螺旋星系

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風車星系(也稱為M101或NGC 5457)是螺旋星系的例子

螺旋星系(Spiral Galaxy)是由大量氣體、塵埃和又熱又亮的恆星所形成,有旋臂結構的扁平狀星系,有下列结构特征:

螺旋星系的名稱來自由核球向外成對數螺旋在星系盤內延展,並有恆星形成的明亮螺旋臂。雖然有時很難辨明,例如螺旋臂有叢生的絮結時,但螺旋臂相對的可以區分出有星系盤結構卻沒有螺旋臂的透鏡星系

螺旋星系的星系盤外通常會有龐大的球形星系暈包圍著,其中主要的成員是年老的第二星族恆星,也有許多被聚集在環繞著星系核的球狀星團內。

我們的星系,銀河系,長久以來都被認為是螺旋星系,以哈柏分類法歸類為Sbc,但最近來自史匹哲太空望遠鏡的觀測卻顯示應該是棒旋星系,重新分類為SBb。

螺旋結構的起源[编辑]

贝蒂尔·林德布拉德是研究螺旋臂形成的先驅,他意識到恆星要恆久保持螺旋臂的形狀會遭遇到"纏繞困境"而難以維持住,因為星系盤中天體的環繞速度會隨著至中心的距離而變化,一條向外輻射出的臂(像車輪的輻條)很快就會因為星系的自轉彎成弧線。星系只要自轉幾周之後,螺旋臂的曲率就會增加至緊緊纏繞著星系的核球。但觀測到的卻不是如此。

螺旋星系的螺旋臂解釋圖。

第一個令人可以接受的理論是林家翘徐遐生兩人在1964年發明的,他們建議螺旋臂只是螺旋密度波的顯示。他們假設恆星在細長的橢圓軌道上並且原來的軌道方向是互有關聯的,也就是說,橢圓以很平順的方式隨著與核心距離的增加逐漸改變了他們的方向。這就是圖中所說明的,很清楚的觀察到橢圓軌道在某些區域緊密結合在一起的「現象」就是螺旋臂。因此恆星並不是永遠保持在我們現在所看見的位置,他們只是在軌道上移動時經過螺旋臂。

二擇一的另一個被推薦的假說是星系的運動造成恆星陷入波浪中,因為形成時最亮的恆星也會最快死亡,便會在波的後方形成黑暗的區域,因而使得波被看見。

結構[编辑]

螺旋臂[编辑]

螺旋臂是由星系的核心延伸出來的漩渦和短棒組成的區域。這些長且薄的區域類似漩渦,此種星系也因此而得名。

螺旋臂的存在曾經令科學家大惑不解,因為在星系旋轉時,星系最外圍(邊緣)的恆星運動得比接近中心的恆星更快。事實上,螺旋臂並不是恆星運動造成的結果,但是密度波會導致恆星形成。因此,螺旋臂因為有年輕的恆星而顯得明亮(並且本來質量大、明亮的恆星存活的時間不長),不是因為恆星的運動造成螺旋臂。

星系核球[编辑]

核球是巨大的,由恆星緊緊的包裹而成的集團,普遍的存在於絕大多數螺旋星系的中心。

螺旋星系的核球通常由第二星族的恆星組成,又小、又紅也較老。這是因為這些恆星全都是與星系同時誕生的,都已經有數十億的年齡,只有小的紅色星能活的如此久。

許多核球被認為在核心有超重黑洞寄宿著,這些黑洞雖從未被直接觀察到,但許多都能間接的証明存在。

一些核球有第一星族的恆星,藍色、年輕的恆星,或是兩者混合在一起,雖然離完全了解還有很長的距離,通常都認為這是與其他星系產生交互作用的証明,例如星系吞噬,將新的氣體送到中心並且造成恆星的形成。

核球有些特性與橢圓星系相似(縮減至較低的質量和光度)。

星系的扁球體[编辑]

螺旋星系中大多數的恆星,不是緊挨著星系盤唯一的平面,就是圍繞著星系的核心(核球)在常規的軌道上運行,再不就是聚在扁球體星系的扁球體上繞著星系核心轉。

然而,這些形成的扁球暈星系扁球體,都朝向星系的中心集中。對這些星群的軌道仍有爭議,他們的方向有順時針也有逆時針,或許併合著高傾斜角的軌道,或是在不規則的軌道上運行,不一而足。暈中的恆星或許是來自外面的,或是因為星系吞噬而來自其他的星系。例如,人馬座矮橢球星系銀河系正在進行星系吞噬的對象,觀測顯示銀暈中的一些恆星就來自這個星系的扁球體。

不同於星系盤,星系暈中的星際塵埃似乎是自由的,進一步的比對,暈中的恆星都是第二星族的,非常老,金屬含量也遠比在星系盤中的親戚第一星族的低(比較像核球的)。星系暈中也有許多的球狀星團

暈中的星在運行中偶爾也會穿越過星系盤,一些在太陽附近的紅矮星就被認為是屬於星系暈的成員,例如卡普坦星Groombridge 1830。由於他們環繞星系中心的運動是不規則的,這些恆星經常會呈現出異常的自行現象。

例子[编辑]

相關條目[编辑]

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