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星系
当遥望星空时，横贯天际、蔚为壮观的银河总能让人们欣然神往 ，思绪万千 。仔细观察的话 ，我们也能看出银河实际上是由许许多多颗星星所组成的。在天文学中，我们把这种由千百亿颗恒星以及分布在它们之间的星际气体 、宇宙尘埃等物质构成的 ，占据了成千上万亿光年空间距离的天体系统叫做“星系 ” 。我们的太阳就是银河系中普通的一颗恒星 。
银河并不是宇宙中唯一的星系：通过各种方法 ，人们已经观察到的星系已经有好几万个了！不过，由于距离太遥远 ，它们看起来远不如银河那么壮丽。借助望远镜 ，它们看起来还只像朦胧的云雾 。离咱们银河系最近的星系——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云，距离我们银河系也有十几万光年 。一般地，我们把除银河以外的星系 ，统称为“河外星系 ”。
星系在早期曾被归到星云中 ，直到1924年，在准确测定了仙女座星云（现应严格称为“仙女座河外星系”）的距离后 ，星系的存在才正式确立 。
星系的形状是多种多样的 。我们可以粗略地划分出椭圆星系 、透镜星系、漩涡星系 、棒旋星系和不规则星系等五种来。星系在太空中的分布也并不是均匀的 ，往往聚集成团。少的三两成群，多的则可能好几百个聚在一起 。人们又把这种集团叫做“星系团 ” 。
星系和它内部的恒星都在运动中。我们都知道地球绕着太阳旋转 ，同时太阳也在绕银河系的中心运动 ，而同时银河系作为一个整体，本身也在运动着 。在星系内部 ，恒星运动的方式有两种：它一面绕着星系的核心旋转 ，与此同时还在一定的范围内随机地运动（科学家称之为“弥散运动 ”） 。
星系的起源和演化，与宇宙诞生早期的演化密切相关。一般看法认为：当宇宙从猛烈的爆发中产生时 ，大量的物质被抛射到空间中 。形成宇宙中的“气体云” 。这些气体云本身处在平衡之中 ，但是在某种作用下，平衡被打破了，物质聚集在一起 ，质量高达今天太阳质量的上千亿倍！这些物质团后来在运动中分裂开 ，并最终形成无数颗恒星。这样，原始的星系就形成了 。一般认为星系形成的时期在一百亿年前左右 。
而关于星系的演化 ，历史上一度曾把星系形态的序列当成演化的序列 ，即认为星系从椭圆形开始，再逐渐发展成透镜型 、漩涡型、棒旋型 ，最后变成不规则型。这种观点今天已基本上被推翻 。目前的看法认为这一过程与恒星形成的力学机理相关 ，但也仍然停留在假说的阶段 。
致密星系
光度几乎全部集中于核心区域的星系。这类星系的表面亮度很高，在照相底片上成像很小 ，刚好能与恒星的像相区别。因瑞士天文学家F.茨威基在20世纪60年代编制星系和星系团表的过程中所发现 ，故又称茨威基星系 。按致密程度还可分为一般致密 、中等致密 、甚致密和极端致密4类 。致密星系并不构成物理性质单一的一类。它包含许多类型的星系 。有的致密星系是正常星系，但表面亮度较高 。
旋涡星系 是指具有旋涡状结构的河外星系。从外表上看 ，它是在绕着核心旋转 ，有旋臂从核心螺旋地伸向空间 。其中心区为透镜状，周围围绕着扁平的圆盘，因此 ，又称为透镜星系 。涡旋星系的旋涡形状 ，最早是在1845年，观测猎犬座星系 M51时发现的。旋涡星系又可分为正常涡旋星系和棒旋星系 。正常涡旋星系又可分为三种 ，分别用a、b 、c表示 。Sa 型中心区最大 ，旋臂紧卷；Sb中心区较小，悬臂开展；Sc中心区成为一个小亮核 ，悬臂松弛。旋涡星系通常有一个结构稀疏的晕 ，叫做星系晕，笼罩着整个星系 ，再往外可能还有更稀疏的气体球 ，称作星系冕.星系的质量大约是太阳质量的10亿到1000亿倍.典型的旋涡星系是仙女座星系M31.它距我们约220万光年,用肉眼能看到它象飘浮着的薄云，星系的中间部分象固体轮子那样在旋转 ，距离中心越远 ，旋转速度越低 。星系的直径大约在18万光年左右，其质量大约为太阳质量的4000亿倍，其中可能有4000亿颗恒星.我们的银河系就是一个巨型的旋涡星系 。
注：透镜星系：旋涡星系和棒旋星系之间引入的过渡型S0（无臂旋涡星系）和SB0（无臂棒旋星系）。外形像侧视的透镜。S0（SB0）系与S（SB）系的主要区别：前者有旋臂 ，后者无 。S0（SB0）系与E系的主要区别：前者有星系盘 ，后者无 。
棒旋星系 是指具有一个由恒星组成的棒贯穿其核心部分的旋涡星系。它的臂旋从棒的两端延伸开去，在旋臂里可以看到明亮的星云物质 、疏散星团和一些黑暗的物质带 。棒体和核心部分似乎连成一体旋转 ，旋臂则好像是托在棒和核的后面旋转 。棒旋星系一般用字母SB表示 ，按照旋臂从紧卷到展开的次序,又可分为SBa、SBb、SBc三种次型。距离我们最近的大麦哲伦星云 、小麦哲伦星云都是棒旋星云，这是1518--1520年 ，麦哲伦作环球航行时在南半球发现的 。它们在银河系外 ，前者距我们17万光年，后者距我们20万光年 ，直径分别为银河系的四分之一和十分之一 ，质量分别为银河系的10%和2% 。大麦哲伦星云内有一个剑鱼座S星，光度为太阳的100万倍；另一个是蜘蛛状星云,它是我们观测到的最大的亮星云。大 、小麦哲伦星云之间被由氢原子组成的气体"桥"联接起来.
椭圆星系 是指形状成圆球形或椭圆形的河外星系 。他们看起来很象球状星团,但规模更大 。中心区最亮 ，向边缘逐渐变暗。含有的恒星很多 ，但没有或仅有少量星际气体和星际尘埃 。质量差别很大，质量最小的矮星系(指光度最弱的一类星系,有的是椭圆星系，也有的是不规则星系 ，质量只有太阳系质量的100万到10亿倍)与球状星团相当；质量最大的超巨型星系可能是宇宙中最大的恒星系统 ，达10万亿个太阳质量 。椭圆星系用字母E表示,后面用数码表示椭圆的级别。E0表示星系呈圆形的盘面，E7是最扁的椭圆星系。研究得比较详细的巨椭圆星系,是室女座星系团中的M87 ，它不仅有固定的喷射流现象 ，也有四面八方的喷射流现象.它的中心有一个极亮的核心，颜色较蓝 ，表明其中心有一个大质量的十分致密的天体 ，很可能是黑洞.
不规则星系 外形不规则，没有明显的核和旋臂 ，也没有旋转对称的星系 。这类星系用字母Irr表示 。在全天最亮的星系中只占5%。该星系分为两类：IrrI类有隐约可见、不规则的棒状结构；IrrI类具有无定型的外貌 ，分辨不出恒星星团等组成部分，且往往带有明显的尘埃带 。有些IrrII星系可能是爆发后的星系 ，如M82 。有天文学家认为 ，大 、小麦哲伦星云也属不规则星系。不规则星系气体含量多，质量不大，常不超过1010太阳质量 。
星云
当我们提到宇宙空间时 ，我们往往会想到那里是一无所有的 、黑暗寂静的真空 。其实 ，这不完全对。恒星之间广阔无垠的空间也许是寂静的，但远不是真正的“真空” ，而是存在着各种各样的物质 。这些物质包括星际气体、尘埃和粒子流等 ，人们把它们叫做“星际物质 ” 。
星际物质与天体的演化有着密切的联系。观测证实，星际气体主要由氢和氦两种元素构成 ，这跟恒星的成分是一样的 。人们甚至猜想 ，恒星是由星际气体“凝结 ”而成的 。星际尘埃是一些很小的固态物质，成分包括碳合物 、氧化物等。
星际物质在宇宙空间的分布并不均匀。在引力作用下 ，某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来 ，形成云雾状 。人们形象地把它们叫做“星云” 。按照形态，银河系中的星云可以分为弥漫星云 、行星状星云等几种。
弥漫星云正如它的名称一样 ，没有明显的边界 ，常常呈不规则形状 。它们的直径在几十光年左右，密度平均为每立方厘米10-100个原子（事实上这比实验室里得到的真空要低得多） 。它们主要分布在银道面（HOTKEY）附近。比较著名的弥漫星云有猎户座大星云、马头星云等 。
行星状星云的样子有点像吐的烟圈，中心是空的 ，而且往往有一颗很亮的恒星 。恒星不断向外抛射物质 ，形成星云。可见，行星状星云是恒星晚年演化的结果 。比较著名的有宝瓶座耳轮状星云和天琴座环状星云 。
亮星云 是指较亮的星云。按其发光方式的不同 ，又可分为发射星云和反射星云两类 。中间有一颗非常炽热的恒星(中央星) ，星云吸收中央星的紫外辐射后再发射可见光辐射，这种亮星云称为发射星云 。其光度随中央星的温度的增高而变大。这种星云内有大的气体 ，富含紫外线的星光 ，激发这些星云内的气体，从而使这些星云自己发出光芒的。猎户座大星云就是一颗巨大的弥漫星云 ，它中央和周围有一些明亮的高温星 ，激发了氢气，使之发出绿色的光辉 。它的直径达300万光年 ，但只有直径27光年的一小部分被星光照亮 ，从而被我们看到 。由于反射了近旁亮星的星光，才使自己变量的星云，称之为反射星云。这类星云正如月亮和行星靠反射太阳光而发亮一样 。反射星云星光 ，之所以会遭受反射[应该是散射] ，是因为星云内存在着大量的尘埃[大小为万分之一厘米] 。昴星团里的星云就是反射星云中的一个。此外，还有些星云 ，例如北美洲星云NGC7000 ，即具有发射星云的性质，又具有反射星云的特征 ，是混合型的星云 。
暗星云 是一种不发光的弥漫星云 。我们之所能看到暗星云 ，是由于它本身吸收了其背景射来的星光，使其背景星光减弱 ，这样才显现出暗星云的存在。它是一种既不反射所嵌含的恒星的光 ，自身也不发光的气体云 。暗星云吸光的原因，是由于该星云中包含有大小约万分之一厘米的尘埃(这一点与亮星云的物质性质没有本质的区别) ，这些尘埃团遮掩了背后亮天体的光 。它与反射星云的区别指在于 ，反射星云近旁有亮星，而暗星云的近旁则没有亮星。另外，在宇宙空间中还有许多别的暗星云 ，表面看来 ，它们空无一物，实际上却是一块块巨大的气体和尘埃团 ，只是因为附近没有亮星照射它们 。1974年赫歇尔父子最先发现天空中明亮的银河 ，从天鹅座开始，好像有一条"巨大的裂缝"纵贯银河系 ，要把银河系劈成两半似的 。这片广大的暗区 ，就是由气体和尘埃组成的一块暗星云。同一块星云上，可既有亮星云 ，又有暗星云 ，如著名的猎户座里的马头星云。
弥漫星云 指具有不规则形状，没有明确边界的星云 。这类星云比行星状星云大得多 ，延伸范围平均大小为几十光年 ，但是要暗弱的多，而且密度也要稀薄得多，每立方厘米只有几个质子和电子 。质量大小也不一 ，一般为太阳质量的10倍。大的可达太阳质量的数千倍 ，小的只有太阳质量几分之一，一般由气体和尘埃组成 。在银河系里 ，弥漫星云分布很不均匀 ，有的也有成群结构的现象 。这种星云种类很多，形态也不一样 ，大致可分为亮星云 、暗星云 、发射星云、反射星云以及球状体等。
行星状星云 是指外形呈圆盘状或环状的并且带有暗弱延伸视面的星云 ，属于发射星云的一种 。在望远镜中看去，它具有像天王星和海王星那样略带绿色而有明晰边缘的圆面 。1977年 ，F.W.赫歇尔发现这类天体后 ，称它们为行星状星云。其中央部分有一个很小的核心，是温度很高的中心星 。行星状星云的气壳在膨胀 ，速度为每秒10公里到50公里 。其化学组成和恒星差不多 ，质量一般在0.1到1个太阳质量之间，密度在每立方厘米100到10，000个原子[离子]之间 ，温度为6000K到10 ，000K，中心星的温度高达30 ，000K以上。据估计 ，行星状星云的寿命平均约为30，000左右 。这类星云出现 ，象征着恒星已到晚年 。在银河系存在期间[大约10--100亿年] ，将近有10亿到100亿个恒星，经历过行星状星云阶段。因此 ，这种天体很可能是一种普遍存在的天体。银河系中大部分恒星 ，很可能都要经过行星状星云而后才"死亡" 。
超新星遗迹 是超新星爆发时，星体的外层向空间迅猛地抛出大量物质 ，它们与星际物质作用 ，形成遗留在空间的丝状气体云和气壳 。射电天文学问世以来，发现超新星遗迹都是很强的射电源。目前，银河系内已找到一百多个 ，其中 ，蟹状星云是很重要而又进行了比较详细研究的一个超新星遗迹 。大多数超新星遗迹都具有丝状的亮云或壳层 。这些丝状物都在向外膨胀，不同的丝状物又不同的膨胀速度 ，超新星遗迹发出的光很强 ，蟹状星云虽然在将近1000年前的宋代发现它的爆发，但现在以及所发出的光度竟比太阳光还要强10 ，000倍。普遍认为 ，遗迹的发光机制是同步加速辐射，即高能电子绕着磁场高速旋转所发出的辐射 。
星团
恒星往往成群分布 。一般地 ，我们把恒星数在十个以上而且在物理性质上相互联系的星群叫做“星团 ”。比如金牛座中的“昴星团 ” 、“毕星团” ，巨蟹座的蜂巢星团等 。
根据星团包含的恒星数 、星团的形状和在银河系中位置分布的不同，星团又分为疏散星团和球状星团 。疏散星团一般由十几到几千颗恒星组成 ，结构松散、形状也不规则。它们一般分布在银道面附近 ，所以也被称作“银河星团 ” 。在银河系内发现的疏散星团目前有一千多个，其中包括刚提到的金牛座昴星团、毕星团 。
球状星团则由成千上万 、多至几十万的恒星组成。它们聚集成球形，越往中心越密集。球状星团大多都分布在银河系中心方向 。一个球状星团内的恒星差不多都是在同一时期形成的 ，它们的演化过程也大致相同 。比较著名的如武仙座的球状星团 ，它由大约二百五十万颗恒星组成，离我们大约2.5万光年。
1932年12月 ，美国电信工程师央斯基发现了来自银河中心的射电辐射 。8年后 ，美国人雷伯尔用射电望远镜证实了央斯基的发现，并测到太阳和其他一些天体发出的无线电波 。于是 ，射电天文学产生了。
射电望远镜是接收 、显示和分析空间无线电波辐射的装置 ，它不分昼夜地工作，能接收到宇宙尘埃后的天体辐射 。人们把射电天文学称为全波天文学 ，在电磁波谱中 ，可见光只是一小部分，所以 ，射电望远镜可以观察“看不见的宇宙 ” 。
1964年 ，彭齐亚斯和威尔逊用射电望远镜发现了3.5K的宇宙背景辐射。1967年，英国人休伊什和乔斯林?贝尔发现了来自天空的射电爆发源——脉冲星，也就是中子星 。1968年 ，美国人汤斯等人在银河中心区发现了氨和水分子的谱线 ，第二年又发现了甲醛分子的谱线，说明星际存在着有机物质 。
20世纪60年代 ，射电天文学家还发现了类星体。类星体是类似恒星的一个点光源 ，其谱线的红移量极大，如果用多普勒效应来解释 ，它的飞行速度便可超过光速 。如果类星体离我们很远 ，那么它辐射的巨大能量是如何产生的？如果离我们不远，那么红移现象又是如何产生的？这些都为天文学提出了新的问题 。所以 ，类星体被称为谜天体。
射电天文学研究也给人类提供了宇宙中的特殊信息：星际空间存在着每立方厘米不到一个原子的高度真空 ，中子星内部的密度达到了每立方厘米10亿吨物质，脉冲星表面有1万亿高斯的磁场 ，爆发时的恒星会产生100亿度的高温 ，某些星系与星系核可能以大于光的速度向外抛射物质等。
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