恒星系或称星系,是宇宙中庞大的星星的“岛屿”,它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。到目前为止,人们已在宇宙观测到了约一千亿个星系。它们中有的离我们较近,可以清楚地观测到它们的结构;有的非常遥远,目前所知最远的最系离我们有近两百亿光年。 按照宇宙大爆炸理论,第一代星系大概形成于大爆炸发生后十亿年。在宇宙诞生的最初瞬间,有一次原始能量的爆发。随着宇宙的膨胀和冷却,引力开始发挥作用,然后,幼年宇宙进入一个称为“暴涨”的短暂阶段。原始能量分布中的微小涨落随着宇宙的暴涨也从微观尺度急剧放大,从而形成了一些“沟”,星系团就是沿着这些“沟”形成的。 哈勃太空望远镜拍摄的遥远的年轻星系照片,其中包含有正在形成中的星系团(原星系)。 十八个正在形成中的星系团的单独照片。每个团快距地球约一百十亿光年。 著名的“哈勃深空”照片。展示了一千多个在宇宙形成后不到十亿年内形成的年轻星系。 哈勃深空。箭头所指的可能是迄今为止发现的最遥远的星系。 阿贝尔2218星系群。照片反映了宇宙中的“引力透镜”现象。 两个相邻的星系NGC1410、NGC1409因引力作用而互相吸取物质。 随着暴涨的转瞬即逝,宇宙又回复到如今日所见的那样通常的膨胀速率。在宇宙诞生后的第一秒钟,随着宇宙的持续膨胀冷却,在能量较为“稠密”的区域,大量质子、中子和电子从背景能量中凝聚出来。一百秒后,质子和中子开始结合成氦原子核。在不到两分钟的时间内,构成自然界的所有原子的成分就都产生出来了。大约再经过三十万年,宇宙就已冷却到氢原子核和氦原子核足以俘获电子而形成原子了。这些原子在引力作用下缓慢地聚集成巨大的纤维状的云。不久,星系就在其中形成了。大爆炸发生过后十亿年,氢云和氦云开始在引力作用下集结成团。随着云团的成长,初生的星系即原星系开始形成。那时的宇宙较小,各个原星系之间靠得比较近,因此相互作用很强。于是,在较稀薄较大的云中凝聚出一些较小的云,而其余部分则被邻近的云所吞并。 同时,原星系由于氢和氦的不断落入而逐渐增大。原星系的质量变得越大,它们吸引的气体也就越多。一个个云团各自的运动加上它们之间的相互作用,最终使得原星系开始缓慢自转。这些云团在引力的作用下进一步坍缩,一些自转较快的云团形成了盘状;其余的大致成为椭球形。这些原始的星系在获得了足够的物质后,便在其中开始形成恒星。这时的宇宙面貌与今天便已经差不多了。星系成群地聚集在一起,就像我们地球上海洋中的群岛一样镶嵌在宇宙空间浩瀚的气体云中,这样的星系团和星系际气体伸展成纤维状的结构,长度可以达到数亿光年。如此大尺度的星系的群集在广阔的空间呈现为球形。 宇宙中没有两个星系的形状是完全相同的,每一个星系都有自己独特的外貌。但是由于星系都是在一个有限的条件范围内形成,因此它们有一些共同的特点,这使人们可以对它们进行大体的分类。在多种星系分类系统中,天文学家哈勃于1925年提出的分类系统是应用得最广泛的一种。哈勃根据星系的形态把它们分成三大类:椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。椭圆星系分为七种类型,按星系椭圆的扁率从小到大分别用E0-E7表示,最大值7是任意确定的。该分类法只限于从地球上所见的星系外形,原因是很难确定椭圆星系在空间中的角度。旋涡星系分为两族,一族是中央有棒状结构的棒旋星系,用SB表示;另一种是无棒状结构的旋涡星系,用S表示。这两类星系又分别被细分为三个次型,分别用下标a、b、c表示星系核的大小和旋臂缠绕的松紧程度。不规则星系没有一定的形状,而且含有更多的尘埃和气体,用Irr表示。另有一类用S0表示的透镜型星系,表示介于椭圆星系和旋涡星系之间的过渡阶段的星系。 属E0型椭圆星系的NGC4552。该星系位于室女座。 NGC4486,同样位于室女座,属E1型椭圆星系。 NGC4479属于E4型椭圆星系,位于室女座。 NGC205椭圆星系,属于E6型,位于仙女座。 位于六分仪座的NGC3115,属E7型椭圆星系,也有把它归为S0型的。 位于狮子座的NGC3623,属Sa型旋涡星系。 属Sb型的NGC3627旋涡星系,位于狮子座。 猎犬座的NGC5194旋涡星系,属Sc型。左侧是一个矮星系。 NGC3351位于狮子座,属SBb型棒旋星系。 SBc型棒旋星系NGC3992,位于狮子座。 银河系的卫星系“大麦哲伦云”,属不规则星系。 NGC3034不规则星系,位于大熊星座。 宇宙中的大部分大星系都是旋涡星系,其次是椭圆星系,不规则星系占的比较最小。旋涡星系自转得比较快,其盘面中含有大量尘埃和气体,这些物质聚集成能供恒星形成的区域。这些区域发育出含有许多蓝星的旋臂,所以盘面的颜色看上去偏蓝。而在其棒状结构和中央核球上稠密地分布着许多年老的恒星。与旋涡星系相比,椭圆星系自转得非常慢,其结构是均匀而对称的,没有旋臂,尘埃和气体也极少。造成这种局面的原因是早在数十亿年前恒星迅速形成时就已经将椭圆星系中的所有尘埃和气体消耗完了。其结果是造成这些星系中无法诞生新的恒星,因此椭圆星系中包含的全都是老年恒星。 宇宙中约有十亿个星系的中心有一个超大质量的黑洞,这类星系被称为“活跃星系”。类星体也属于这类星系。 此外还有一类个子矮小的“矮星系”。这类星系不象大型星系那样明亮,但其数量非常多。银河系附近有许多矮星系,其数量比所有其它类型星系之和都多。在邻近的星系团中也已发现了大量的矮星系。其中一些形状规则,多半都含有星族II的恒星;形状不规则的矮星系一般含有明亮的蓝星。 星系的形状一般在其诞生之时就已经确定了,此后一直都保持着相对稳定,除非发生了星系碰撞或邻近星系的引力干扰。 在没有灯光干扰的晴朗夜晚,如果天空足够黑,你可以看到在天空中有一条弥漫的光带。这条光带就是我们置身其内而侧视银河系时所看到的它布满恒星的圆面——银盘。银河系内有约两千多亿颗恒星,只是由于距离太远而无法用肉眼辩认出来。由于星光与星际尘埃气体混合在一起,因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带。银河系的中心位于人马座附近。 银河系是一个中型恒星系,它的银盘直径约为十二万光年。它的银盘内含有大量的星际尘埃和气体云,聚集成了颜色偏红的恒星形成区域,从而不断地给星系的旋臂补充炽热的年轻蓝星,组成了许多疏散星团或称银河星团。已知的这类疏散星团约有一千两百多个。银盘四周包围着很大的银晕,银晕中散布着恒星和主要由老年恒星组成的球状星团。 天鹅-人马座方向的银河。 辉煌的银河系中心(银核)部分。 辉煌的银河系中心(银核)部分II。 织女、牵牛星-人马座方向的银河。 天鹰-人马座方向的银河。 长盾-人马座方向的银河。 从我们所处的角度很难确切地知道银河系的形状。但随着近代科技的发展,探测手段的进步在某种程度上克服了这些障碍,揭示出银河系具有的某些出人意料的特征。长期以来人们一直以为银河系是一个典型的旋涡星系,与仙女座星系类似。但最近的观测却发现,它的中央核球稍带棒形。这意味着银河系很可能是一种棒旋星系。另外,银河系是一个比较活跃的星系,银核有强烈的宇宙射线辐射,在那里恒星以高速围绕着一个不可见的中心旋转。这表明在银河系的核心有一个超大质量的黑洞。 银河系有两个较矮小的邻居——大麦哲伦云和小麦哲伦云,它们都属于不规则星系。由于引力的作用,银河系在不断地从这两个小星系中吸取尘埃和气体,使这两个邻居中的物质越来越少。预计在一百亿年里,银河系将会吞没这两个星系中的所有物质,这两个近邻将不复存在。
著名的狮子座三重奏星系位于我国的北半球天空中,可以在夏季和秋季观测到。具体位置在狮子座的南端,距离地球约3,900万光年。
狮子座三重奏星系是由三个星系组成的,包括M65、M66和NGC 3628。这三个星系都属于螺旋星系,其中M65和M66非常接近,而NGC 3628则稍微远离它们。
M65和M66是非常亮丽的螺旋星系,它们的中心区域非常明亮,有许多星云和星团。而NGC 3628则是一种较为特殊的星系,它的形状看起来像一条扭曲的长条,因此被称为“鱼骨星系”。
狮子座三重奏星系是天文学家研究星系演化和宇宙学的一个重要目标。它们的亮度和距离使得我们可以在它们身上研究星系形成和演化的过程,以及黑洞和星系碰撞等现象对星系的影响。
因此,狮子座三重奏星系对于天文学的研究是非常重要的。虽然它们距离我们很远,但是通过现代天文技术,我们可以观测到它们的很多细节,为我们深入探索宇宙提供了重要的线索。
相对论告诉我们,宇宙中不存在绝对静止的物体,静止是相对而言的,运动才是绝对的。当我们在地球上坐着不动时,地球其实正带着我们在宇宙中高速飞行,最快速度相当于每天前进5440万公里,而我们对此却全然不知。那么,地球在空间中的运动速度究竟可以快到什么地步?目的地又是在哪里呢?
首先,地球自身在绕着地轴自转,大约24小时转动一圈,这就是为什么我们会感受到日月星辰的东升西落。在地球上的不同纬度,自转的线速度会有很大差异。在赤道附近,每秒转动465米。在纬度为45 的地方,每秒转动328米。到了纬度75 的地方,速度只有120米/秒。
其次,地球受到太阳的引力作用,绕着太阳公转。根据太阳的质量以及日地距离,可以算出地球公转运动的平均速度为2978公里/秒。由于地球公转轨道不是完美的圆形,所以它的轨道速度不是匀速的。
在每年7月初,地球转动到远日点附近,此时所受的太阳引力最弱,公转速度最慢,约为2929公里/秒。在每年1月初,地球转动到近日点附近,此时所受的太阳引力最强,公转速度最快,约为3029公里/秒。
就像地球一样,太阳不但有自转,而且也有公转。太阳是银河系2000亿颗恒星的一员,所有的恒星都在环绕银河系中心转动,我们的太阳也不例外。整个银河系的共同质量中心处在银心,太阳距离那里大约26万光年。
银心是银河系的引力中心,这并不是因为银心有一个质量为太阳400多万倍的超大质量黑洞。相对于总质量高达太阳1万亿倍的银河系,这个超大质量黑洞是微不足道的存在,它不能在整个银河系中兴风作浪,最多只能影响附近有限距离内的恒星。
太阳带着地球及其他太阳系天体,以每秒230公里的速度在星际空间中穿行。太阳系每隔225亿年绕着银心转一圈,这个周期被称为1银河年。从太阳系诞生至今,我们才过了20个银河年。我们现代人类仅在地球上生活了0001个银河年,宇宙目前的年龄约为613个银河年。
太阳系目前的前进方向为北天的三个 星座 ——仙王座、天鹅座和蝎虎座。太阳系的行星盘面与银道面呈60度夹角,我们现在位于银道面以北至少75光年。从北银极俯瞰,太阳系的公转方向为顺时针。
未来,在银河系引力的作用下,太阳系运动到最北时,将会掉头朝着银道面南侧前进。事实上,太阳系一直在银道面上下方反复穿行,每过3200万年的时间,就会穿过一次银道面。
同样地,银河系也不是绝对静止,它带着包括地球在内的所有银河系天体在星系际空间中穿行。相对于250万光年外的仙女座星系,银河系正以110公里/秒的速度飞向它。
当我们谈论物体的速度时,其快慢取决于参照系的选择。相对于不同参照系,物体可以视作是静止的,也可以视作在运动。那么,在浩瀚无垠的宇宙空间中,究竟要如何给银河系找一个可靠的参照系呢?
虽然绝对静止参照系是不存在的,但宇宙中有一个相当好用的静止参照系,那就是宇宙微波背景辐射。至于这个特殊参照系是怎么来的,就要追溯到宇宙的起源。
138亿年前,宇宙从大爆炸中创生。由于早期宇宙很小,能量都聚集在一起,所以温度非常高。随着宇宙不断膨胀,光子扩散到新的空间,把能量分散开来,宇宙逐渐变冷。
138亿年过去了,宇宙最初发出的那些光已经散播到整个宇宙空间,让整个宇宙有着十分均匀的温度:-27042 ,比绝对零度高了273 。不管我们望向何方,都能看到宇宙最深处均匀地充满这些古老光子。由于宇宙空间经历了大幅度膨胀,导致那些古老光子的能量大幅衰减,它们已经变成了肉眼不可见的微波,这就是所谓的宇宙微波背景辐射。
宇宙微波背景十分均匀,温度波动只有十万分之一。不过,天文学家发现,狮子座和宝瓶座方向的温度波动相对较大,前者高了0003354 K,后者低了0003354 K。
这种温度异常波动源自于银河系运动产生的多普勒效应,在运动方向上光子发生蓝移,所以温度偏高,反之则因为光子红移而导致温度偏低。根据这种效应可以测出,银河系正带着地球以630公里/秒的速度(227万公里/小时)在星系际空间中快速前进。
至于为什么银河系以如此快的速度运动,天文学家推测遥远的地方存在着一个神秘而又强大的引力中心,它被称为巨引源,至少距离银河系15亿光年。巨引源的引力主宰范围可达几亿光年,附近包括银河系在内的几百万个星系都受其影响。
虽然地球正带着我们在宇宙中飞奔,但我们无法直观感受到。因为地球运行十分平稳,再加上宇宙太大,没有合适的参照物,我们根本无法察觉地球其实在快速运动。
M31仙女座大星云(据说很远很远的未来她会和我们银河系正面相撞)
位于麒麟座的NGC 2237 玫瑰星云
位于剑鱼座的NGC 1566螺旋星系
位于狮子座的M96漩涡星系
位于银河系狮子座的NGC 6302蝴蝶星云
位于飞马座的斯蒂芬五重奏星系
位于巨蛇座的M16鹰状星云和有名的创世之柱
创世之柱(这其中孕育着很多恒星)
位于猎户座的M42大星云
位于仙女座的侧向星系NGC 891
宇宙毛毛虫IRAS 20324
NGC6960女巫帚星云
M17天鹅星云
位于麒麟座的V838变星
曝光多次的满月
M104草帽星系
位于宝瓶座的NGC 7293上帝之眼
位于仙后座的NGC 281 小精灵星云
据说人类已知最大的球状星团NGC 5139
非常著名的猎户腰带(Alnitak, Alnilam, Mintaka )
位于大熊 星座 的M82雪茄星云
太阳风暴
船底座星云的尘埃柱
名副其实的海豚星云
位于猎户座的IC 434马头星云
位于仙女座Arp 273玫瑰星系
地球的守护星:木星!(木星的巨大引力给地球造就了安全和稳定的外部环境)
从射电波段到X波段的银河系中心
更新于1996年8月的蛇夫座蛇状星云
发布于1996年的M82雪茄星云。
更新于1997年的海尔波普彗星和他的小尾巴
位于金牛座的M45昴星团
射电星系武仙座A发出的等离子喷流
位于苍蝇座的NGC 5189中国龙星云
位于人马座的M20三裂星云
发布于2013年的位于南天极的莱蒙彗星
银河系英仙臂的IC 1805 心脏星云
位于仙后座的IC1848灵魂星云
位于长蛇座的NGC 2936海豚星系(像企鹅守护着蛋)
M1梅西耶一号超有名的蟹状星云,超新星爆炸创造出的星云,据说这颗超新星最早是被中国天文学家观测到的
位于猎户座的NGC 2936猴头星云边缘
位于人马座的M17欧米伽星云恒星工厂
位于猎犬座的M106螺旋星系,星系核心有个超大质量的黑洞
NASA每日一图愚人节发布的2014 MU69(怎么好像是土豆?)
真正的2014 MU69 确实有点像土豆。(位于柯伊伯带的2014 MU69是目前人类探测到的最远的天体,2019年新视野号到达其附近给他拍摄了清晰近身照,他还有个好听的中文名字“天涯海角”)
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