河外星系探秘

第三节　河外星系探秘

20世纪20年代，美国天文学家哈勃在仙女座大星云中发现了一种叫做“造父变星”的天体，从而计算出星云的距离，由此便断定此天体是银河系以外的天体系统，就将它们称为“河外星系”。

“河外星系”，简言之，就是位于银河系之外的由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成的天体系统。目前已发现的“河外星系”大约有10亿个。人们估计“河外星系”的总数在千亿个以上，如同辽阔海洋中星罗棋布的岛屿，因此也被称为“宇宙岛”。

河外星系

关于“河外星系”的发现，可追溯到两百多年前。从1885年起，人们在仙女座大星云里陆陆续续地发现了许多新星，由此便推断，仙女座星云不是一团通常的、被动地反射光线的尘埃气体云，而是由许许多多恒星构成的系统，且恒星的数目极大，只有在这种条件下，才有可能再出现那么多的新星。如果假设这些新星最亮时的亮度和在银河系中找到的其他新星的亮度一样，那就可以大致推断出仙女座大星云距离我们十分遥远，超出已知的银河系范围。但是当时用新星来测定的距离并不可靠，直到1924年，美国天文学家哈勃用当时世界上最大的2.4米口径的望远镜在仙女座大星云的边缘找到了被称为“量天尺”的“造父变星”后，他利用“造父变星”的光变周期和光度的对应关系，测定出了仙女座星云的准确距离，这个数据证明了仙女星云确实是在银河系之外，是一个巨大、独立的恒星集团。仙女星云因此改称仙女星系。

从“河外星系”的发现，反观银河系，它仅仅是一个普通的星系，是千亿星系家族中的一员，是宇宙海洋中的一个小岛，是无限宇宙中很小很小的一部分。

“河外星系”在宇宙空间的总体分布是各个方向都一样，近于均匀。但从小尺度看，星系的分布又是不均匀的，与恒星的分布一样，有成团聚集的倾向，大麦哲伦星系和小麦哲伦星系组成双重星系，与此同时，它们又和银河系组成三重星系。另外还有仙女座大星系等构成了本星系群。

仙女座大星系

1926年，哈勃根据“河外星系”外形特征，将“河外星系”分为椭圆星系、旋涡星系和不规则星系等。椭圆星系的大小差异很大，直径在3300多光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2．9万光年之间。而关于“河外星系”的质量，一般是在太阳质量的100万至10000亿倍之间。其中，椭圆星系的质量差异很大，大小质量相差竟达1亿倍。相比之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。

“河外星系”内的恒星在运动，星系本身也在自转，星系整体空间同样也是在运动的。因此星系会出现红移现象。所谓星系的红移现象，就是在星系的光谱观测中，某一谱线向红端的位移。根据物理学中的多普勒效应，红移表明被观测的天体在空间视线方向上正在远离我们而去。1929年，哈勃发现星系红移量与星系离我们的距离成正比，即距离越远，其红移量就越大。这就是著名的“哈勃定律”。它是大爆炸宇宙学的实测依据。

作为庞大的天体系统来说，“河外星系”也有其形成、发展到衰亡的演化过程。从“河外星系”的椭圆星系、旋涡星系和不规则星系这一形态序列来看，这种形态上的差异是否代表着它们演化的不同阶段呢？若答案是肯定的话，那么谁属青年？谁是中年？谁又算老年？对此，现在尚未有结论，仍处于探索之中。

(上图)椭圆星系

(下图)旋涡星系