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第2章 A

Abell1185

星系团内有时太过拥挤,使得成员星系会彼此碰撞。一个明显的例子就在上图这张富星系团Abell1185影像的左边。这里至少有两个星系在引力相互作用下互相推离,它们的学名为Arp105,并因其外表而被称为“大吉他”。这个星系团中虽然也明显可见各种漩涡星系、透镜状星系和不规则星系,但其大多数成员还是椭圆星系。上图中的许多点其实就是拥有数亿颗恒星的星系,但也有一些点是我们所在银河系的前景星。最近对Abell1185的观测已经发现一些特殊的球状星团,似乎是属于整个星系团而非个别星系。该星系团大小约100万光年,距离我们则有400万光年之遥。

Arp295

一道壮观的恒星和云气长桥延伸了将近25万光年,将这个编号为Arp295的怪异星系对连接在一起。在上图这幅影像中,位于星系间的宇宙桥以及从中央向右下端延伸的星系长尾,都强烈表明这两个巨大的恒星系统曾经在过去擦身而过,彼此之间的引力吸引诱发出剧烈的潮汐,从而产生了这道引人注目的恒星烟尾。这种作用力可以持续数十亿年,而重复的近距离穿越,最后则会让这两个星系合并成单一的大星系。虽然上图这幅影像看起来有些怪异,但星系合并现象却是很常见的事件,Arp295正处于这种难逃的星系宿命之初期。Arp295星系对位于宝瓶座,距离我们约2亿7000万光年,它们是一个松散星系团中的两个个大型成员。这幅彩色深空影像,是美国海军天文台(USNO)于2003年9月用1米口径的望远镜拍摄的。

超新星

超新星现象很少,银河系中自1604年发现蛇夫座超新星以来,还从来没有过。其他星系中的超新星,每年总能发现几颗,但终究太遥远,往往是几百万光年或更远。1987年2月23日,一位加拿大天文学家在大麦哲伦星云中发现了一颗5等星,它很快就被证实是一颗超新星,立即在世界各国的天文界引起了轰动。自1604年以来,这是第一颗用肉眼就能容易地看到的超新星。尤其是它是在大麦哲伦云中,而大麦哲伦云的距离是16万光年,是离地球最近的星系。这颗被命名为1987A的超新星是近400年来所未曾有过的,它是20世纪最大的天体物理事件。

暗物质

暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过,最近对星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测结果之间存在着差异,这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质本性的研究带来新的曙光。

暗星云

暗星云是银河系中不发光的弥漫物质所形成的云雾状天体。和亮星云一样,他们的大小和形状是多种多样的。小的只有太阳质量的百分之几到千分之几,是出现在一些亮星云背景上的球状体;大的有几十到几百个太阳的质量,有的甚至更大。它们内部的物质密度也相差悬殊。

恒星之间具有广阔的空间。恒星际空间不是一无所有的真空,而是充满了形形色色的物质。这些物质包括星际气体、尘埃、粒子流、宇宙线和星际磁场等,统称为恒星际物质。这些星际物质的分布是不均匀的。有的地方气体和尘埃比较密集,形成各种各样的云雾状天体,这些云雾状的天体就叫星云。“星云”这个名词仅有200多年的历史。起初把观测到的弥散的云雾状天体统称星云。后来天文望远镜分辨率的提高,把这些星云又分成星团、星系和星云三种类型。银河系中的气体尘埃密集的云雾天体,称为星云;银河系以外,类似银河系的天体系统,叫星系。银河系中的星云物质,就形态来说,可以分为弥漫星云、行星状星云和超新星剩余物质云;就发光性质来说,可分为发射星云、反射星云和暗星云。

暗物质晕

暗物质晕环绕在星系外围,如同太阳圈包围着太阳一般。大多数的星系都镶嵌在这种暗物质晕当中,星系系统的动力学也主要由暗物质的分布主导。

暗物质晕存在的证据来自于万有引力的作用——旋涡星系的旋转曲线。如果没有大量的质量存在于延伸的晕内,星系的旋转速率就应该在离核心一段距离之后将随着距离的增加而减少。然而,观测旋涡星系,特别是电波观测到来自中性氢原子(天文学上特有的说法是HⅠ)的发射谱线,显示旋涡星系的旋转曲线远在可见物质之外的距离上依然是平坦的(有着相同的速度)。缺乏任何可见物质可以解释观测的现象,暗示有看不见的物质,也就是暗物质。

奥尔特星云

奥尔特星云是一个假设包围著太阳系的球体云团,布满着不少不活跃的彗星,距离太阳约50000至100000个天文单位,差不多等于一光年,即太阳与比邻星距离的四分一。奥尔特云是50亿前形成太阳系的星云的残余物质,包围着太阳系。

虽然人们未曾对奥尔特星云作直接的观测,但从观测得彗星的椭圆轨道,认为不少彗星皆是从奥尔特星云进入内太阳系的,一些短周期的彗星可能来自柯依柏带。该云团所受的太阳辐射较弱,非常稳定,存在数百万颗以上的彗星核,可以不停产生新彗星,去取代被摧毁的。

人们认为太阳外其他恒星也会有自己的奥尔特星云存在,又如果两颗距离近的恒星,其奥尔特云会出现重叠,导玫彗星走进另一恒星的太阳系内部。只有小行星90377被认为可能是奥尔特星云的天体,其轨道介乎76~850个天文单位之间,比预计的轨道接近太阳,有可能来自奥尔特星云内层。如果其推测正确,那么奥尔特星云的距离一定比估计的接近太阳,密度也会较高。也有说法指太阳形成时,原是星团的一员。

奥米加星云

M17叫奥米加星云,又叫天鹅星云,马蹄星云,龙虾星云(闻所未闻!)。新星在此诞生导致它发出红光,导致这个星云诞生的星团有大约35颗星,新星诞生运动有可能是最近才停止。

星云呈红色是因为新星(新星是newstars,不是nova!)诞生,高温电离了附近气体形成发射星云。可是原来最光的地区竟是白色的地区,那是因为夹杂了反射星光。

星云最特别的是有大量暗星云阻挡后面星光,这些暗星云质量是太阳的800倍,足以形成一个可观星团。奥米加星云骤眼看起来和鹰状星云非常接近,都位于同一旋臂上,其实奥米加星云是比鹰状星云近的。

阿尔贝2029星系群的中心星系

阿尔贝2029星系群的中心星系,它是目前可以测得的宇宙中最大的星系,它距地球大约10.7亿光年。据推测,该星系的主直径为银河系直径的80倍,大概有5.6万光年那么大。

矮星

矮星像太阳一样的小主序星,如果是白矮星,就是像太阳一样的一颗恒星的遗核。褐矮星没有足够的物质进行熔化反应。

矮星指本身光度较弱的星,现专指恒星光谱分类中光度级为V的星,即等同于主序星。光谱型为O﹑B﹑A的矮星称为蓝矮星(如织女一﹑天狼星),光谱型为F﹑G的矮星称为黄矮星(如太阳),光谱型为K及更晚的矮星称为红矮星(如南门二乙星)。但白矮星﹑亚矮星﹑“黑矮星”则另有所指,并非矮星。物质处在简并态的一类弱光度恒星“简并矮星”也不属矮星之列。“黑矮星”则是理论上估计存在的天体,指质量大致为一个太阳质量或更小的恒星最终演化而成的天体,它处于冷简并态,不再发出辐射能﹔也有人专指质量不够大(小于约0.08太阳质量)﹑已没有核反应能源的星体。

光度最弱的一类星系,其绝对星等M为-8~-16等。有的矮星系是椭圆星系,也有的是I型不规则星系。这两种矮星系都是小的,成员星通常也不多,质量只有10~10太阳质量。不规则矮星系包含着大量闹行郧猢o并且包含著星族I的恒星。椭圆矮星系是椭圆星系中质量小的星系。它们与球状星团很类似,二者的不同仅仅在于前者直径约为后者的10倍。在本星系群的40个星系中,就是20多个是椭圆矮星系,可见其数目之多。这种星系光度弱,所以在5万秒差距之外是看不到的。