星系天文学·星系的区分以及各种星系的特点
著者：黄姤
「 宇宙岛 」是 历史 上对星系的一种称呼，在天文学中把宇宙比作·海洋，星系比作·岛屿。「宇宙岛」的概念最早由 伊曼努尔·康德 （1724-1804，哲学家）提出，他在1755年发表的《 自然通史和天体论 》提出——
这个概念就是「宇宙岛」假说的渊源， 康德 认为在整个宇宙里面存在大量的与银河系类似的「 河外星系 」。
在1920年的时候曾经举办过一次非常著名的“关于宇宙尺度的辩论”，辩论的主角是美国的两位天文学家，一位是 沙普利 (Harlow Shapley， 1885-1972)，另外一位是 柯蒂斯 (Heber D. Curtis， 1885-1972)。
他们辨认的焦点主要是两个：
第一个：「漩涡星云」距离银河系到底有多远。
第二个：「漩涡星云」是恒星系统还是气体云。
「 漩涡星云 」在小望远镜里面都表现出类似于轴对称的结构，似乎反映了它们具有旋转的特点，但是对于这些星云的本质却有着很大的争议。
图解：漩涡星云
在 沙普利 所建立的银河系模型里面， 沙普利 发现这些「 漩涡星云 」它们离太阳的距离都小于银河系的尺度，这就意味着这些星云是银河系内的天体。但是 柯蒂斯 持有反对的意见， 柯蒂斯 认为这些「 漩涡星云 」是处于银河系之外的，也就是说「漩涡星云」是其他的星系。
沙普利 与 柯蒂斯 的辩论这不仅仅涉及到「漩涡星云」的距离，更涉及到它们的本质，它们的组成。但是由于当时对星际消光、星系爆发以及物理过程还了解得不是很透彻，所以他们辩论并没有得到一个非常肯定的结论，直到美国的天文学家 哈勃 在 仙女座星云·M31 里面分解出了恒星。
注：1Kpc=308*10 ^16 （米） 285Kpc=8778*10 ^17 （米） 770Kpc=23716*10 ^18 （米）
1924年， 哈勃 在仙女座星云分解出的恒星是一颗变星，它的亮度是在变化的，这类恒星称为「 造父变星 」，同时也证实了它确实是一个恒星系统，而这类恒星是可以用来测量距离的， 哈勃 发现仙女座星云距离我们的距离约是 8778*10 ^17 米 ，当然这个值今天看来是错误的，正确的距离是 23716*10 ^18 米 ，由于 哈勃 的观测结果证实了仙女座星云必定是一个河外星系，而不是银河系内的天体，从此以后星系天文学这样一个新的学科方向，就被开辟出来了。
哈勃 在星系的观测里面通过对大量数据的分析，他把星系按照形态进行了分类，恒星的分类可以按照大小、光度、温度进行分类，但是在星系这个领域里面最常用的还是 哈勃 的形态分类法· 「 哈勃音叉图 / 哈勃序列 」 。
根据星系形态的不同，星系被分成以下几类：
当然目前发现的很多星系已经不再能够简单地用 哈勃序列 来描述了，但是 哈勃序列 一直被沿用至今，作为我们对星系的一个比较粗糙分类的一个技术。
图解：哈勃的形态分类法·「哈勃音叉图/哈勃序列」
「 椭圆星系 」 实际上是椭球状的星系，只不过我们看到它在二维平面上的投影是一个椭圆，它的符号“E”这是取决于英文（Ellipse)·椭圆的第1个字母，椭圆的椭率是有大有小的，观测到的椭圆星系椭率有的大一些也有的会小一些，所以分别在“E”后面加上从0~7来代表星系的椭率：E0、E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7。E0代表是正圆形的，而E7代表椭率是最大的。
椭圆星系的组成都是由单颗恒星构成的，但是恒星的分布非常密集，它们都是非常年老的小质量恒星，小质量的恒星它们的温度一般是比较低的，所以它们产生的辐射在颜色上是偏向红色的，因此无法凭肉眼把它们分辨出来。从中心到边缘，恒星的分布是从密到疏的，这些恒星都是在做无规则的运动，在星系里面没有或者说只有很少量的星际气体和尘埃。
图解：椭圆星系·NGC 4365
银河系就属于 「 漩涡星系 」 ，从严格的角度来说， 漩涡星系还分成正常的「 漩涡星系 」和「 棒旋星系 」 。漩涡星系 (Spiral Galaxy)是具有漩涡结构的，符号用“S”来表示，在组成方面漩涡星系一般是由中心的核球、星系盘、星系晕、以及叠加在盘上的旋臂构成的，而在每一个组成的成分上面，恒星和气体的分布以及含量都是不一样的。
在旋臂上面主要的是大质量恒星，正是由于这个原因，旋臂往往表现得非常明亮，这是因为大质量恒星所产生的辐射很强，同时它会电离周围的气体使它们产生电离辐射。
而在星系盘里面是由小质量恒星占主导地位，恒星颜色一般都是呈现为蓝色。星系晕和核球通常都是一些年老的恒星，核球在整个星系里面所占有的比例是不一样的，所以在观测这些区域的时候颜色一般是呈现偏向红色的。
漩涡星系旋臂缠绕的程度是不同的，有些旋臂缠卷得很紧，有些缠卷得很松，根据这两个特征可以把 漩涡星系分成：Sa、Sb、Sc 这三个类型。
图解：旋涡星系·NGC 2841
「 棒旋星系 」与「 漩涡星系 」非常相似，与 正常的「 漩涡星系 」 差别主要表现在最中心的核球的形态上，在「 棒旋星系 」里面最 中心的区域不再是一个椭状的结构，而是一个棒状的结构 ，所以称这类星云为「 棒旋星系· barred spiral」。
在「 棒旋星系 」里面旋臂是来自于“棒”的两端，完全类似于 正常的「 漩涡星系 」， 在「 棒旋星系 」里面也可以对“棒”所占有的比例以及旋臂所缠绕的程度对它们进行分类： SBa、SBb、SBc 三个类型。银河系在真正意义上就属于一个「 棒旋星系 」，它是介于 SBb、SBc 之间。
图解：棒旋星系·NGC 986
介于椭圆星系与旋涡星系之间的、无旋臂的盘星系，也就是在 哈勃音叉图 上， 音叉 和 音叉柄 交点的区域所对应的星系，叫做「 透镜状星系 」，与 椭圆星系 相比，透镜状星系具有一个盘状结构，不是一个椭球状的结构，但是它和 漩涡星系 相比，在它的盘上面是没有旋臂的，在组成上面更像椭圆星系，因为它主要的是由年老的小质量恒星来组成的，气体是非常少的。
根据「 透镜状星系 」中心到底是一个“核球”还是一个“棒”，来区分「 透镜状星系 」是属于“S0” 或是“SB0”这两类，有核球的是属于“S0”，出现“棒”状的就采用“SB0”。
图解：中心透镜状星系半人马座a(ngc 5128)
上述提到的三类星系都在一定程度上有对称性，但是也有很多星系没有对称的结构，无论是在外形上面，还是在结构上面，外形或结构没有明显对称性的星系，称为「不规则星系」用“Irr”这样的符号来代表这类星系，这是来自于英文单词“不规则”的英文简写。
「不规则星系」往往富含大量的星际气体、尘埃，这意味着它们可以大量地产生恒星，因为恒星是来自于气体和尘埃云的，气体和尘埃云的含量越多，就越容易形成新的恒星。
在「不规则星系」里面，有些是它自身形状就是不规则的，也有可能是因为它有着大量的恒星形成的过程，使得它的形态上看上去是不规则的。
在可观测宇宙里面大约有1万亿个星系，就目前对整个宇宙里面不同类型的星系的统计，「不规则星系」占据了整个星系世界里面的大部分，占据着主导的地位。
图解：不规则星系/M82,位于大熊座
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