爲什麼星系會出現不規則的形狀?

川陀太空問答


美國天文學家埃德溫·哈勃(1889-1953年)在20世紀30年代首次開發出一種分類系統,稱為哈勃序列,它將星系分為兩種主要類型:螺旋星系和橢圓星系。最終,它們被分成4種不同的形狀,螺旋型、橢圓型、透鏡型和不規則型,覆蓋了幾乎所有類型的星系。

星系最熟悉的形狀是螺旋型,存在一個“核心”並且一個有著不同“手臂”向外螺旋,包括銀河系和我們的鄰居仙女座星系。螺旋星系可以在不同程度上緊密或鬆散。關於螺旋星系的一個重要事實是,年輕的恆星形成於外臂,而較老的恆星則在中心附近被發現。

橢圓星系和透鏡狀星系是相似的類型。它們只有很少或沒有“塵埃帶”(相對密集、模糊的星際塵埃帶),主要由較老和成熟的恆星組成。這些類型很少有恆星形成區。在四個星系形狀中是最有凝聚力和組織性的。

不規則星系沒有特定的形狀;它們很小,因此可能沒有足夠的引力來組織成規則的形狀。麥哲倫雲就是一個很好的例子。


天文學家一直無法解釋為什麼星系有不同的形狀和大小。研究人員根據觀測數據和1984年發表的宇宙“冷暗物質”理論,創建了一個新的超級計算機模型。這一理論認為,大約72%的宇宙是由一種稱為暗能量的神秘力量組成的,而另23%則是由一種叫做暗物質的無形物質組成的。只有4%的宇宙是由正常可見的物質組成的,包括我們所看到的所有恆星和行星。它現在被稱為“標準宇宙學模型”。

宇宙中物質的演化,從大爆炸後不久開始,直到最近,都是通過計算機模擬再現的。根據模擬結果,在冷暗物質存在的情況下,星系的形成是有層次的,首先形成的星系是小的矮星系,然後這些小的矮星系合併形成越來越大的恆星系統。因此,隨著時間的推移,像銀河系這樣的大星系肯定消耗了一百個或更多的小的矮星系,但其中許多星系可能與其母星系的恆星完全混在一起,以至於無法再容易地被識別出來。


當相同大小的星系合併導致兩個合併星系中螺旋模式的破壞時,會發生一次大的合併。在過去幾十億年中,這類事件相對較少。小規模合併涉及到一個質量更大的星系對矮星系的破壞,而且更為常見。根據λ冷暗物質模型,即使到了今天,小規模的合併仍然會發生。較大星系的恆星盤不會在小規模的合併過程中被破壞。

有時,一個大的螺旋星系可能通過在一邊施加比另一邊更強的引力而使附近或衛星星系變形。在這個過程中,衛星星系上的一些恆星被彈射出來,就像一條小溪。在這樣的合併過程中,來自衛星星系的恆星可以被拉入長流中,沉積在巨大的殘骸殼中,幾十億年後仍可被探測到。第一個這樣的恆星流的證據是在90年代在銀河系中發現的。這個被稱為人馬座矮橢球星系正沿著一條垂直於銀河系廣闊恆星平面的軌道運行,導致它穿過我們的星系。每經過一次圓盤,恆星就會被移除,形成一條稀薄的小溪。


自從人馬座矮橢球星系發現以來,在我們的銀河系的光環中已經發現了超過15種這樣的恆星流,在我們最近的銀河系鄰居仙女座星系中也發現了4種這樣的恆星流。

顯然,暗物質的包含對結果至關重要。星系的暗物質暈的行為可能會影響它的演化,並有助於決定它是變成螺旋還是橢圓。


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趣味說


我們通常認為的“不規則”之物泛指沒有規律可循的東西,因為從許多照片上看星系的形狀的確沒有規律可循,所以我們的主觀意識便會認為星系是“不規則”的。但其實星系的形狀是有規律可循的,撇開“不規則”三個字,星系按照形狀分類的話大致分為五類,比如棒旋星系、橢圓星系等。1926年由哈勃首先提出星系的分類,即星系的形態分類法,這也是哈勃第一個提出的,橢圓星系的形狀是圓形或各種扁度的橢圓形,涉及到扁度、半長軸長度等。如果是旋渦星系,就有旋渦結構的視扁度和真扁度之分,一般來說真扁度總是大於或等於視扁度。

如果短軸與視線重合,那麼無論多扁的星系看起來都是圓的,這也是星系分類的一個巧妙地方。星系會出現不規則的形狀一個途徑就是我們觀測的角度不同,如果短軸與視線重合就會把無論多扁的星系看起來都是圓的,於是我們認為是圓形的星系由此可見,星系的不規則形狀很大程度上是觀測角度不同,因為星系的位置不同,我們觀測上就有不同的角度。

但宇宙中卻是有不規則的星系,也就是無法尋找根源的星系形狀,這類星系可能是合併之後的產物,還沒有融合完全,除以導致了形狀比較奇怪。不規則形狀其實都有規律可尋,之所以是不規則,就是因為這個星系出現了某種事件,導致了星系形狀的不規則。


太空伊卡洛斯


不規則星系沒有一定的形狀,也沒有明顯的中心,所以稱為不規則星系。不規則星系中含有大量氣體,年輕的恆星很多,有些還是剛剛問世的。不規則星系一般質量小,密度低,既小又暗,有些“先天不足”,所以它形成恆星的速度比較慢,和其他類型的星系相比,年老的恆星自然要少得多。 一般的不規則星系多在大型星系附近。比如,大、小麥哲倫雲就是銀河系最近的鄰居。有人推測,不規則星系很可能是在大星系形成之後,由剩餘的氣體逐漸聚積、演變而成的。如果真是這樣,那麼大、小麥哲倫雲還是銀河系的近親呢。


奇聞異事大千世界


因為非週期,因為結構不對稱,因為能量不對稱,因為等等。



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