星系是如何形成的

    当望远镜穿透太阳系和银河系的巨大空间，扑入我们视野的是更加广漠的宇宙。在这里，大大小小的天体星罗棋布，它们犹如海洋里漂浮着的群岛，成群成团。天文学家形象地称它们为岛宇宙或宇宙岛。我们所在的银河系就是其中的一个，其他的被称为河外星系，简称星系。星系是由大量的恒星、星团、星云和星际物质构成的巨大的天体系统。从提出河外星系的概念到最后证实它们的存在，天文学家经过了长达170年的反反复复的探索。
    17世纪望远镜发明之后，人们陆续观测到一些云雾状的天体，称其为星云。18世纪中叶，德国哲学家康德、瑞典学者斯维登堡和英国仪器制造家兼数学家赖特等人，都曾猜想这些云雾状天体是像银河一样由恒星构成的宇宙岛，只是因为距离太远而分辨不出～颗一颗的恒昆来。现在我们知道，在康德的时代，能看到的星云绝大多数是银河系中的弥漫星云，真正的河外星系很少。但他们的见解确实难能可贵，目前我们了解的宇宙岛正像他们想象的那样。
    第一个通过观测证实宇宙岛假说的是早年移居英国的赫歇耳。从1771年开始，法国天文学家梅西耶先后三次发表了星云星团表。赫歇耳挑选了表中梅西耶称之为“无星的星云”中的29个进行观测，发现它们中的大多数都可以被分解为恒星。因此他断言所有的星云都是由恒星组成的，肯定了康德等人的见解。后来他相继观测到一系列的行星状星云和弥漫星云，因为无法把它们分解成恒星，于是赫歇耳又推翻了以前的“星云即宇宙岛”的结论。赫歇耳在天文学上的重要贡献使他具有很高的威望，他的观点在欧洲是很育影响的。
    赫歇耳之后，望远镜的光力不断增加，越来越多的星云被分解成恒星。l845年罗斯制成了当时世界上最大口径的l．84米金属面反射望远镜。经过数年观测，他将50个云雾状天体分解为恒星。其中许多是赫歇耳未能分解的，并发现部分星云具有旋涡结构，使宇宙岛的观念有了转机。
    19世纪，分光术的问世为云雾状天体的研究开辟了一条新途径。l864年，英国天文学家哈根斯观测到天龙座中的一个行星状基云。发现它的光谱由几条明线组成，类似于炽热气体的光潜。尔后他又陆续观测到一些星云呈明线光谱，于是他认为星云是一团发光的气体而不是恒星。虽然后来他曾观测到具有恒星连续光谱的仙女座大星云．但由于它的光线被棱镜色散后变得十分微弱，看不清连续光谱上有些什么谱线。哈根斯受先入为主的观念束缚，没能冷静地对这件事加以分析．因而提出了“凡星云皆气体”的错误观点。其实他完全可以根据自己的观测得出正确的结论。

字宙岛之争
    旋涡星云中偶尔出现的新星、超新星也可作为星云距离的示踪天体。l917年，美国威尔逊山天文台的里奇等在旋涡星云NGC6949的一张照片上发现了一颗新星。在随后的两个月中，他们查对了该台的照相底片，找到了ll颗新星，柯蒂斯也参与了新星的搜寻工作。他们在NGC4527和NGC4321等星云中发现了不少新星。柯蒂斯认为，新星的出现证明这些旋涡状星云实际上是恒星系统而不是气体云。另外，因为这些新星极其暗弱，他认为星云应该极其遥远，是银河系以外的天体。
    1920年4月26日，由当时的威尔逊山天文台台长海耳发起，在美国科学院召开了“宇宙的尺度”辩论会。会上，沙普利和柯蒂斯代表对立的双方展开了激烈的辩论，但双方都未能以充足的理由说服对方，最后不了了之。
    美国天文学家哈勃从辩论中感到大家对这些爆发的新屡的性质不甚了解，无法说清楚，而造父变星测距这把量天尺更为可靠。1923--1924年，他用照相方法在仙女座大星云中找到了不少造父变星，测出了它们的光变周期和视星等，定出了仙女座大星云的距离，证明它是在银河系之外。哈勃的测量结果为大多数天文学家所接受，河外星系确实是存在的。后来更多的研究不断充实了这个结论。人们对宇宙的认识从此登上了一个新台阶。

星系是怎样形成的
    星系在宇宙中比比皆是，在现代技术可及的最远距离处，我们仍可以找到星系。据统计，现在可以观测到的宇宙空间里，大约有10多亿个星系，但其中只有3个是用肉眼能看到的。除了前面提到过的秋季星空中的仙女座大星云外，另外两个是南半球居民比较容易看到的大麦云和小麦云，所有其他星系都是望远镜天体。星系大小不一，最小的星系大约只有几百万颗恒星，离我们稍远一点就很难发现，最大的星系是我们银河系的几百倍。
    星系的外形和结构是多种多样的，一般按星系的形态分成椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系和不规则星系。近三四十年，又发现了许多特殊星系：有些旋涡星系具有十分明亮的中心区，光谱中有强而宽的发射线，称为塞佛特星系；有些星系具有很亮的近于星状的核心，称为N型星系；有些星系看起来完全像恒星，只有在光谱中才显示出其星系的性质，称为致密星系；有些星系不仅在外形上显示出爆发形成的喷射纤维。而且喷射物高速运动，这种星系称为爆发星系；此外还有有明显射电辐射的射电星系……。有人把看起来像个恒星状天体，但紫外辐射很强的类星体也归入星系，把它看做是一种特殊类型的星系。天文学家认为各类星系间的质量和气体含量有很大的差异，星系的不同形态是由各种不同的初始条件决定的。至于初始条件怎样决定星系的形态，这就要追溯到星系的起源．天体物理学家…般遵循与恒星形成理论相同的途径来考虑，认为星系是从原始的弥漫气体开始，由早先稀薄物质所形成的凝聚体。但是也有些人认为星系是宇宙原始火球爆炸以后抛出的超密物质形成的。因此，星系起源问题涉及到比星系更大的宇宙体系的起源和演化问题。
    星系的起源这一课题的研究历史很短，迄今为止还没有一个满意或较为成熟的理论，甚至许多基本问题还不清楚。譬如．基系形成以前宇宙到底是什么样子?暗物质对星系形成的初始过程有什么影响？星系是什么时候开始形成的?以多快的速度聚合成星系？是先形成球状星团，还是星系、星系团?类星体是不是由星际介质通过收缩而形成的?激烈变化的类星体能否成为星系的源泉。
    天文学家对这类问题竟相发展了很多理论，但是目前都没有明确的结果，因为我们还不真正了解宇宙洪炉中所发生的一切。
    由于缺乏观测证据，对于恒星形成的了解尚且是很有限的，星系的形成更是如此。如果我们想了解宇宙的形成，检验宇宙学模型的正确性，积累对星系起源和演化的知识，以及研究星系是如何成团的，那么我们只有去观测遥远的星系。许多天文学家在这一重要领域里进行着辛勤的耕耘，取得了一定的进展。但探测工作存在着一些目前无法逾越的障碍。要想解决这些问题，天文学家尚须做大量的工作．

原作：李芝萍 

http://www.wlsyw.com   整理：占礼葵　

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