|
非常活潑的星系
爆發星系 M82
|
關于星系的討論到目前為止并未向恆星系統的概念引入任何新鮮的因素。星族I的天體出現在旋臂里,星族II的天體則存在于星系核部和橢圓星系里.星系在不停地轉動著,
但動作相當穩重.雖然偶爾有超新星出現,但整個星系看來相當平靜﹔不過這并不是定論.星系M82曾一度被划為特殊星系,因為它的確既不象橢圓星系,又不象旋渦星系.直到對分立的射電源進行光學証認成功以后,才弄清楚M82是一個非常強的射電源.進一步的觀測又發現,它原來并不平靜.用氫H?線單色紅光拍攝的照片揭示出M82星系具有精細的纖維狀結構,縷縷纖維由星系核部沿著垂直于星系平面的方向向外延伸.由于星系平面與視線大約成8度的傾角,所以還能對星系的這些氣體進行視向速度的測定.測定的結果表明,氣體是由核部噴射出來的.此外,噴射氣體的速度正比于到核心的距離.纖維末端的氣體以每秒600英里的速度向外噴射.假定這些氣體目前到核心的距離為14000光年,則可推知它們應該是在二百萬年左右以前離開星系核部的.恰好位于中途的氣體.其速度值也正好等于上述速度值之半﹔由此可見。這里的氣體同樣是在二百萬年左右之前離開核心的.事實上,似乎所有的氣體都是同時離開核心的,也就是說,此星系經歷過一次爆炸!
經長時間曝光拍攝的 M87
|
這種拋射氣體不僅輻射明線光譜,也輻射連續光譜.連續光譜的光是偏振的.根據這一觀測結果.再結合到M82是一很強的非熱射電源這一事實,可以基本肯定.這個星系的輻射為同步加速輻射.看來,磁場是平行于星系自轉軸穿過星系的核部,而高速電子從核部向外運動時便繞磁力線螺旋前進.
另一個星系M87,在長時間曝光的照片上就象是一個標准橢圓星系.但后來它被証明也是一個很強的射電源。于是得到更充分的研究.在短時間曝光的照片上,果然顯示出此星系有一個從核部向外噴射的氣體流這個星系也是一個X射線輻射源,這說明噴射流中確實含有能量極高的電子.星系NGC5128也是一個射電星系,但射電能量并不完全來自星系的光學區.主要的射電能量產生于星系兩側的不可見氣體,距離星系中心在几個星系直徑之外.
目前對于這些異乎尋常的星系仍在深入探討之中.這些星系究竟為何能輻射出如此巨大的能量(注:最新的觀察研究表明……),這只有等到積累了更詳細與更丰富的資料、并經天文學家研究和理解之后才能揭曉.那時也許還會出現一些新穎的概念,有助于去解釋這些爆炸(如真是如此的話)的星系.
星系的演化
星系的形成有著強烈的成群成團的傾向.星系經常是在一個非常緊密的集團里一起產生.人們認為星系離得如此近是由于引力的相互作用.如果確實如此的話,則每個星系的相對質量可由星系的運動來估計:質量愈大的星系,運動得愈慢﹔質量最小的星系運動得最快.威斯萊大學范﹒弗列斯克天文台的佩奇便持有這種見解,他就是根據一些密集的星系群去測定星系的相對質量的.佩奇驚奇地發現,
球形的EO型星系的質量一般都比開放的Sc型旋渦星系質量大30倍左右.他還察覺到,從EO型星系到Sc型星系,質量是等級下降的.然而,矮星系卻不在此等級系列之內,因為矮星系甚至比Sc型星系還小。
眾所周知,橢圓星系不及旋渦星系旋轉得快.但是,旋轉的測量也應該包括旋轉物質的多寡,所以我們采用角動量作為它的量度.和太陽的形成過程一樣,星系的角動量也應該保持不變,因為沒有什么外力作用使之減小.不過,即使質量較大,橢圓星系的角動量也比旋渦星系的小。
海耳天文台的阿普曾將星系質量與其單位質量的角動量相比較繪成圖,他從中發現了一個非常有趣的關系.質量最大的星系,其單位質量的角動量反倒最小﹔而且,從EO型星系到Sc型星系下降等級十分均勻.阿普認為.這種等級差別是由于星系形成期間所處的條件造成的。
獵犬座中的旋渦星系
M106(NGC 4528)
|
假如各星系是由質量相等的氣團形成的,則所有的星系應該具有相同的質量﹔但來.若形成星系的氣團具有不同的角動量 ,則形成的星系也會是各不相同的。在巨大的非旋轉氣團吸縮期間,氣體的密度保持均勻,所有形成恆星也應有均勻的速率和花費比較短的時間。
所有的氣體都應凝聚成恆星,所有的恆星都應具有大致相同的年齡,換句話說,橢圓星系是由非旋轉氣團產生的早期形成的藍巨星早已演化成白矮星.不再有氣體去形成新的恆星.于是藍巨星也就不能繼續產生.
另一種情況是,如果當初的氣團是旋轉的、也就是若具有相當的角動量,則氣團收縮時會愈轉愈快,以保持角動量守恆。隨著旋轉的加快,氣體可能被甩出去而形成赤道隆起,爾后再變成一個星云圓盤,和原始太陽周圍的星云圓盤一樣,星云圓盤的形成使氣體的密度降低,因而恆星的產生速率也隨之減小.由于愈轉愈快,也就有更多的氣體被甩出而脫離正在形成的星系,從而使之質量減少.這一見解在銀河系演化的各個階段都有証據.
此看來,原始氣團角動量的大小是決定氣體形成哪種類型的星系─EO,E1,E2,Sa,Sb,或Sc─的主要因素。

大熊座中的旋渦星系
M101(NGC 5457) |
現已公認,在旋渦星系生存期間,產生超新星和其它拋射氣體的恆星會補充一些形成恆星的星際材料.如果初始的星際物質接近純氧,則這些拋射氣體的恆星便會“污染”星際氣體.在恆星的生存期間,氫已聚變為氦,氦再依次變為碳、氧和更重的元素.在恆星又把氣體拋射回空間時,這些重元素也就被帶了出來.所以,旋渦星系中最初形成的一批恆星,含有的金屬百分率很低,而較遲形成的恆星則具有較高的金屬含率,最后形成的恆星的金屬元素含率最高。業已証實,星族I恆星里的金屬含率的確比星族II恆星里的高,這對于星際氣體中金屬元素含量不斷升高的設想是一個有力的支持.大概橢圓星系的所有恆星都具有相同或大致相同的化學組成.
上述的星系演化假說,首次將一些不同形態的星系納入了一個統一的形成理論.肯定還有不少星系并不屬于從EO到Sc的這個序列,例如棒旋星系、矮星系、不規則星系和爆發星系等即是如此.然而,天文學家畢竟有了一個框架──假說,在此基礎上再深入下去便會取得更大的進展.即使以后這個假說被証明是錯誤的,天文學家仍可從中學到很多東西.
關于星系演化的這一假說雖然目前還不能回答所有的問題,但對天文學家來說還是頗有用處的.無論觀測方面還是理論方面,都還有待于進行深入的研究.這才是我們達到全面認識宇宙的正確途徑.
|