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星系是組成可見宇宙的基石,由恒星和灰塵云氣組成。天文學家估計可見宇宙大約包含500億到1,000億的星系,每個星系大小形狀各有不同,較小的星系稱為「矮星系」,包含數百萬到數千萬顆恒星,而巨大的星系可能包含數千億顆恒星。
20世紀初期,美國天文學家哈柏(Edwin Hubble)在作了大量的星系攝影觀測及分析之後,將星系分為三種,分別是「螺旋星系」、「橢圓星系」,和「不規則星系」,其中「螺旋星系」又包含一種「棒旋星系」。這種分類方法稱為「哈柏分類法」,至今仍為天文學家所使用。
銀河系屬於「螺旋星系」的一種,形狀像是一個扁平的圓盤,圓盤直徑10萬光年,厚度約為2,000光年,大約包含2,000億顆恒星,形成至今估計約已經100億年。太陽位在這個圓盤其中的一只漩渦臂上,離銀河中心約有3萬光年。
各式星系在早期宇宙中形成之後,即已開始演化。演化的原因有二,一是本身的恒星及云氣不斷形成新一代的恒星,而恒星本身也在不斷演化,制造重元素,并在演化末期透過質量散失的各種途徑,將富含重元素的云氣再次散入周邊的星際物質之中,造成星際空間物質組成的改變,也使得新一代恒星的組成不同,導致星系整體的演化;另一個演化的原因來自星系周邊的環境,早期宇宙因為體積較小,星系的密度較高,彼此之間的距離也較接近,所以產生交互作用的機會極大。在交互作用的過程中,星系彼此透過潮汐力互相拉扯,改變彼此的形狀,最終可能彼此融合成為一個新的星系。
在交互作用星系互相拉扯的過程中,星系的部分質量可能散失,在變形了的星系周邊拉出壯麗的「潮汐尾」,星系中大量的灰塵云氣也可能受到彼此重力的影響,進入星系的核心,引發質量累積,形成核心的巨型黑洞,質量可以從數百萬個太陽質量到數十億個太陽質量。這些巨型黑洞會吞噬附近的云氣恒星,這些物質落入黑洞的過程中會釋放出大量的重力位能,在電磁光譜幾乎所有的波段都會放出強烈的輻射,產生一個明亮的星系核心。這種具有明亮核心的星系,天文學家稱之為「活躍星系」。近年來天文學家在許多鄰近星系中心,都觀察到有巨大黑洞的存在,但是多半處於休眠狀態,并沒有在大量吞噬周邊物質,因此天文學家相信,許多現今的星系,過去應該也曾經經歷過「活躍星系」的階段。
因為星系演化的過程復雜及多樣,同時星系演化的過程無可避免地會影響宇宙的終極面貌,所以「星系演化」一直是一個天文物理研究中前沿的課題。天文學家近年來使用地面及太空的各式天文觀測儀器,持續累積各個波段的觀測記錄,產生包含大量星系數據的資料庫,提供了進入這個研究領域的人員豐富的研究素材。
中文關鍵字:太陽系 , 星云 , 潮汐力
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