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大多数星系都是螺旋星系,还有哪些星系是不同的?

2023-06-28 19:26:18
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LocCloud

我们知道,在宇宙中存在着无数个星系,它们大小、结构不一,形态各异。那为什么宇宙中的那些最大的星系都是椭圆星系而不是螺旋星系呢?螺旋星系在其结构上是不是受到了某种限制?今天就说下星系大小的问题。

先看下目前所知最大的螺旋星系是哪个?

在一个黑暗的夜晚仰望天空,仅用肉眼就能看到很多的恒星、行星,甚至是微弱的星团和星云。但是夜空中最大的结构是那条横跨穹顶的银河系暗带。

galex

从我们的角度看这是银河系的内部平面。对我们来说它非常巨大,包含了几千亿颗恒星,直径10万光年。但银河系并不是最大的螺旋星系,本星系群中的仙女座星系也不是,但它是我们天空中角大小最大的星系。

galex

仙女座星系能成为我们天空中看起来最大星系,两个因素:

首先它真的很大!直径约22万光年,其中包含了大约一万亿颗恒星,是银河系恒星数量的三到五倍,直径的两倍多,是我们所在星系群中最大的星系。其次它离我们很近!距离只有254万光年,是宇宙中离我们最近的大星系。本星系群中的星系能被认为是一个集合的原因是,它们都被引力束缚在一起!再过几十亿年,仙女座、银河系、三角座星系和本星系群中所有其他的小星系将会合并在一起,形成一个独立的巨型星系。

galex

星系合并后最终得到的不是一个螺旋星系,而是一个巨大的椭圆星系!那么为什么会变成椭圆而不是螺旋星系呢?只看一两个孤立的例子并不能解决问题。如果我们想准确地知道星系合并中发生了什么,我们需要观察目前所能看到的一切,并从中得出结论。

那么,如果我们观察宇宙中的星系,并优先选择最大的星系,我们会发现什么?

galex

在上图中有两个比较明显的星系,其中一个与银河系大小相当。就是图像右边的螺旋状结构:IC 4970,它正在引力的作用下与其庞大的邻居发生着相互作用。

上图中的“巨型”星系,有两个庞大、扩张、分散的旋臂,这两个旋臂实际上要比我们在上图中看到的延伸得更远。NASA的GALEX太空船在紫外线捕捉到了这个巨型星系的全貌,而且这个星系也是我们迄今为止在宇宙中发现的最大的螺旋星系。下图:

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这是NGC 6872星系,直径约52.2万光年,是已知宇宙中最大的螺旋星系。当然,宇宙那么大,很有可能存在比这个更大的螺旋星系,但我们目前只确定了这一个,因为它距离我们“只是”2亿光年多一点。NGC 6872的质量明显大于银河系或仙女座星系,甚至两个星系的总和。而且在物理尺寸上也要大得多,据我们所知,宇宙中就算存在更大得螺旋星系,也不会比NGC 6872大太多。

但是宇宙中有很多星系比NGC 6872要大的多,它们就是椭圆星系!

宇宙中的庞然大物:椭圆星系

galex

就算我们只看离我们最近的大星系团室女座星系团,其中最大的星系是梅西耶87,它的直径大约有100万光年,包含数万亿颗恒星,总质量是我们星系的200倍!

换句话说,在这个普通的星系类型中,一个普通的大椭圆星系,使已知最大的螺旋星系在它面前相形见绌。但宇宙中还有更大的椭圆星系。

galex

上图的星系是IC 1101,迄今为止宇宙中已确认的最大的单一星系。距我们10.7亿光年远,包含了大约100万亿颗恒星,几乎是银河系的1000倍,总质量是10^15个太阳质量,直径估计有5到6百万光年。

与已知最大的螺旋星系相比,已知最大的椭圆星系包含:

恒星数量几乎是它的100倍,总质量大约是它的几百倍在最大方向上大约是它物理大小的10倍。螺旋星系在椭圆星系面前就像个小矮人!

螺旋星系是怎样形成的?为什么宇宙中最大的星系几乎都是椭圆星系?

galex

宇宙中有许多大型星系,通常位于巨大星系团的中心,它们的质量通常是银河系的数百到1000倍,但其中没有一个是螺旋星系!举个例子,上图中,天炉星系团右下角明亮的大螺旋星系,它甚至还比不上仙女座星系的质量,而其中巨大的椭圆星系是仙女座星系总质量的许多倍。那么,为什么螺旋都是小矮人呢?我们下面就看下螺旋星系是如何形成的!

在早期宇宙中,大爆炸后不久,那些生来就比其他区域具有稍多物质和能量的微小区域,通过引力开始优先地吸引物质。最终,足够多的物质被吸引到气体团块中,导致了恒星的形成和星团的形成。首先形成的集群是一个更大的结构的一部分(一个非对称的气体云团),它在最短的方向率先发生坍缩,首先形成一个圆盘。随着时间的推移,圆盘吸积了越来越多的物质,聚集了附近所有的星团,由于密度波而形成了一个螺旋状的结构。与星系融合的中小规模的星团进入星系核心,一直保持着螺旋结构。这个过程发生在银河系,仙女座,以及几乎所有我们看到的螺旋星系。一团巨大的气体因引力作用而坍缩、“压扁”并开始旋转。由于圆盘的不稳定性而产生的密度波就出现了螺旋结构,螺旋星系一直是螺旋结构,只是因为没有灾难性的膨胀来摧毁这个结构。

但是,在宇宙中导致一个更大星系形成的过程(与一个或多个其他螺旋星系合并)正是破坏着宇宙中的螺旋结构!

galex

这个过程在宇宙中是非常普遍的现象,那些从未经历过合并的孤立星系是相对不受干扰的螺旋星系。当两个星系引力合并,引力发生作用后恒星的旋臂会受到极大的干扰,会经历一个星爆阶段,也就是恒星形成异常活跃,一旦星爆阶段结束,星系就进入了最终的椭圆状态。

galex

如果想要两个大星系合并在一起并保持螺旋结构,就需要非常好的机缘巧合。这在统计学上不太可能发生。而且合并的次数越多,尤其是大型星系合并的越多,螺旋结构就更容易被破坏,最终得到一个椭圆结构。

但是也有一些星系似乎是螺旋星系和椭圆星系的混合体,我们称其为“半合并”状态,也就是一个巨大的螺旋星系与一个很小的星系合并形成的部分椭圆结构,最初的螺旋星系在某种程度上仍然保持完整。

galex

这就是为什么宇宙中最大的螺旋星系并没有那么大,更大的星系通过合并,它们更有可能变成巨大的椭圆星系而不是螺旋星系!

苏萦

星系有很多不同的演化,还有椭圆星系和不规则星系。椭圆星系M87位于室女座星系团星系团的中心,有12万光年的直径,比一般星系大很多。而Robert四星组合属于不规则星系,是由四个不同规则的星系组成,成员分别是NGC87、NGC88、NGC89和NGC92,位置居于凤凰座中心附近。

Chen

还有IC1011星系,它就是一个超大的椭圆星系。与螺旋星系不同,大部分的椭圆星系看起来像一个指纹一样。

snjk

比如,彗星,木星,火星,冥王星,月球,都是属于卫星的范围,体积较小。

max笔记

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2023-06-28 17:00:331

玉兔号在本次月面探测中有哪些科学发现,请把你收集到的资料写下来?

嫦娥三号任务背负着三大科学使命,即月表形貌与地质构造调查;月表物质成分和可利用资源调查;地球等离子体层探测和月基光学天文观测。嫦娥三号在国际上首次实现了月基近紫外巡天观测,填补了国际上GALEX卫星巡天在低银纬天区的部分空白,月基光学望远镜也是嫦娥三号上目前唯一仍在正常工作的科学仪器。月基光学望远镜的另一最大亮点是变星研究上发现的一系列新的天文现象。如:发现一个罕见的处于双星快速物质交流演化过程中的天体,发现一批处于双星慢速物质交流演化过程中的样本,发现一个处于六星系统中的半相接型密近双星,发现密近双星普遍存在于多星系统的可能性等。嫦娥三号首次发现地球等离子体层边界在磁层亚暴的影响下发生凸起。我国科学家利用“玉兔”月球车上四台科学仪器的探测数据,在国际上首次揭示月球雨海区的火山演化历史。
2023-06-28 17:00:471

嫦娥三月探秘这一课你在本次月面探测中有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:00:541

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2023-06-28 17:01:131

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2023-06-28 17:01:201

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2023-06-28 17:01:291

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2023-06-28 17:01:361

玉兔号在嫦娥三号月球探秘的时候有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:01:541

玉兔号在本次月面探测中有哪些科学发现请把你搜集到的资料写下来?

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2023-06-28 17:02:011

嫦娥三号探秘课文中玉兔号在本次月面探测中有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:02:081

嫦娥三号任务有哪些科学成就?

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2023-06-28 17:02:261

月球车玉兔的科学意义是什么?

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2023-06-28 17:02:332

“玉兔号”在2019年月面探测中有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:02:411

玉兔三号在本次月面探测中有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:02:571

玉兔号在本次命名探测中有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:03:041

"玉兔号"在本次月面探测中有哪些科学发现

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2023-06-28 17:03:101

嫦娥三号玉兔号在月面探测中 有哪些科学发现?

我是你,我是是是是是是是是是是是,是是,是是,是是,是是,是是是是,是是是是是一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个一个签百千百万万万万九路路路路路路路路路路路。
2023-06-28 17:03:277

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2023-06-28 17:03:531

宇宙中的椭圆星系,为什么比螺旋星系多?

椭圆星系的形成条件比螺旋星系更容易形成,而且也更加稳定,不容易散开。
2023-06-28 17:04:014

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2023-06-28 17:05:391

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2023-06-28 17:05:541

玉兔号在本次月面 有哪些科学发现?

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2023-06-28 17:06:081

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2023-06-28 17:06:151

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2023-06-28 17:06:331

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2023-06-28 17:06:401

玉兔号在探月是取得了那些成就?

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2023-06-28 17:06:471

玉兔号在本次月面探测中有哪些科学发现?

玉兔号在本次的探测中发现了,月球上那是含有一定量的水的,不过它一般以冰的形式存在科学技术,一定要先进才可以。
2023-06-28 17:06:572

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2023-06-28 17:07:111

玉兔号在嫦娥三号探秘的那一天有哪哪些科学发现?

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2023-06-28 17:07:301

玉兔号”在本次月面探测中有哪些科学发现?

嫦娥三号任务背负着三大科学使命,即月表形貌与地质构造调查;月表物质成分和可利用资源调查;地球等离子体层探测和月基光学天文观测。嫦娥三号在国际上首次实现了月基近紫外巡天观测,填补了国际上GALEX卫星巡天在低银纬天区的部分空白,月基光学望远镜也是嫦娥三号上目前唯一仍在正常工作的科学仪器。月基光学望远镜的另一最大亮点是变星研究上发现的一系列新的天文现象。如:发现一个罕见的处于双星快速物质交流演化过程中的天体,发现一批处于双星慢速物质交流演化过程中的样本,发现一个处于六星系统中的半相接型密近双星,发现密近双星普遍存在于多星系统的可能性等。嫦娥三号首次发现地球等离子体层边界在磁层亚暴的影响下发生凸起。我国科学家利用“玉兔”月球车上四台科学仪器的探测数据,在国际上首次揭示月球雨海区的火山演化历史。
2023-06-28 17:07:381

月球雨海区有火山吗?

嫦娥三号任务背负着三大科学使命,即月表形貌与地质构造调查;月表物质成分和可利用资源调查;地球等离子体层探测和月基光学天文观测。嫦娥三号在国际上首次实现了月基近紫外巡天观测,填补了国际上GALEX卫星巡天在低银纬天区的部分空白,月光学望远镜也是嫦娥三号上目前唯一仍在正常工作的科学仪器。月基光学望远镜的另一最大亮点是变星研究上发现的一系列新的天文现象。如:发现一个罕见的处于双星快速物质交流演化过程中的天体,发现一批处于双星慢速物质交流演化过程中的样本,发现一个处于六星系统中的半相接型密近双星,发现密近双星普遍存在于多星系统的可能性等。嫦娥三号首次发现地球等离子体层边界在磁层亚暴的影响下发生凸起。我国科学家利用“玉兔”月球车上四台科学仪器的探测数据,在国际上首次揭示月球雨海区的火山演化历史。
2023-06-28 17:07:511

玉兔号在本次液面探测中有哪些科学发现请把你搜集到的资料写下来?

嫦娥三号任务背负着三大科学使命,即月表形貌与地质构造调查;月表物质成分和可利用资源调查;地球等离子体层探测和月基光学天文观测。嫦娥三号在国际上首次实现了月基近紫外巡天观测,填补了国际上GALEX卫星巡天在低银纬天区的部分空白,月基光学望远镜也是嫦娥三号上目前唯一仍在正常工作的科学仪器。月基光学望远镜的另一最大亮点是变星研究上发现的一系列新的天文现象。如:发现一个罕见的处于双星快速物质交流演化过程中的天体,发现一批处于双星慢速物质交流演化过程中的样本,发现一个处于六星系统中的半相接型密近双星,发现密近双星普遍存在于多星系统的可能性等。嫦娥三号首次发现地球等离子体层边界在磁层亚暴的影响下发生凸起。我国科学家利用“玉兔”月球车上四台科学仪器的探测数据,在国际上首次揭示月球雨海区的火山演化历史。
2023-06-28 17:07:591