对于星系的这些常识,你都知道吗



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对于星系的这些常识,你都知道吗


在 20 世纪后期 , 很明显 , 星系中的大部分质量都不是恒星或其他可见物质的形式 。 通过测量螺旋星系和椭圆星系中的恒星绕星系中心运行的速度 , 人们可以测量该轨道内的质量 。 大多数星系的质量都超过了它们的恒星所能计算的质量 。 因此 , 有一些不明的“暗物质”支配着大多数星系的动力学 。 暗物质的分布似乎比星系中的恒星更广泛 。 尽管发现了大量非常微弱的恒星 , 包括棕矮星 , 但识别这种暗物质的广泛努力尚未令人满意 , 在某种意义上是这些搜索的副产品 , 就像发现质量一样中微子 。 天文学家知道星系(和宇宙)中的大部分质量是未知的 , 这有点令人沮丧 。
【对于星系的这些常识,你都知道吗】
亮度
外部星系的总光度范围非常大 。 本质上最暗的是极端矮椭圆星系 , 例如小熊座矮星系 , 其光度约为 100000 个太阳 。 最明亮的星系是那些包含类星体在它们的中心 。 这些非常明亮的超活性原子核可以像 2000000000000 个太阳一样发光 。 潜在的星系通常比它们的原子核暗 100 倍 。 正常的大型螺旋星系的光度为几千亿个太阳 。
年龄
尽管不同的星系有着截然不同的历史 , 但测量结果往往表明 , 大多数(如果不是全部)星系的年龄几乎相同 。 银河系的年龄是通过确定其中发现的最古老恒星的年龄来测量的 , 大约为 130 亿年 。 附近的星系 , 甚至像大麦哲伦云和小麦哲伦云这样的星系包含大量非常年轻的恒星 , 也至少有一些年龄大约相同的非常老的恒星 。 当检查更远的星系时 , 它们的光谱和颜色与附近星系的光谱和颜色非常相似 , 因此推断它们也必须包含一群类似的非常古老的恒星 。 另一方面 , 极其遥远的星系看起来更年轻 , 但那是因为它们的“回顾”时间占其年龄的很大一部分 。 从这些星系接收到的光是在它们相当年轻的时候发出的 。
当宇宙冷却到足以使物质凝聚时 , 所有星系似乎都开始形成 , 因此它们几乎在同一时期开始形成恒星 。 它们的巨大差异不是年龄问题 , 而是它们如何着手调节材料(气体和尘埃)形成恒星的过程 。 一些椭圆星系几乎在最初的几十亿年中形成了它们的所有恒星 , 而其他椭圆星系可能有更复杂的历史 , 包括与较小星系合并相关的各个活跃恒星形成时期 。 在合并事件中 , 气体可以被压缩 , 这增强了新的恒星形成爆发所必需的条件 。 另一方面 , 螺旋形和不规则形的材料逐渐消耗殆尽 。 恒星和星系中化学元素的丰度非常均匀 。 天文学家观察到的太阳不同元素数量的比率对于银河系中的其他恒星以及其他星系中的恒星来说是相当不错的近似值 。 发现的主要区别在于原始气体、氢气和氦气的相对数量. 较重的元素是由恒星演化过程形成的 , 它们在大量恒星形成的地区相对更丰富 。 因此 , 在像天龙座系统这样的小椭圆星系中 , 几乎所有的恒星都是在其生命周期开始时形成的 , 其组成恒星几乎是纯氢和氦 , 而在像仙女座星系天龙座这样的大星系中 , 有些区域的恒星形成活跃了很长时间(实际上直到现在) , 并且有研究人员发现更重的元素更丰富 。 在一些外部星系以及银河系系统的某些部分 , 重元素的含量甚至比太阳还要丰富 , 但很少超过两倍左右 。 即使在这种情况下 , 氢气和氦气构成了大部分组成材料 , 至少占质量的 90% 。
结构
这 球体成分
大多数甚至可能所有的星系都具有古老恒星的球体成分 。 在椭圆机中 , 该组件构成了任何给定系统的全部或大部分 。 在螺旋中 , 它代表了大约一半的组成恒星(这一比例因星系类型而异) 。 在不规则物体中 , 球体成分非常不显眼 , 或者在某些情况下可能完全不存在 。 所有星系的球体部分的结构都是相似的 , 就好像螺旋星系和不规则星系拥有一个古老恒星的骨架 , 排列成类似椭圆的结构 。 恒星的径向分布遵循以下形式的规律I = I e 10 (?3.33{[ r / r e
1/4 ? 1)
其中I是r位置的表面亮度(或恒星密度) , r是距中心的径向距离 , I e和r e是常数 。 这个表达式由出生在法国的美国天文学家 Gerard de Vaucouleurs 引入 , 是一个经验公式 , 在描述几乎所有星系的球体成分方面效果非常好 。 埃德温·哈勃( Edwin Hubble)提出的另一种公式的形式为

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