星系的韵律

星系的韵律

像M87那样的天体（前不久HST在其中发现存在大黑洞的证据），在距离地球几百万光年之外还有很多。它们远离我们银河系的周围，因而是不属于银河系的天体，完完全全是独立的星系。

有趣的是，只是在近代，天文学家才知道在银河系之外还存在着其他星系。过去的天文学家们对我们今天知道是星系的天体，他们认为是气体云，叫做星云。认为这些星云位于银河系的边界以内。通过望远镜可以看到这些朦朦胧胧、形态和大小各异的星云散布在整个天空。

直到本世纪20年代，年轻的天文学家哈勃测定出这些“星云”的距离时，才证明它们不可能是我们星系领域内的天体。在两次世界大战之间，哈勃利用威尔逊山上的胡克望远镜测定并绘制出许多这类星云在天空的位置。在计算它们距离我们多远时，哈勃应用了叫做造父变星的技术。

造父变星具有在天文测量领域内所希望的特性，它们的光输出量周期性地增减，其变化率与它们的绝对亮度有关。测量其光变周期，便可计算出一颗造父变星的绝对亮度。然后将它的绝对亮度与视亮度做比较便可得出它距离我们有多远。因此，在天文学上常称造父变星为“标准烛光”；它们的可预见的光输出量使得它们成为出色的距离指示器。

打个比喻，我们可以想像站在一条长通风回廊的一头，回廊里排列着许多闪烁的火把——每个火把发出同量的光。突然间，所有火把，除一个外，被一阵风刮灭了。将剩下的唯一火把的亮度与众火把的标准亮度相比较，便可计算出这个仍在燃烧的火把的距离。同理，天文学家用造父变星的亮度来测定它们的距离。

哈勃将造父变星方法应用到那时称做仙女座大星云的一个旋涡状天体。1924年，他在该星云中发现了一打造父变星，并利用这些变星的光变特性测定它们的距离。其结果是，仙女座大星云距离我们约为100万光年，10倍于我们银河系的直径。这样，哈勃就证明了仙女座大星云必定比过去所认为的远得多，从而也大得多。重新估算它的大小，哈勃计算出它具有星系般的尺寸。由于哈勃的工作，我们将仙女座大星云考虑为离我们最近的在大小和外形都和我们银河系一样的星系。

还有许多比仙女座大星云为小，但却距我们较近的小星系。长期以来，我们便相信有两个分别叫做大、小麦哲伦云的结构是最靠近银河系的“岛宇宙”。大麦哲伦云，两个中较近的一个，是一个小的不规则星系，距离我们约17万光年。它和小麦哲伦云都是我们的卫星系，由于引力作用被银河系束缚住，犹如狗被皮带缚住一样。

1994年，剑桥大学的天文学家伊巴塔（RodrigoIbata）、欧文（MikeIrwin）和吉尔摩（GerryGilmore）用在澳大利亚的施密特望远镜发现了一个比麦哲伦云还要近的小星系。因其位于人马星座，故被称为人马座矮星系，距银河系中心只有5万光年。由于它靠我们太近，正在向银河系下落并将在几亿年内被银河系吞食掉。

这一近邻星系为什么不能较早地被发现呢？由于此矮星系对太阳系而言位于我们银河系核球的另一侧，在核球中存在着大量的极大质量的恒星，它们隐藏在厚厚的星际尘埃和气体的迷雾内。因此，位于这一拥挤天区那一边的任何天体就很难被发现了。

为了分辨出这个新的小星系，科学家们在望远镜的终端安装了多通道光纤摄谱仪。该仪器可通过测量远方恒星光谱线的频率位移（频移属多普勒效应，在第六章中我们将讨论这个效应）来确定这些恒星的视向速度（离开地球远去的速度）。

剑桥小组用上述装置测定了银河系核球内100多万颗恒星的速度。在这些恒星中，一群约100颗星看来它们的运动是一致的。加之，这同一群星显得具有同样的基本组成，天文学家们从这些数据得出结论，认为它们不属于银河系，而是一个新的星系——人马座矮星系中的星。

我们已经提到过一些不同类型的星系：旋涡的、不规则的和矮星系。前两类是就其形状而言，而第三类则是按其大小来说的。因此，可以有矮旋涡星系和矮不规则星系，也有巨旋涡星系和巨不规则星系。旋涡星系的特征是一个厚中心核球被一个车轮状的盘包围着。它们含有各种年龄的恒星——年轻的星族Ⅰ恒星和年老的星族Ⅱ恒星。仙女星系（有时仍称其为仙女座大星云）是这类星系中个头较大的一个。