阶梯式宇宙模型，从夸克原子核的结构，到地月系、太阳系以至超星系团、总星系，似乎正是按照这一阶梯模型构成的。那你会问，总星系以上和夸克以下的台阶是什么样的呢？这个问题现在已有了种种假说，但没有一个人能真正地回答。也许不久的将来。我们会弄清所有这些问题，并且第一个弄清它们的，或许就是你。