星系、星云和银河的介绍

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星系

当遥望星空时,横贯天际、蔚为壮观的银河总能让人们欣然神往,思绪万千.仔细观察的话,我们也能看出银河实际上是由许许多多颗星星所组成的.在天文学中,我们把这种由千百亿颗恒星以及分布在它们之间的星际气体、宇宙尘埃等物质构成的,占据了成千上万亿光年空间距离的天体系统叫做“星系”.我们的太阳就是银河系中普通的一颗恒星.
银河并不是宇宙中唯一的星系：通过各种方法,人们已经观察到的星系已经有好几万个了!不过,由于距离太遥远,它们看起来远不如银河那么壮丽.借助望远镜,它们看起来还只像朦胧的云雾.离咱们银河系最近的星系——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云,距离我们银河系也有十几万光年.一般地,我们把除银河以外的星系,统称为“河外星系”.
星系在早期曾被归到星云中,直到1924年,在准确测定了仙女座星云（现应严格称为“仙女座河外星系”）的距离后,星系的存在才正式确立.
星系的形状是多种多样的.我们可以粗略地划分出椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系等五种来.星系在太空中的分布也并不是均匀的,往往聚集成团.少的三两成群,多的则可能好几百个聚在一起.人们又把这种集团叫做“星系团”.
星系和它内部的恒星都在运动中.我们都知道地球绕着太阳旋转,同时太阳也在绕银河系的中心运动,而同时银河系作为一个整体,本身也在运动着.在星系内部,恒星运动的方式有两种：它一面绕着星系的核心旋转,与此同时还在一定的范围内随机地运动（科学家称之为“弥散运动”）.
星系的起源和演化,与宇宙诞生早期的演化密切相关.一般看法认为：当宇宙从猛烈的爆发中产生时,大量的物质被抛射到空间中.形成宇宙中的“气体云”.这些气体云本身处在平衡之中,但是在某种作用下,平衡被打破了,物质聚集在一起,质量高达今天太阳质量的上千亿倍!这些物质团后来在运动中分裂开,并最终形成无数颗恒星.这样,原始的星系就形成了.一般认为星系形成的时期在一百亿年前左右.
而关于星系的演化,历史上一度曾把星系形态的序列当成演化的序列,即认为星系从椭圆形开始,再逐渐发展成透镜型、漩涡型、棒旋型,最后变成不规则型.这种观点今天已基本上被推翻.目前的看法认为这一过程与恒星形成的力学机理相关,但也仍然停留在假说的阶段.
星云
星云 (Nebula) 包含了除行星和彗星外的几乎所有延展型天体.星云 (Nebula) 英语词根的原意为“云”.我们有时将星系、各种星团及宇宙空间中各种类型的尘埃和气体都称为星云.
当我们提到宇宙空间时,我们往往会想到那里是一无所有的、黑暗寂静的真空.其实,这不完全对.恒星之间广阔无垠的空间也许是寂静的,但远不是真正的“真空”,而是存在着各种各样的物质.这些物质包括星际气体、尘埃和粒子流等,人们把它们叫做“星际物质”.
星际物质与天体的演化有着密切的联系.观测证实,星际气体主要由氢和氦两种元素构成,这跟恒星的成分是一样的.人们甚至猜想,恒星是由星际气体“凝结”而成的.星际尘埃是一些很小的固态物质,成分包括碳合物、氧化物等.
星际物质在宇宙空间的分布并不均匀.在引力作用下,某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来,形成云雾状.人们形象地把它们叫做“星云”.按照形态,银河系中的星云可以分为弥漫星云、行星状星云等几种.
弥漫星云正如它的名称一样,没有明显的边界,常常呈不规则形状.它们的直径在几十光年左右,密度平均为每立方厘米10-100个原子（事实上这比实验室里得到的真空要低得多）.它们主要分布在银道面（HOTKEY）附近.比较著名的弥漫星云有猎户座大星云、马头星云等.
行星状星云的样子有点像吐的烟圈,中心是空的,而且往往有一颗很亮的恒星.恒星不断向外抛射物质,形成星云.可见,行星状星云是恒星晚年演化的结果.比较著名的有宝瓶座耳轮状星云和天琴座环状星云.
下面列几种星云
1.暗星云
明亮的弥漫星云之所以明亮,是因为有一颗或几颗亮星的照耀.如果气体尘埃星云附近没有亮星,则星云将是黑暗的,即为暗星云.
暗星云由于它既不发光,也没有光供它反射,但是将吸收和散射来自它后面的光线,因此可以在恒星密集的银河中以及明亮的弥漫星云的衬托下发现.
2.超新星遗迹
超新星遗迹也是一类与弥漫星云性质完全不同的星云,它们是超新星爆发后抛出的气体形成的.与行星状星云一样,这类星云的体积也在膨胀之中,最后也趋于消散.
最有名超新星遗迹是金牛星座中的蟹状星云.它是由一颗在1054年爆发的银河系内的超新星留下的遗迹.在这个星云中央已发现有一颗中子星,但因为中子星体积非常小,用光学望远镜不能看到.它是因为它有脉冲式的无线电波辐射而发现的,并在理论上确定为中子星.
3.弥漫星云
弥漫星云是星际介质集中在一颗或几颗亮星周围而造成的亮星云,这些亮星都是形成不久的年青恒星.弥漫星云呈现为不规则的形状,犹如天空中的云彩,但是它们一般都得使用望远镜才能观测到,很多只有用天体照相机作长时间曝光才能显示出它们的美貌.
4.行星状星云
行星状星云呈圆形、扁圆形或环形,有些与大行星很相像,因而得名.这类星云与弥漫星云在性质上完全不同,它们是如太阳差不多质量的恒星演化到晚期,核反应停止后,走向死亡时的产物.这类星云的体积在膨胀之中,最后趋于消散.在行星状星云的中央,都有一颗高温恒星,称为行星状星云的中央星.这是正在演化成白矮星的恒星.
星云
星云是由宇宙中的尘埃及气体所形成的,其主要成分是氢气.简单来说,可分为四类：发射星云、反射星云、暗黑星云及行星状星云.
发射星云
发射星云是受到附近炽热光量的恒星激发而发光的,这些恒星所发出的紫外线会电离星云内的氢气（Hii regions）,令到它们发光.在天空中有很多为人熟悉的发射星云,如M42猎户座大星云,其目视星等为4等,肉眼可见.它距离我们1600光年,而直径为30光年.利用小口径望远镜已能轻易观测得到气状的情况以及位於其中心部分的四合星（利用大口径望远镜可看到六颗）,这四合星是在猎户座大星云中心形成的.
反射星云
反射星云与呈红色的发射星云不同,反射星云是靠反射附近恒星的光线而发光的,呈蓝色.反射星云的光度较暗弱,较容易观测到的例子是围绕著金牛座M45七姊妹星团的反射星云,在透明度高及无月的晚上,利用望远镜便可看到整个星团是被淡蓝色的星云包裹著的.
暗黑星云
暗黑星云本身不会发光,亦没有恒星包含其中,而它能够被发现是由於它遮挡了背景的星云或恒星的光线,从而给我们看到的.著名的几个暗黑星云如南天的煤袋星云和北天猎户座里的马头星云（B33）.马头星云更被业余的天文同好视为目视深空天体观测之终极.本港观测过马头星云的天文同好不超过十人,原因是要看到它,非要借助大口径望远镜不可.
行星状星云
与先前提及的三类星云不同,行星状星云是恒星晚年时的产物.透过望远镜观测,大部分行星状星云呈像行星般的圆盘状,实则与行星没有任何关系.
当一颗低质量恒星步入晚年时便会膨胀成红巨星,而当膨胀至某一程度,便会再次向内塌缩,在这过程之中,部分物质会继续向外膨胀,形成气壳（即我们所说的行星状星云）,而中心则会形成白矮星.普遍行星状星云的「生命」是十分短暂的,通常这些气壳会在数万年之内便会逐渐消失.不是所有行星状星云都是呈圆面的,有些行星状星云的形状十分独特,如位於狐狸座的M27哑铃星云及英仙座中M76小哑铃星云等.
银河
银河是一个星系,它比普通的星系稍微大一些,直径大约为十万光年.银河系中至少有2000亿颗星.其中,大约400亿颗星集中在中央的核球(Bulge)上,四周缠绕着四只旋臂,由气体和尘埃物质混杂的区域.核球的直径为3000光年,呈椭球形,由年龄超过100亿年的老年星球构成.银河系的历史已经有150亿光年.
银河系的外形象一个中间厚,边缘薄的扁平盘状体.圆盘部分称为银盘(Disk),银盘的直径为10万光年,由年龄不满100亿年且重金属含量较高的星球组成.银河系的主要物质都密集在这个盘状结构里.银盘是银河系的主体,其直径约8万光年,中央厚约1万光年,边缘厚约3000～6000光年.
银盘外是由稀疏的恒星和星际物质组成一个球状体,包围着银盘,这个球状体称为银晕(Halo),银晕的直径约10万光年.银晕的外侧没有任何能用可见光看到的天体,因此被称为暗晕.
银河系的总质量相当于1400亿个太阳的质量,其中恒星的质量约占总质量的90%,星际物质约占10%.太阳系位于银河系的一只旋臂上,距离银河系的中心大约26,000光年

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