不同类型的星系

星系有各种各样的形状和大小。总共有四组主要的星系：螺旋星系、椭圆星系、不规则星系和特殊星系。这些类型的星系中的每一个都有自己独特的特征和历史，为本已令人惊叹的宇宙增添了更多美丽。

螺旋星系

棒旋星系的哈勃图像

螺旋星系可能是最容易识别的星系类型，这可能是因为银河系以及大多数最近的星系都被归类为螺旋星系。螺旋形也往往具有视觉上最震撼和最复杂的形状，使它们成为引人注目的景象。旋涡星系实际上可以分为两个子群：规则旋涡星系和棒旋星系。规则的旋涡星系是那些拥有多个旋臂的星系，而棒旋星系通常有两个大旋臂。虽然每个旋涡星系最常见的特征是巨大的旋臂，但旋涡星系还有其他几个值得注意的特征，例如中央凸起、扁平旋转的恒星盘、超大质量黑洞在银河系的中心，以及一个由物质构成的银河系光环。

螺旋星系是如何形成的？

哈勃拍摄的螺旋星系图像

由于螺旋星系具有如此复杂的形状，天文学家很难解释它们的起源。20世纪初期，普遍认为螺旋状是由于星系自转速度的差异而形成的。就像太阳系中的行星如何根据距离以不同的速度绕恒星运行一样，天文学家认为星系中的恒星也会根据它们与中央凸起的距离做同样的事情。然而，这个理论有一个主要问题，最值得注意的是随着时间的推移，螺旋星系会随着旋臂向内闭合而卷起，导致整个螺旋结构不复存在。虽然螺旋形状的确切起源仍然是个谜，但根据目前的证据，最可能的解释是恒星形成引起的密度波在螺旋形状的后面。

螺旋形成的密度波模型可能相当复杂且难以形象化。它始于一个事实，即星系的旋臂比其中包含的恒星和星云旋转得更快。这是因为恒星和星云的密度较高，因此它们的速度低于旋臂本身。旋臂内更高的密度也意味着恒星形成将更频繁地发生在星系的旋臂内，这进一步增加了整体密度。恒星最终离开旋臂，而新的恒星进入旋臂或在其中形成，导致整个星系形成密度波。由于旋臂内的密度始终很高，因此引力也很高。恒星之间的相互引力和螺旋星系旋臂中的星云会抵消旋臂的任何缠绕，从而使螺旋结构能够维持数十亿年。

椭圆星系

大型椭圆星系的哈勃图像

椭圆星系与它们的螺旋星系有很大不同。虽然每个螺旋星系都有独特的外观，但人们常说，当你看到一个椭圆星系时，你实际上已经看到了所有的星系。大多数椭圆星系看起来彼此几乎没有区别，唯一显着的区别是它们的大小，从最小的星系到最大的星系不等。顾名思义，椭圆星系的形状是椭圆形的。与螺旋星系的扁平圆盘不同，椭圆星系更像蛋形。此外，虽然螺旋星系的恒星形成率很高，但椭圆星系通常没有任何恒星形成，它们通常包含大量低质量的老恒星。

椭圆星系是如何形成的？

椭圆星系通常由星系碰撞形成

大多数椭圆星系可能是星系合并事件的结果。当两个或多个星系碰撞并合并在一起时，最终的结果通常是一个椭圆星系。这个模型解释了椭圆星系的几个特征。在典型的星系碰撞期间，引力潮汐力将导致星系进入所谓的星爆阶段，其中恒星形成以加速的速度发生。在这个阶段，一个星系可能会完全耗尽它的恒星形成物质，这可能就是为什么椭圆星系基本上没有任何恒星形成的原因。由于质量大的恒星寿命相对较短，大多数恒星在椭圆星系形成时会变成超新星，因此唯一留下的恒星是质量小的老恒星。另一个有趣的观察是，当宇宙还很年轻，星系刚开始形成时，椭圆星系的数量非常少。这得到了星系合并模型的支持，因为还没有足够的时间让星系发生碰撞并变成椭圆星系。

不规则和奇特的星系

哈勃拍摄的不规则星系图像

如果一个星系既不是螺旋星系也不是椭圆星系，那么它很可能是不规则星系或奇特星系。与螺旋星系和椭圆星系不同，不规则星系的形状并不明确。不规则的形状不是典型的、有序的形状，而是不规则的形状。不规则星系通常看起来像是恒星、气体和尘埃的混杂物。有趣的是，大多数不规则星系在某一时刻可能是螺旋星系，但它们的螺旋形状会被星系碰撞或附近星系的引力破坏。奇特星系的定义几乎相同，而奇特星系与不规则星系的唯一真正区别在于奇特星系看起来比典型的螺旋星系和椭圆星系更加不同。特殊的星系也往往比不规则的星系更大更亮。

星系宇宙

仅在这张称为哈勃深场的图像中就可以看到超过 10,000 个星系

宇宙是超过 1000 亿个星系的家园，所有这些星系都属于螺旋星系、椭圆星系、不规则星系或奇异星系。螺旋是密度波、恒星形成和引力的结果，而椭圆是碰撞和合并星系的引力舞蹈产生的。不规则星系和奇异星系都是由于与其他星系的引力相互作用而形成的，扭曲了它们的形状，使它们看起来与螺旋星系和椭圆星系截然不同。