书城自然天文百科知识博览
9460800000013

第13章 太阳系外的复杂天体(2)

椭圆星系:椭圆星系外形呈正圆形或椭圆形,中心亮,边缘渐暗。按外形又分为E0~E7这样8种次型。椭圆星系是河外星系的一种,呈圆球型或椭球型。中心区最亮,亮度向边缘递减,距离较近的椭圆星系,可用大型望远镜望远镜分辨出外围的成员恒星。

不规则星系:不规则星系指外形不规则,没有明显的核和旋臂,没有盘状对称结构或看不出有旋转对称性的星系,用字母Irr表示。在全天最亮星系中,不规则星系占5%。

矮星系:所有星系中最常见的就是矮星系。矮星系也是光度最弱的一类星系,因此在5万秒差距之外看不到。其绝对星等分为-8至-16等。矮星系质量只有1010太阳质量。

类星体:20世纪60年代,天文学家发现一种奇特天体,从照片看如恒星但不是恒星,光谱似行星状星云又不是星云,发出的射电(无线电波)如星系又不是星系,因此称其为“类星体”。

类星体是宇宙中最明亮的天体,比正常星系亮1000倍,直径约只有1光天。这些类星体被认为是在早期星系尚未演化至较稳定阶段时,当物质被导入主星系中心的黑洞增加“燃料”而被“点亮”。类星体具有很大的红移,显示它正以飞快的速度在远离而去。类星体离人们很远,约在几十亿光年外,可能是目前发现的最遥远天体。

耀变体:一种密度极高的高变能量源,被假定是处于寄主星系中央的超大质量黑洞。耀变体是目前已观测到的宇宙中最剧烈的天体活动现象之一。许多耀变体在喷流的数个秒差距内出现超光速运动现象,这可能由相对论性冲击波造成。

耀变体的星可分为两种:一种是高变类星体,也被称为光学剧变类星体(为类星体中的一类);一种为蝎虎座BL型天体。还有少量耀变体可能属于“过渡耀变体”类型,即兼具光学剧变类星体和蝎虎座BL型天体的某些特征。

射电星系:有明显射电辐射的星系,都可叫作射电星系。射电星系往往是星系团中最亮的成员星系,质量很大。射电星系的射电连续谱一般为幂律谱,有偏振,谱指数平均为0.75。

射电辐射具有非热性质,源于相对论性电子在磁场中运动时产生的同步加速辐射。有些射电星系的射电辐射流量和偏振常有变化。

射电星系的射电形态可分为致密型、核晕型、双瓣型、头尾型及包含多个子源的复杂型,大多为椭圆星系、巨椭圆星系和超巨椭圆星系。有些射电星系还发出强烈的红外辐射和X射线。

卫星星系:卫星星系指受引力影响而环绕另一个大星系运行的星系。在一对互绕星系中,如其中一个大于另一个,大的就是“主要的”星系,较小的就是卫星。如果两个星系几乎是一样的大,则会被称为双星系系统。大麦哲伦星系就是银河系最大的卫星星系。

星系由数量庞大的天体(如恒星、行星、星云)组成,虽然彼此之间并无直接联结,但它有个质量中心,代表所有质量的平均位置。这就像日常所有的物质都有质量中心,就是所有组成的原子质量平均所在的位置。

特殊星系:特殊星系指形态和结构不同于哈勃分类中正常星系的河外星系。该类星系的特殊性主要由星系核的活动和主星系同伴星系之间的相互扰动造成。

特殊星系根据历史情况、发现者的姓氏命名,可分为类星体、塞佛特星系、N型星系、射电星系、马卡良星系、致密星系、蝎虎座BL型天体、有多重核的星系和有环的星系等。现在已知上述各类之间有重迭、交错的情况。如马卡良星系中至少有10%可归入塞佛特星系,N型星系中有很多属于射电星系。

环星系:环星系是外观上有向环状的星系,环中包含大质量、相对较年轻且极端明亮的蓝色恒星,中央区域仅有少量且昏暗的物质。因为大部分环星系中心都很空洞,所以天文学家相信环星系是较小的星系穿越大星系的中心后形成的,这种碰撞是很少会发生恒星之间实际的碰撞,但穿越过大星系时造成的引力的扰动可能导致波动促成恒星的形成。霍格的天体是阿特·霍格在1950年发现的这种星系的一个例子。

相互作用星系:相互作用星系指互相之间相互作用的星系。假如两个或多个星系碰撞或靠得太近,它们之间会发生相互作用,其结果可能是相互作用的星系合并或形成特殊的形状和排列。

一般星系合并(尤其是原星系的合并)发生在宇宙中星系比较密集、彼此之间相互速度较慢的地方。假如相撞的两个星系之间的速度比较高,它们往往会互相之间穿过对方。有时星系也会在近距离交错而过。椭圆星系往往由盘状星系,尤其是螺旋星系合并形成。

现在的星系当中只有1%~2%的星系还在合并过程中。相互作用星系的特征,是它们间的相互作用激发星系内活动,以及本来星系内部的自转抵消引力导致的收缩平衡受到相互作用的干扰。

星系群

由于万有引力的影响,巨大的星系往往会聚集在一起,成群出现,构成星系群或星系团。而且,星系的这种“群居”习惯比恒星更甚,绝大部分星系(至少85%以上)都是出现在星系团中的。当然,这样的“部落”大小不一,包含的星系个数相差也极为悬殊。小的只有十几个或几十个,也称为星系群,比如我们银河系所在的本星系群;多的可以有几千个,甚至上万个成员星系,比如后发星系团。像这样的大部落一般都有一个或几个“首领”--巨椭圆星系,它位于团中央,四周聚集着它的“亲信”--椭圆星系或透镜星系,而旋涡星系和不规则星系则散布在更加外围的区域。通常,这些星系“部落”在空间分布上也会三五成群,形成“群落”,这就是所谓的超星系团了。

银河系便属于一个以它为中心的星系群,称本星系群,它包括仙女星系、麦哲伦星云和三角星系等约40个星系。星系团还可构成更高一级的成团结构--超星系团。本星系群即是以室女星系团为中心的包括50个左右星系团和星系群组成的本超星系团的一个成员。

星系团是比星系更大、更高一级的天体系统,星系在自成独立系统的同时,以一个成员星系的身份参加星系团的活动。一般把超过100个星系的天体系统称做星系团,100个以下的称为星系群。星系团和星系群没有本质的区别,只是数量和规模上的差别而已,它们都是以相互的引力关系而聚集在一起的。

各星系团的大小相差不是很大,就直径来说最多相差一个数量级,一般为1600万光年上下,星系团内成员星系之间的距离,大体上是百万光年或稍多些。目前已观测到的星系团总数在1万个以上,离得最远的超过70亿光年。银河系与数十个星系成团,这就是本星系群。

超星系团

超星系团是由若干个星系团聚在一起构成的更高一级的天体系统,又名二级星系团。

通常,一个本星系群就同附近的50个左右星系群和星系团构成本超星系团。超星系团大多具有扁长形,其长径约60~100百万秒差距。

超星系团的存在,说明宇宙空间的物质分布至少在100百万秒差距的尺度上是不均匀的。20世纪80年代后,天文学家发现宇宙空间中有直径达100百万秒差距的星系很少的区域,称为巨洞。超星系团同巨洞交织在一起,便构成了宇宙大尺度结构的基本图像。

本星系群所在的超星系团称为本超星系团。较近的超星系团有武仙超星系团、北冕超星系团、巨蛇-室女超星系团等。

小知识

大尺度结构

大尺度结构在物理宇宙学中是描述可观测宇宙在大范围内(典型的尺度是10亿光年)质量和光的分布特征。巡天和各种不同电磁波辐射波长的调查和描绘,特别是21厘米辐射,获得了许多宇宙结构的内容和特性。结构的组织看起来是跟随着等级制度的模型,以超星系团和丝状结构的尺度为最上层,再大的似乎就没有连续的结构了,这所指的就是伟大的结局现象。

天文学中,丝状结构是宇宙中目前已知的最大结构,一个典型的丝状结构的长度是70~150百万秒差距,这些丝状结构组成了宇宙中空洞的边界。丝状结构由星系构成;其中的一些星系又因为和其他众多星系组合的特别紧密而形成了超星系团。