星系的形成和演化

星系的形成和演化
星系的形成和演化

星系的形成和演化
星系的产生
　　康德认为；星系是从原始星云中产生出来的.原始星云又是从什么地方产生出来的呢?所以,该理论至少是片面的.宇宙大爆炸论者认为；星系或整个宇宙都是从一个什么叫“奇点”的大爆炸中产生出来的.“奇点”又是从什么地方产生出来的呢?所以,该理论至少又是片面的.其实,我们只要承认物质不灭或物质只存在形式上变化,就可以知道星系是如何产生的问题了.原来星系并不是从无到有地产生出来的,而是从另一种物质形式中转化而来的.比如,当银河系中的物体或星体都收缩到中心并形成一个质量很大的星体时,星体内部变发生核聚变,当这种核聚变达到一定程度时,由核裂变引起的星体大爆炸就出现了,由于星体是一个高速转动的物体,所以,星体大爆炸的碎片只在星体转动的径方向散开了,于是就形成我们现在的银河系这种扁平状态的存在摸样.当然,银河系目前正在收缩中
编辑本段星系演化史
　　在宇宙大尺度结构的研究中,星系只是被看作一个质点,它本身没有什么变化可言.但从星系内部看,也有自己的演化史. 　　幸亏由于星系离我们十分遥远和光速的有限性,我们可以通过考察距离不同（因此年龄不同）的星系来研究它们的演化历程.例如：仙女座大星云离我们200万光年,我们今天看到的实际上是它200万年前的面貌.同样,当我们观察距离5000万光年的室女座星系团中的星系时,它的光是5000万年前发出的.借助大型望远镜,我们可以看到处于宇宙深处的更年轻的星系. 　　刚刚从原始气云凝结出来的星系胚胎是什么样子,目前天文学家尚不清楚,因为在第一代明亮的恒星形成以前,这些遥远的暗弱气体是很容易逃过目前最强大的望远镜的追踪的.随着时间的推移,原始星系云开始收缩和冷却,一步步分裂为更小更密的碎片,由这些碎片中最终诞生出第一代恒星.第一代恒星比太阳要重得多,明亮得多,寿命也短得多.在大约1000万年内便耗尽了自己的燃料,然后通过爆发形式把自己内部合成的重元素抛回星际空间,进入第二代、第三代恒星形成和演化的循环.上述过程的后果是星系越年轻,重元素的含量应越少,而颜色则应偏蓝.天文观测表明情况的确如此. 　　除了化学组成以外,星系的形态也随时间而变化.早期星系的密度比现在高得多,相邻星系在引力作用下彼此靠近,产生潮汐形变甚至合并为一的可能性也就高得多.80年代发射的红外天文卫星发现了一批极亮的年轻星系,其中约60％表现出潮汐形变或合并的特征：有的星系拖出一条"尾巴",有的星系长出两支"角",有的双星系之间有"桥"相通.
编辑本段独立星系的关系
　　独立星系由于都在围绕自己的中心做旋转运动,所以,独立星系之间处在一种相对静止的状态.如果,我们把独立星系比喻成一个个旋转着的陀螺,那么,由于每个陀螺都在自己的位置上做旋转运动,所以,从全局的角度来看；这些陀螺处在一种相对静止或稳定的状态之中.所以,我们可以得出这样的结论；宇宙世界是在一个相对 静止和稳定的状态中存在着.物体的运动具有局部的或区域的性质.
编辑本段美国找到宇宙早期星系演化证据
　　一项针对形成早期宇宙的首批明亮星系的研究表明,大约在130亿年前,这些星系的数目发生了戏剧性的变化.这篇对宇宙最早期时星系演化的观察报告为星系形成等级理论提供了新证据,该理论认为,大星系建立在小星系间的碰撞和合并基础上. 　　美国加州大学天文学家理查德•伯文斯和加斯•伊凌沃斯利用哈勃太空望远镜对宇宙“大爆炸”发生后9亿年间星系的形成情况进行了研究,并在9月14日的《自然》杂志上介绍了他们的最新研究成果. 　　通过对太空中3块暗色斑块进行观测,伯文斯和伊凌沃斯捕捉到了130亿年前原始星系中的恒星发出的光亮.在如此遥远的距离,只有最明亮的星系才能为人们观察到.伊凌沃斯教授表示,这是至今人类获得的最遥远的红外和光学信号,它们帮助人们观察到星系形成最早期阶段的情况. 　　研究人员观察发现,“大爆炸”后的9亿年后有数以百计的明亮星系,而在“大爆炸”后2亿年间只有1个.伊凌沃斯说：“在‘大爆炸’后的7亿年间,并没有更大、更明亮的星系,而在随后的2亿年中却出现了许多,因此在这个时期,肯定有许多小星系在发生合并.” 　　天文学家可以通过光线红移现象了解太空光线是何时发出的.伯文斯开发出的软件可以自动在哈勃太空望远镜获得的数据群中搜寻出来自高红移星系的数据.伯文斯目前在加州大学做博士后研究,是此篇论文的第一作者.他表示,他们为宇宙结构形成提供了一种量化的测量方法,因此能够了解随着时间的变化,小星系转变成大星系的速度. 　　据悉,研究人员观察到的星系比今天我们所在的银河系和附近其他巨型星系要小许多.如果银河系是位年长者,那么观察到的星系则是姗姗学步的孩子或学龄前儿童.尽管研究人员此项研究中没有观察到小星系,但是,威尔金森微波各项异性探测器不久前准确探测到了它们的存在.
编辑本段相关问题
　　在天文物理学中,有关星系形成和演化的问题有： 　　在一个均质的宇宙中,我们是否居住在一个独特而与众不同的场所? 　　星系是如何形成的? 　　星系是如何随着时间改变的? 　　星系是如何形成的,依然是天文物理学中最活跃的一个研究领域,并且继续延伸至星系演化的领域,而有些观念与看法已经被广泛的接受. 　　从宇宙微波背景辐射的观测已经证实,在大霹雳之后,宇宙有一段时间是非常同质性的,其间的起伏低于十万分之一. 　　今天最能被接受的观点是原始扰动的成长形成今天我们所观察到的所有结构,原始扰动诱发局部地区气体的物质密度增加,形成星团和恒星.这种模型的一种结果是在早期宇宙的一些地区因为有较高一点的密度而形形成了星系,因此星系的诞生与早期宇宙的物理息息相关. 　　在这个领域的研究有许多都聚焦在我们自己的银河系,因为它是最容易观察的星系.这些观察必须能解释,或至少不再增加分歧的意见,星系演化的理论,包括：
星盘十分的薄、密度和自转.
　　星晕非常巨大、稀薄、没有自转(或是只有微量的顺向或逆向的转动),也没有可观察出的结构. 　　存在于晕中的恒星和星盘中的比较,通常都非常老和金属量非常少(此处是一个对比,但是这些资料之间没有绝对的关联性.) 　　一些天文学家曾经鉴定出一些介于两者之间的恒星,有人称之为"低金属密实盘"(metal weak thick disk),也有人称为"特殊第二族星",不一而足.如果确实有明显的区分,她们的描述将如同贫金属星(但晕星并不那麼缺乏金属,也没有那麼老),并且轨道非常靠近星盘,有点儿"虚胖"的,较厚的星盘形状. 　　球状星团是典型的老与贫金属,不是所有的都像大多数的一样是贫金属,而且/或许有些是比较年轻的恒星.在球状星团中有些恒星的年龄看起来好像和宇宙一样老!(使用完全不同的测量和分析方法) 　　在每个球状星团之中,实际上都是在同一个时间诞生的.(只有少数几个显示有不同世代的恒星分别诞生) 　　轨道细小(接近星系中心)的球状星团,轨道接近星盘(对星盘是低倾斜的)和低离心率(比较圆些),而距离较远的球状星团轨道来自所有的方向,也有较高的离心率. 　　高速云,中性氢的云气,如雨般的向星系坠入,并且推测从一开始就是如此.(这是形成星盘中的云气与恒星诞生所必须的来源)
螺旋星系
　　在我们的银河系形成的现代理论中,最早期(据知是天文学家Els,之後提出论文的有Olin Eggen, Donald Lynden-Bell,和Allan Sandage)描述在一次单独(相对性的)的快速碰撞事件之後,银晕伴随著星系盘面诞生了.在1978年,出现另一种版本,(据知是SZ,作者有Leonard Searle and Robert Zinn)叙述的是一种渐进的过程,首先是较小的单位崩溃瓦解掉,然後才合并成为大的部份. 　　更为现代的想法是银晕可能是曾经环绕银河系旋转的矮星系和球状星团被毁灭之後的碎片,那麼银晕将是老的部分被回收更新成新天体的场所. 　　在最近几年,主要的想法被集中关注在星系演化上的合并事件,在电脑技术上的快速进展允许对星系演化做更好的模拟,并且观测技术的改进也提供了许多遥远星系经历合并事件的数据与资料.在1994年发现我们的卫星星系,人马座矮椭球星系(SagDEG),正在被银河系逐渐的撕裂和吞噬之後,这种事件被认为在大星系的演化中是十分普遍的.麦哲伦云是我们的卫星星系,无疑的将来也会遭受和人马座矮椭球星系相同的命运.合并掉大的卫星星系的事件或许可以解释M31(仙女座大星系)看起来有双重核心的问题. 　　人马座矮椭球星系环绕我们我们银河系的轨道几乎是垂直银河盘面的,他现在正在穿越盘面,每次穿越时恒星都会被剥离并进入我们银河系的银晕内,最後,人马座矮椭球星系将只会剩下核心.尽管如此,他剩馀得质量仍然与巨大的球状星团,像人马座ω星团和G1一样,但看起来则相当不同,因为有大量神秘的暗物质出现,使它的表面密度较低,而一但成为球状星团,神秘的暗物质含量可能就很少了. 　　更多的矮星系与银河系正在进行合并的例子是大犬座矮星系,被认为和2003年发现的麒麟座环和2005年发现的室女座星流有关.
椭圆星系
　　巨大的椭圆星系可能来自于规模较大或多次的吞噬作用.在本星系群的银河系和仙女座星系(M31)是重力的主宰者,两这正以高速彼此接近之中,由于我们还无法测出M31在垂直于视线方向上的速度,所以我们也不知道是否会愈银河系相撞.如果这两个星系相遭遇的话,重力扰动会使两著都很剧烈的抛出一些气体、尘埃和恒星进入星系际空间. 她们将各自分开移动、减速,然後因为重力牵引的作用再度碰撞.最後,这两个星系可能合而为一,喷出的气流和尘埃在新生成的巨大椭圆星系周围狂舞著；在合并过程中抛出的气体之中,新的球状星团,甚至矮星系都可能出现,并且成为椭圆星系的星系晕.来自M31和银河系的球状星团也会留在晕中,成为其中的一部份.由于球状星团内的恒星是紧紧的互相牵引住的,因此在这种大尺度的星系交互作用下能免于被摧毁；在恒星的尺度上,发生的改变很少.如果有人能从各处观察合并的过程,他将进行得很缓慢,但是很壮观的事件.在视野中,扭曲变形的M31非常壮观,几乎盘踞了整个天空,M31确确实实的被摧毁：边缘发生翘曲,这可能是与本身的伴星系交互作用造成的,也可能是不久前经过的矮扁球星系-残骸还是星系盘中能被看见的族群. 　　在我们的世代,星系的大集中(星系团和超级星系团)依然在进行中,这张由下往上的图是"等级结构系统"(类似在大尺度下,星系形成的SZ图.)当我们对银河系与其他星系有更多的认识之後,关于星系形成与演化的最根本的问题,仍然只能做试探性的回答.

形成和演化
星系的形成
　　星系之形成和演化向来都众说纷纭，有些已经被广泛接受，但仍然有不少人质疑。
星系的形成包含了两方面，一是上下理论，二是下上理论。上下理论是指：星系乃由一次宇宙大爆炸中形成，发生在数亿年前。另一个学说则是指：星系乃由宇宙中旳微尘所形成。原本宇宙有大量的球状星团(globularcluster)，后来这些星体相互碰撞而毁灭，剩下微尘。这些微尘经...

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形成和演化
星系的形成
　　星系之形成和演化向来都众说纷纭，有些已经被广泛接受，但仍然有不少人质疑。
星系的形成包含了两方面，一是上下理论，二是下上理论。上下理论是指：星系乃由一次宇宙大爆炸中形成，发生在数亿年前。另一个学说则是指：星系乃由宇宙中旳微尘所形成。原本宇宙有大量的球状星团(globularcluster)，后来这些星体相互碰撞而毁灭，剩下微尘。这些微尘经过组合，而形成星系。 　　
虽然在今时今日，关于星系形成的学问有不少人质疑，但大抵在星系形成研究方面，随着研究的深入，已伸展至星系演化方面。在天文物理学中，有关星系形成和演化的问题有：在一个均质的宇宙中，我们是否居住在一个独特而与众不同的场所？星系是如何形成的？星系是如何随着时间改变的？
星系的演化
　　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。 　　
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。

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