星系

现在知道最近的外部星系麦哲伦星云天空中,两个片状不规则对象可见的南半球。多年来,大多数专家认为麦哲伦星云是银河系的一部分系统分开的主要流无法研究它们,因为他们的立场。(包括麦哲伦云太南从最北部高纬度地区)。此外,不规则形状的对象及其众多热蓝色恒星,星团,气体云确实让他们像南方的银河系。

美国天文学家沙普利指出,对他影响深远的工作在银河系的规模和结构,是第一个欣赏的重要性方面的麦哲伦星云螺旋星云的本质。云的距离来衡量,他的使用周期光度(P-L)发现的关系莱维特哈佛大学天文台。1912年莱维特发现脉动的时间之间有密切的相关性(光)的变化和光度(内在或绝对亮度)类的星星造父变星小麦哲伦星云。莱维特的发现,然而,并没有什么实际的价值直到夏普利制定校准脉动的绝对亮度恒星类似于造父,所谓的RR天琴座的变量。P-L关系的量化形式,他可以计算麦哲伦星云的距离,确定他们约75000光年从地球。云的意义,然而,继续躲避着科学家的时间。对他们来说,这些对象仍然似乎反常,银河系的不规则斑块,远比最初想象的但不足以解决宇宙的本质的问题。

一个不幸的误认阻碍了早期识别附近北方天空的明亮星系,仙女座星云,也被称为M31。1885年一颗明亮的星星,以前看不见的,附近出现M31的中心,成为几乎足够明亮,没有望远镜。再慢慢褪色,天文学家认为这一定是新星,“新星”,类似于临时恒星的类经常发现相对稠密的地区的银河系。如果这是这样,有人认为,那么其非凡的亮度必须表明M31不能非常遥远,当然不是本地系统外的恒星。指定年代仙女座符合术语的模式应用到恒星的亮度变化,这个所谓的新星是一个有力的论点支持的假设在银河系星云附近的对象。

到1910年,然而,有证据显示,年代仙女座可能是错误的。深M31的照片被拍摄威尔逊山天文台新近建成的152厘米(60英寸)的望远镜,天文台的天文学家,尤其是J.C.邓肯和乔治·w·Ritchey,发现模糊对象,只是解决了最长的曝光,这也似乎像新星。然而,这些对象是大约10000倍微弱仙女座。如果他们都是普通的新星,那么必须数百万光年M31,然后仙女座成为了一个困难的问题的本质。在这个巨大的总光度距离必须immense-an难以理解的输出能量的一个明星。

完成254厘米(100英寸)望远镜威尔逊山上1917年导致了一个新的对象的一系列照片,捕捉到更加微弱。更多的新星被发现在M31,主要由弥尔顿l·Humason当时助理埃德温·p·哈勃,一个真正杰出的天文学家。这些恒星的哈勃望远镜最终研究了63,他的发现证明是一个最终解决争议的(见下文仙女座星云的距离)。

同时,螺旋星云被研究和争论,银河系成为争议的话题讨论。在20世纪早期,大多数天文学家相信银河系是一片圆盘状的恒星系统太阳附近的中心和边缘沿厚轴只有大约15000光年。这一观点是基于统计证据涉及明星计数和各种宇宙objects-open的空间分布星团,变星、二元系统和云的星际气体。所有这些对象似乎瘦了几千光年的距离。

这一概念的银河系是挑战沙普利1917年,当他发布了他的研究结果球状星团。他发现,这些球对称群密集的恒星,相比更接近开放的集群不寻常的分布。在已知的开放集群都集中在银河系的亮带,球状星团是大部分缺席这些领域除了的大致方向星座射手座,有一个微弱的球状星团的浓度。沙普利的阴谋,这些恒星组合的空间分布澄清这个奇怪的事实:球状星团的中心系统巨大的近球形团clusters-lies方向,距离太阳约30000光年。沙普利认为,该中心还必须银河系的中心。球状星团,他认为,形成一个巨大的骨架在银河系的磁盘,因此该系统是非常比我们以前认为的,其总程度测量近100000光年。

沙普利成功地使第一个可靠的确定银河系的大小很大程度上利用造父和RR天琴座的明星距离指标。他的方法是基于P-L关系由莱维特和假设发现所有这些变量具有相同的P-L关系。在他看来,这种假设很可能真实的RR天琴座的明星,因为这种类型的所有变量在任何给定的球状星团表观亮度相同。如果所有RR天琴座的变量有相同的固有亮度,然后接下去表观亮度的差异必须是由于不同距离地球的距离。开发过程的最后一步确定变量的距离来计算少数这样的恒星的距离,以便校准由一个独立的方法。沙普利不能利用三角视差方法,因为没有足够近距离直接测量的变量。但是,他求助于技术设计的丹麦天文学家Ejnar Hertzsprung可以确定某些附近的场变量(即距离。,those not associated with any particular cluster) by using measurements of their适当的运动和太阳的径向速度。准确的测量变量的适当的运动根据长期的观察,与太阳的径向速度可以很快确定光谱方法。因此,主张自己的数据和采用Hertzsprung这个身体的方法,沙普利能够获得在太阳附近的造父变星的距离范围。

沙普利零点造父变星的距离尺度适用于他所研究的球状星团(60英寸)152 -厘米望远镜山威尔逊。这些集群包含RR天琴座的变量,和对这些夏普利可以从P-L以简单明了的方式计算距离的关系。对于其他球状星团距离他决定,使用亮度之间的关系,他发现的RR天琴座的明星和最亮的红色恒星的亮度。还有一些他利用明显的直径,他发现已知距离的相对统一的集群。最终结果是一个目录的69个球状星团距离,从银河系的夏普利推断他的革命模式Galaxy-one,不仅大大扩展的极限也取代了太阳的星系系统,但从其中心位置接近它的边缘。

沙普利的工作引起了天文学家问自己一些问题:现有的数据怎么能这样错了吗?为什么他们不能看到一些在射手座,该星系中心30000光年?恒星计数方法的不正确的原因直到1930年才得知,当利克天文台天文学家罗伯特·j . Trumpler,而研究疏散星团,发现星际尘埃弥漫在银河系的平面和模糊对象只有几千光年之外。这个尘埃因此呈现系统看不见的光,使它的中心出现球状星团和银河系的螺旋星云避免乐队。

沙普利相信的巨大规模的本地银河系统帮助把他在错误的一边的争论其他星系。他认为,如果银河系是如此巨大,那么螺旋星云必须撒谎。他的信念是强化了两条线的证据。其中一个已经提到了新星年代仙女座是如此明亮,表明仙女座星云肯定是只有几百光年。第二是因为一个非常奇怪的错误由美妙的一位同事在威尔逊山天文台,必须做范玛伦艾德里安。

在20世纪早期,最重要的分支之一天文学天体测量学,恒星的位置和运动的精确测量。范Maanen是该领域的权威专家之一。恒星位置的他的大部分决定都是准确的,经受住了时间的考验,但他犯了一个严重的,仍然知之甚少的错误当他追赶一个问题切向他的主要利益。在一系列的论文发表在1920年代早期,范Maanen报告他的发现和测量旋转的螺旋星云。由他人使用早期板块在152厘米(60英寸)威尔逊山望远镜以及最近的10年后,van Maanen测量的位置几个knotlike,近的图像的旋臂的一些已知最大的螺旋星云(例如,M33, M101和M51)。比较,他发现明显的变化表明一个旋转的螺旋模式的背景下,围绕恒星。在每种情况下,发生旋转,旋臂之路。旋转都是大约100000年的时间。角运动大约每年0.02弧秒。

必须做范玛伦沙普利抓住了结果表明螺旋必须附近;否则,他们的真实空间旋转速度会不可能很大。例如,如果M51的旋转速度明显每年0.02弧秒,它真正的速度将是巨大的,如果它是一个遥远的星系。假设10000000光年的距离会导致一个令人难以置信的大旋转速度为12000公里/秒,沙普利认为,如果一个更合理的速度是adopted-say, 100公里/ sec-then都小于100000光年的距离,这将使所有的螺旋在银河系内。

目前还不清楚为什么这样一个至关重要的测量错误。范Maanen重复同样的答案即使获得的措施和哈勃证实了真相的距离螺旋。然而,随后的工人,使用相同的盘子,没有找到任何旋转。在科学历史学家提出的各种假说解释了错误是两个特别合理的想法:(1)可能这样一个事实:螺旋星云看起来它们旋转(即。,y resemble familiar rotational patterns that are perceivable in nature) may have influenced the observer subconsciously, and this subtle effect manifested itself in prejudicing the delicate measurements, or (2) possibly the first set of plates was the problem. Many of these plates had been taken in an unconventional manner by Ritchey, who swung the plate holder out of the field whenever the quality of the images was temporarily poor because of大气湍流。由此产生的板块出现优秀,只暴露在非常好看到;然而,根据一些解释,图片有轻微的不对称,导致一颗很小的位移图像与nonstellar图像。这样的一个错误可能看起来像旋转如果不能识别它真的是什么。在任何情况下,必须做范玛伦的旋转是许多天文学家所接受,包括Shapley和暂时搁置进展认识到真相的星系。

星系和宇宙的规模的本质是伟大的辩论的话题,一个公共计划安排在1920年由美国国家科学院在华盛顿史密森学会特区特色被美妙前面提到的希柯蒂斯会谈,被公认为发言人的性质相反的看法螺旋星云和银河系。这种所谓的辩论常常被认为是一个革命性的新概念的例证的吸收都是科学。有时辩论相比,几个世纪前,在地球的运动(哥白尼革命);然而,尽管作为一个焦点争论地球的运动可用于定义现代争议,Shapley-Curtis辩论实际上更复杂。

仔细阅读相关的文件表明,在宇宙的规模这一更广泛的主题,两人都犯同样错误结论但reasons-namely,无法接受和理解非常大规模的东西。沙普利正确主张的基础上一个巨大的银河系P-L关系和球状星团,柯蒂斯错误地拒绝了这些证据,主张小星系系统。给定一个银河系的系统规模有限,柯蒂斯可以主张,考虑合理的螺旋星云的银河系外的性质。沙普利,另一方面,错误地拒绝了螺旋的岛宇宙理论(即。,hypothesis that there existed comparable galaxies beyond the boundaries of the Milky Way Galaxy) because he felt that such objects would surely be engulfed by the local galactic system. Furthermore, he put aside the apparent faint novae in M31, preferring to interpret S Andromeda as an ordinary nova, for otherwise that object would have been unbelievably luminous. Unfortunately for him, such phenomena—called超新星——事实上是存在的,就像几年后实现的。柯蒂斯愿意承认,可能有两类新星,然而,因为他认为银河系是小,他低估了他们之间的分歧。必须做范玛伦的旋转也进入美妙的论点:如果螺旋星云旋转太快,他们必须在银河系内他的构想。柯蒂斯,然而,提供更少的问题:即使螺旋星云旋转迅速声称,柯蒂斯的宇宙的小规模允许他们有身体上合理的速度。

Shapley-Curtis辩论发生在同一个星系宇宙的时代的结束。在短短几年里,科学世界确信夏普利大规模的银河系是正确的,同时柯蒂斯的判断是正确的,螺旋星云的本质。这些物体事实上谎言即使夏普利巨大的银河系外,他们远远超出范围的距离,1920年似乎太庞大了许多天文学家理解。

1920年代早期,哈勃发现15小的星星,不规则的对象为不同亮度的NGC 6822,他怀疑他们可能包括。相当大的努力后,他确定,11人事实上造父变星,与正常造父属性的区别在银河系和麦哲伦星云。时间从12到64天不等,他们都非常微弱,比麦哲伦同行微弱得多。不过,他们适合P-L关系被莱维特发现一样的自然。

哈勃然后大胆假设P-L关系是普遍的和派生的估计距离NGC 6822,利用夏普利最近的(1925)版本的校准的关系。这个校准是错的,因为现在是已知的,因为当时的混乱造父的本质。美妙的校准包括某些在球状星团的造父变星,随后的调查人员发现自己的微弱P-L关系。(指定的造父变星II型区别于正常的造父变星,这被称为类型。)因此,哈勃NGC 6822的距离太小了:他只有700000光年的距离计算。今天是认识到实际的距离接近2000000光年。在任何情况下,这一庞大distance-even虽然underestimated-was足以说服哈勃NGC 6822必须是远程的,独立的星系,太遥远要包括即使在银河系夏普利版的系统。从技术上讲,这微弱的星云可以被认为是第一个承认外部星系。麦哲伦星云继续被认为仅仅是银河系的附属物,和其他明亮的星云,M31, M33,仍被威尔逊山天文台的研究。尽管哈勃宣布了他发现造父M31在1924年的一次会议上,他没有完成他的研究和发布的结果明显的螺旋星系,直到五年后。

虽然有可能确定的造父变星的距离和性质NGC 6822,它的一些其他特征证实了结论,这是一个独立的、遥远的星系。哈勃发现五弥漫星云内,发光的气态云主要由电离氢组成,指定H II区域。(H代表氢和二表明,大多数是电离;相比之下,H我表示中性氢)。他发现这五个H II区域光谱就像那些在银河系system-e.g气体云。,猎户座大星云和船底座海山二星。计算他们的直径,哈勃证实弥漫星云是正常的大小,类似于当地巨大的H II区域的例子。

五其他漫射物体分辨由哈勃绝对不是气态星云。他比较了它们与球状星团(在银河系和麦哲伦星云),得出的结论是,他们太小了,微弱的正常的球状星团。相信他们是最有可能遥远的星系NGC 6822看穿,他从进一步考虑解雇他们。现代研究表明,哈勃太草率了。虽然可能不是真正的巨大的球状星团,在所有这些对象系统中的星团,可能性微弱,较小的人口,可能有点小于正常的球状星团。

荷兰天文学家Jacobus科尼利厄斯Kapteyn显示,在20世纪早期,统计技术可以用来确定太阳附近的恒星光度函数。(光度函数曲线显示有多少星星在给定体积为每个不同的恒星光度。)急于测试NGC 6822的本质,哈勃计算银河系中的恒星不同亮度限制和发现一个光度函数这颗最亮的星星。当他与Kapteyn的相比,这项协议是excellent-another表明造父给了这个距离,星系的基本性质是相当一致的。一步一步,哈勃和他同时代的堆积的证据的基本假设已经引导的天文学银河系外的宇宙,自然的一致性。通过它的大胆应用,天文学家已经从一个限制一个星系的宇宙的巨大浩瀚的空间填充数以十亿计的星系,所有宏大的规模和设计比银河系系统曾被认为是。

哈勃在1929年发表了他的划时代的论文M31,大仙女座星云。根据350年摄影板块在威尔逊山,他的研究提供了证据,M31像银河系是一个巨大的恒星系统。

因为M31的视野远远大于152 - 254厘米(60 - 100英寸)在威尔逊山的望远镜,哈勃集中在四个区域,集中在细胞核和在不同的距离沿长轴。总面积达不到一半的研究星系的大小,和其他未知的区域仍然默默无闻了50年。(现代综合光学研究M31是只有大约从1980年进行的。)

哈勃指出一个重要和令人费解的特点M31的可分解性。它的中部地区,包括细胞核和扩散核隆起,并没有解决成恒星,M31的本质之前的一个原因是难以捉摸的。然而,尤其是外沿旋臂部分解决到成群的微弱的星星,看到叠加在一个结构化的背景光。当前的理解这个事实是螺旋星系通常有中央凸起组成专门的非常古老的星星,最亮的是太微弱,可见在哈勃的盘子。直到1944年出生于德国天文学家沃尔特Baade终于解决M31的凸起。使用red-sensitive盘子和很长时间曝光,他设法发现这个老人口的最亮的红巨星。在武器存在许多年轻,明亮,热的蓝色星体,这些很容易解决。可以看到最亮的发光,即使有个中型望远镜。

哈勃望远镜最重要的发现是,M31的造父变星的人口。40 50变量检测周期从原来是普通仙王座变光星10 48天。一个清晰的关系被发现在经期和光度之间,和关系的斜率同意这些麦哲伦星云和NGC 6822。哈勃的比较表明,M31必须8.5倍远比小麦哲伦星云(SMC),这将意味着二百万光年的距离,如果距离现代SMC使用(1929年值受雇于哈勃太小了大约两倍)。显然,一个遥远的大星系M31必须。

其他特性在哈勃的论文被宣布M31人口明亮的,不规则,慢变变量。的一个次品非常聪明;它是银河系中最明亮的星星,是一个类的原型high-luminosity明星现在叫Hubble-Sandage变量,发现在许多巨型星系。八十五新星,都表现得非常像银河系,也进行了分析。哈勃估计真实发生的新星M31必须每年大约30,这一数字后来证实由美国天文学家哈尔顿c Arp系统搜索。

哈勃发现了许多星团M31,尤其是球状星团,140他最终编目。他得到了论证M31类似银河系的星系通过计算它的质量和质量密度。使用的速度测量光谱M31的内在部分的工作,他计算的基础上(来自)的造父变星的距离,M31的质量必须是太阳的35亿倍。今天天文学家们更好的数据,这表明,银河系的真实总质量必须至少100倍哈勃的价值,但即使这样价值显然表明M31是一个巨大的恒星系统。此外,哈勃的恒星密度的估计表明,外的星星手臂M31领域分布和密度一样的银河系附近的太阳系统。

这些系统表现出某些特征属性。他们有完整的旋转对称;即。,they are figures of revolution with two equal principal axes. They have a third smaller axis that is the presumed axis of rotation. The surface brightness of ellipticals at optical wavelengths decreases monotonically outward from a maximum value at the centre, following a common mathematical law of the form:

子类的椭圆星系是由明显的形状,当然不一定是他们的三维形状。指定是En,在那里n是一个整数定义的

尽管上面所引的标准是普遍接受,目前高质量的测量表明,一些重大偏差的存在。例如,大多数椭圆星系并不符合强度法律由哈勃制定;偏差是明显的内层的零部件和微弱的外层部分。此外,许多椭圆星系慢变椭圆率,图像中圆形的中部地区比外部分。主要轴有时不排队;他们的立场角度不同外部分。最后,天文学家已经发现一些椭圆星系事实上有少量发光O和B的恒星和尘埃带。

螺旋具有圆对称,一个明亮的核包围一层外部磁盘,并叠加螺旋结构。他们分为两个平行类:正常螺旋和禁止螺旋。正常螺旋武器是从细胞核,而禁止螺旋有光明的线性特性称为酒吧,位于核,与武器解除从地极酒吧。螺旋星系的核心是一个的尖峰的光滑的质地,可以很小,或者在某些情况下,可以使大量的星系。武器和螺旋的磁盘系统颜色是蓝色的,而它的中心区域是红色的像一个椭圆星系。正常螺旋指定年代和禁止这些类品种某人每个subclassified成三种类型根据核的大小和程度的旋臂盘绕。三种类型是用小写字母表示一个,b,c。也存在星系之间的中间椭圆星系和螺旋。这样的系统磁盘后者但没有旋臂的形状特征。这些中间形式承担指定S0。

S0星系

这些系统表现出一些属性的椭圆星系和螺旋,似乎这两个更常见的星系类型之间的一座桥梁。哈勃介绍了S0类很久之后他最初的分类方案已被普遍采用,主要是因为他注意到缺乏高度夷为平地,否则椭圆星系的属性对象。Sandage S0的细化类产生了本文描述的特征。

S0星系明亮的核,周围是光滑、无特色的隆起和微弱的外信封。他们是薄;统计研究的比例明显轴(见投射到天空)表明,他们的内在比例小的主要轴范围0.1 - 0.3。其结构一般不会遵循椭圆星系的光度法,但更像是一种形式的螺旋星系。一些S0系统在信封的结构,要么依稀可辨armlike不连续或狭窄的车道由星际尘埃吸收。几个S0星系否则奇特,很难分类确定。他们可以被认为是独特的不规则星系(即。,Irr我我 galaxies) or simply as some of the 1 or 2 percent of galaxies that do not fit easily into the Hubble scheme. Among these are such galaxies as NGC 4753, which has irregular dust lanes across its image, and NGC 128, which has a double, almost rectangular bulge around a central nucleus. Another type of peculiar S0 is found in NGC 2685. This nebula in the星座大熊星座显然有一个侧面盘状星系的中心,与周边箍的气体,灰尘,和星星排成一个平面,在视平面直角的核心对象。

Sa星系

这些正常的螺旋窄,紧紧缠绕的手臂,这通常是可见的,因为星际尘埃的存在,在许多情况下,明亮的星星。他们中的大多数在市中心有一个大的无定形隆起,但也有一些违反了这一标准,有一个小核周围设置一种无形的磁盘与叠加微弱的武器。NGC 1302是一个正常的类型的Sa星系,尽管NGC 4866的代表组成的一个小核和手臂细尘带光滑的磁盘上。

某人的星系

这种中间的螺旋通常有一个中型的细胞核。武器更广泛传播比Sa的多样性和看上去不那么顺利。它们包含的恒星,恒星的云,和星际气体和尘埃。某人星系显示广泛分散在细节的形状。哈勃和Sandage观察,例如,在特定的某人星系核的武器出现,这通常是非常小的。这个子类的其他成员有武器,开始切明亮,近圆戒指,还有人透露一个小,明亮的螺旋模式嵌入到核隆起。在这些情况下,旋臂可能被设置在不同螺距角。(螺旋角的定义是一只手臂和一个圆之间的角度集中在细胞核和交叉手臂。)

哈勃和Sandage指出进一步偏离标准形状建立了某人的星系。几个系统表现出混沌尘埃模式叠加在紧紧缠绕螺旋臂。有些光滑,厚的表面亮度低,经常有界与尘埃带自己内心的边缘。最后,还有那些大型、平滑核隆起的手臂散发,流动向外凸起,形成短臂的切线段。这是某人星系的最熟悉的类型,是最好的例证的巨人仙女座星系。

许多这些形状的变化仍无法解释。理论模型基于不同的螺旋星系的前提可以再现的基本某人星系的形状,但许多偏差上面所提到的有些神秘的起源,必须等待更详细的和现实的星系动力学的建模。

某人的星系

光度、维度、光谱和分布的禁止螺旋往往无法区分这些正常的螺旋。某人系统存在并行序列的子类的后者。

有SB0星系特征核隆起的地下茎包围的大文件袋在运行一个发光的毫无特色的酒吧。一些SB0系统有短棒,而其他酒吧,扩展到整个可见的图像。偶尔有一个环状的外部特征。SBa星系明亮,相当大的核隆起和紧紧缠绕,光滑旋臂,走出酒吧的两端或圆环外部的酒吧。SBb系统平滑酒吧以及相对平稳和连续的武器。在一些这种类型的星系,手臂开始或附近的酒吧,里面有明显的尘埃带沿的酒吧,可以追踪到细胞核。其他武器,开始切环外部的酒吧。在SBc星系,手臂和酒吧是高度解决成明星云和恒星关联。武器是开放的形式和可以开始的酒吧或切环。

大多数代表这个类的包括颗粒状,高度不规则的组合发光区域。他们没有明显的对称性也没有一个明显的中央核,他们通常更蓝的颜色比螺旋星系的武器和磁盘。极少量的他们,然而,是红色的,光滑,虽然非均匀,形状。

哈勃认识到这两种类型的不规则星系,Irr Irr I和II。我类型的Irr是最常见的不规则的系统,这似乎很自然地落在一个扩展的螺旋类,除了Sc,成星系,没有明显的螺旋结构。他们是蓝色的,是高度解决,有很少或根本没有核。Irr II系统是红色的,罕见的对象。包括各种各样的混乱星系显然有许多不同的解释,包括最常见的结果galaxy-galaxy交互,潮汐扭曲和同类相食;因此,这一类不再被视为一个有用的方法来分类星系。

一些不规则的星系,像螺旋,是禁止的。他们有一个近中央栏结构控制混乱安排材料。大麦哲伦星云是一个著名的例子。

外部星系延伸的范围内在大小从最小的系统,如极端矮星系银河系附近发现只有100光年宽,巨型射电星系的程度,(包括他们的发射着强烈射电的明亮叶)超过3000000光年。正常的大型螺旋星系,如仙女座星系,直径100000到500000光年。

星系的总质量并不广为人知,很大程度上是因为不确定性质的假设看不见的暗晕周围许多人,或者,星系。半径内物质的总质量的恒星或星系的气体可以发现许多数以百计的系统而闻名。的范围是100000到大约1000000000000倍太阳质量。质量的一个典型的大型螺旋大约有500000000000个太阳。

在20世纪末,大多数星系的质量不是明星或其他形式的可见物质。通过测量恒星的速度螺旋轨道和椭圆星系银河系的中心,一个可以测量轨道的内部质量。大多数星系质量比可以占他们的明星。因此,有一些身份不明的“暗物质”大多数星系的主导动力。暗物质似乎比恒星在星系分布更为广泛。广泛的努力来识别这些暗物质尚未满意,虽然大量的探测非常微弱的星星,包括棕矮星在某种意义上,这些搜索的副产品,如被发现的质量中微子。是有点令人沮丧的天文学家知道大多数星系的质量(宇宙中)是一个未知的自然。

外部星系显示非常大范围的总光度。内在的是极端的矮椭圆星系,如小熊座矮,大约100000个太阳的光度。最明亮的星系是那些包含类星体在他们的中心。这些非常明亮superactive核可以2000000000000个太阳一样发光。底层星系通常比他们的核100倍微弱。正常的大型螺旋星系几百十亿个太阳的光度。

尽管不同的星系有截然不同的历史,测量显示,大多数,如果不是全部的话,星系几乎相同的年龄。银河系的年龄,这是衡量确定年龄中最古老的恒星,大约是130亿年。附近的星系,甚至那些如大型和小型麦哲伦星云包含大量的非常年轻的恒星,也至少有一些非常古老的恒星大约相同的年龄。当检查更遥远的星系,其光谱和颜色接近于附近的星系,推断,他们也必须包含人口同样非常古老的恒星。非常遥远的星系,而另一方面,看起来更年轻,但这是因为“回头看”的时间对于他们来说是他们的年龄的一个重要部分;收到这样的星系发出的光被释放时明显年轻。

似乎所有的星系开始形成大约在同一时间,当宇宙冷却到足够了凝结,因此他们都在几乎相同的时代开始形成恒星。他们的巨大差异不是年龄的问题,而是如何进行规范处理的材料(气体和尘埃)成恒星。一些椭圆星系形成几乎所有的星星在第一次几十亿年,而另一些人可能有一个更复杂的历史,包括各个时期活跃的恒星形成与较小的星系合并在一起。在合并事件气体可以被压缩,这增强了新恒星形成的必要条件。螺旋和次品,另一方面,已逐渐使用自己的材料。

化学元素丰度的恒星和星系非常均匀。不同元素的数量的比率,天文学家观察太阳是一个相当好的近似的其他恒星的银河系和其他星系中恒星。发现的主要区别是在原始气体的相对量,氢和氦。更重的元素是由恒星形成的进化过程,他们相对更丰富的地区发生了大量的恒星形成。因此,在德拉科等小椭圆星系系统,几乎所有的恒星形成在它的生命周期的开始,该组件明星几乎是纯氢和氦,而在仙女座星系等大型星系的恒星形成有地方一直活跃了很长一段时间(直到现在,事实上),调查人员发现有更重的元素更加丰富。在一些外部星系银河系系统,部分地区的重元素比太阳更丰富但很少超过两倍左右。即使在这种情况下,氢和氦占大多数的组成材料,占至少90%的质量。

最重要,或许是老恒星的星系有球状的组成部分。椭圆星系这个组件构成了全部或大部分的任何系统。在它所代表的螺旋的一半组成恒星(这个分数变化很大根据星系类型)。非正规军的球状组件非常不显眼的,或者可能在某些情况下,完全没有了。球状的结构组件的所有星系是相似的,好像老恒星的螺旋和次品拥有骨架排列结构,就像一个椭圆。恒星的径向分布遵循法律的形式

一套更复杂的方程可以推导出恒星的相互引力的基础上对彼此和恒星之间接触的长期影响。这些模型的球状组件(适当修改的其他星系组件)适合观察到的结构。旋转并不是一个重要的因素,因为大多数椭圆星系和球状螺旋系统的组件(例如,银河系)慢慢地旋转。一个开放的问题关于这些对象的结构就是为什么他们有压扁,他们中的一些人一样。在大多数情况下,测量转速不足以解释压扁扁球面的模型的基础上,围绕其旋转短轴。一些椭圆星系而扩展的球状体,长轴旋转。

除了等早型星系S0、SB0 Sa和SBa系统,螺旋和次品平面组成部分恒星发出的亮度。磁盘组件的厚度大约是五分之一直径(这种变化,这取决于类型的恒星正在考虑;看到银河系)。星星显示径向分布外,遵循一个指数降低;即。,the brightness obeys a formula of the form

武器的螺旋星系的结构取决于星系类型,也有很大的变化在每个类型。一般来说,早期的哈勃类型平滑,模糊旋臂小螺距角。后来的类型更武器(大螺距角)。在一个给定的类型可以有发现星系有着广泛的武器(延长大约两个或多个完整的旋转中心)和那些有一个混乱的部门结构由许多短片段扩展中心仅20°和30°。所有旋臂配合相当不错的对数螺线在本文描述的形式银河系。

如果有人看星系在波长只显示中性氢气,他们从光学外观看起来截然不同。通常的气体,如发现在无线电波长为中性氢原子,更广泛地分散,气体成分的大小通常扩展光可见图像的大小的两倍。也在一些星系中心的黑洞存在于系统中几乎没有中性氢发生。然而,足够的氢分子,以弥补缺乏原子氢。氢分子很难检测,但它是伴随着其他分子,如一氧化碳,可以观察到在无线电波段的。

星系团有几种不同的分类方案,但最简单最有用的。这个计划把集群分为三类:组,非正规军,球形。

组

的组类是由小型组10到50个星系的混合类型,横跨大约五百万光年。这种实体的一个例子是当地团体,包括银河系,麦哲伦星云,仙女座星系,和大约50个其他系统,主要是矮的。

星系群发现整个天空。他们沿着银河系很难发现,在高浓度的星系的尘埃和气体模糊光学波长的几乎一切。然而,即便在集群中可以找到几个银河”窗口,“随机洞允许光学观测的灰尘。

集群中不均匀间隔的天空;相反,他们被安排在某种程度上表明一定数量的组织。集群通常与其他集群,形成巨大的超星系团。这些超星系团通常由3 - 10集群和跨度多达2亿光年。也有巨大的区域集群之间相当空,形成空洞。大规模调查了在1980年代的星系的径向速度显示一种更大的结构。发现星系和星系团往往下降位置以及大型飞机和曲线,几乎就像一个巨大的墙,它们之间相对较空的空间。相关的大型结构被发现存在那里发生偏离速距关系在某些方向,表明均匀扩张正在摄动大的质量浓度。其中之一,发现于1988年,被称为“伟大的吸引子。”

星系簇存在于宇宙的一部分比平均密度,结果是,他们有一些不寻常的特征。在密集的集群内部地区很少有,如果有的话,正常的螺旋星系。这种情况可能是由于相当频繁密集星系碰撞,因此暴力倾向于扫出星际气体的相互作用,只留下球形组件和一个不产生气体的磁盘。剩下的实际上是一种S0星系。

第二个星系相互作用和相关效应的存在gas-poor螺旋系统在大型不规则集群中心。大量的这类集群的成员反常地少量中性氢,及其气体组件是较小的平均比更加孤立的星系。这被认为是遥远的结果经常遇到这样的星系之间涉及外部分的中断。

第三个密集的集群环境的影响是存在在一些集聚密度很小的一个不寻常的类型的星系被称为cD星系。这些对象结构类似S0星系(见上图S0星系),但他们是相当大的,信封,扩展半径大如一百万光年。他们中的许多人有多个细胞核,最是强大的无线电波的来源。cD星系最可能的解释是,他们是巨大的中央星系系统,捕获小集群成员,因为他们主宰引力场和吸收其他星系的结构。天文学家们有时称这一过程为银河同类相食。在这个意义上,cD的外扩展磁盘系统,以及他们的多个核,代表过去部分消化的仍然是“食物”。

一个效应,可以追溯到集群环境的存在强大的无线电和x射线源,往往发生在或接近星系团的中心。这些将在下一节中详细讨论。

一些在天空中最强的无线电来源星系。他们中的大多数有一个奇特的形态,与他们的射电辐射的原因。一些相对孤立的星系,但大多数星系发出异常大量的无线电能量被发现在大型集群。

射电星系的基本特征和它们之间存在的差异可以明确表示两个例子。第一个是半人马座A,一个巨大的广播结构周围的明亮,特殊的星系显著形态学指定NGC 5128。它是一种无线电光学星系的星系,由位于中心的一个非常大的双泡状无线电来源。在半人马座A的特殊情况下,无线结构的程度如此之大,几乎100倍大小的中央星系,这本身就是一个巨大的星系。这台收音机结构包括,除了对遥远的电台叶,另外两套无线电来源:大约一个光学星系的大小,类似于外层结构形状,和另一个这是一个强烈的小星系核的来源。光,NGC 5128是一个巨大的椭圆星系有两个显著的特点:一个不寻常的磁盘周围的尘埃和气体和薄的星际气体和年轻恒星向外辐射。整个阵列的最合理的解释是一系列充满活力的事件在星系的核驱逐热电离气体的中心(即相对速度。在接近光速),这些在两个相反的方向。这些云的相对论性粒子生成同步加速器辐射,这是发现在无线电和x射线的波长。在这个模型中非常大的结构与旧事件有关,而内叶最近的抛射的结果。中心仍然是活跃的,就是明证核广播源的存在。

另一个值得注意的例子galaxy电台处女座一,一个强大的广播源对应于一个明亮的椭圆星系在室女座星系团,指定为M87。这种类型的galaxy电台,大部分电台发出的辐射面积明显小于半人马座a这个区域的大小与光可见对象一致。处女座一个不是特别不寻常的,除了一个特点:它有一个明亮的气态喷射材料,似乎是从星系的核心,扩展其微弱的外层部分大约一半。这个飞机可以在光学检测气体,收音机,和其他(例如,x射线)波长;其光谱表明,它通过同步机制。

唯一的条件是可以占大量的能量发出的射电星系的捕捉材料(星际气体和恒星)通过一个巨大的对象在他们的中心。这样一个对象将类似于一个被认为是在银河系的核心将会更大。简而言之,最可能的类型的超大质量对象解释的细节将是一个强大的无线电来源黑洞。例如,M87这样一个黑洞,一个太阳质量的65亿倍。大量的能量被释放时材料被一个黑洞。极热形成的高密度吸积盘首先是超大质量物体的材料,还有一些材料似乎被爆炸的区域,导致各种射电喷流和叶。

另一种事件可能导致爆发核黑洞周围涉及病例合并星系的核碰撞的星系”。“因为许多,如果不是大多数,星系核包含一个黑洞,这样的碰撞可以产生大量的能量的黑洞合并。

同步加速器辐射是典型的几乎所有波长的发射强度几乎相同。一个同步源因此应该光学和无线电波长的检测,以及在其他(如红外线、紫外线、x射线和伽马射线的波长)。无线电星系似乎是这样,至少在辐射不筛选的情况下通过吸收材料来源或干预的空间。

x射线由地球大气层吸收。因此,x射线星系无法检测到,直到它成为可能望远镜大气层,首先用气球和探空火箭后来与x射线研究轨道天文台特别设计的。例如,爱因斯坦天文台,这是在1980年代初,操作做了一个相当完整的在天空中寻找x射线源和详细研究了其中几个。从1999年开始,钱德拉x射线天文台和其他轨道x射线天文台发现大量排放。许多的来源是遥远的星系和类星体,而其他人则相对较近的物体,包括中子星(非常密集的恒星几乎完全由中子在银河系。

大量的x射线星系迄今为止发现也是著名的射电星系。一些x射线源,如某些无线电来源,太大了,是个体星系,而是由整个星系团。

一些星系群包含一个广泛的星际云能被探测到的热气体的扩散广播源或作为一个大规模的x射线源。气态云低密度但非常高的温度,加热,集群的星系的运动和发射的高能粒子从活跃星系。

某些射电星系簇的形式强烈点,而星际气体的存在。这些“首尾相接”星系,系统有一个明亮的源伴随着尾巴或尾巴向后掠的出现与冷却器的交互更固定的星际气体。这些反面无线电叶喷射气体的形状扭曲了碰撞与集群中。

一个明显的新型无线电来源被发现在1960年代早期,当射电天文学家们发现了一个非常小的但强大的广播对象指定的3 c 48恒星光学图像。当他们获得的光谱光学对象,他们发现意想不到的,费解的发射谱线重叠在平坦的连续体。这个对象仍然是一个谜,直到另一个相似但光明亮的物体,3 c 273年,于1963年进行。调查人员发现,3 c 273正常与相同的发射谱线光谱中观察到射电星系,尽管大大红移(即。,the spectral lines are displaced to longer wavelengths), as by the多普勒效应。如果红移是归因于速度,然而,这意味着一个巨大的衰退速度。3 c的48岁的红移是如此之大,转移到目前为止,他们没有认识到熟悉的行。更多这样的对象被发现,他们被称为“无线电来源,缩写为类星体。

虽然类星体的头20年研究指出更多的争议比进步在理解和神秘,随后几年终于看到这些奇怪的对象提出的问题的解决方案。现在清楚的是,类星体是精力充沛的星系核的极端例子。这种辐射的核量了来自其他星系的光,所以只有非常特殊的观测技术可以揭示了星系的存在。

类星体有许多非凡的属性。尽管它是非常小的(只有太阳系的大小),它释放多达100倍的辐射整个星系。这是一个复杂的混合物的热气体,冷却气体和尘埃,粒子发射同步辐射。它的亮度通常在短periods-days甚至小时不等。类星体的星系的杰出的形象可能是相当正常的在它的一些属性除了肤浅的大规模的类星体中心的影响。类星体显然是由相同的机制归因于射电星系。他们展示在一个极端的方式在星系中心的超大质量对象能做什么。

的逐步认可类星体现象来了一个同样的原因逐渐意识到他们只是极端的例子中可以观察到这一过程更熟悉的对象。的黑洞被认为居住在类星体的核心星系相似,虽然爆炸比,那些似乎发生在某些不寻常的接近星系被称为赛非星系。收音机星系介于两者之间。活动水平差异的原因显然是相关的源气体和恒星落入这些物体的中心,为黑洞提供燃料。在类星体的情况下,证据表明,遇到另一个星系,导致后者潮汐地被摧毁,它的物质落入更大规模的类星体中心的星系,可能会造成其活动。当材料接近黑洞,它大大加速,其中一些由现行驱逐高温和大幅快速运动。这个过程可能也解释了令人印象深刻的但低级核活动的广播和赛弗特星系的星系。捕获的质量可能amount-i.e较低的。,either a smaller galaxy or a portion of the host galaxy itself. Quasars are more common in that part of the universe observed to have redshifts of about 2, meaning that they were more common about 10 or so billion years ago than they are now, which is at least partly a result of the higher density of galaxies at that time.

在1970年代一个新类型的对象被认定为使用伽马射线探测器轨道。这些“伽马射线爆发”是被非常精力充沛的γ辐射只持续秒。在某些情况下,脉冲显然是认同非常遥远的星系,这意味着巨大的能量爆发。可能的爆炸“hypernovae”,提出要远比超新星和需要更有活力一些极端事件,如两个中子星的合并。