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1 星系的演化 -星系的演化

 

2 星系的演化 -正文

  星系按其形態,分為橢圓星系(E型)、透鏡型星系(SO型)、旋渦星系(S型)、棒旋星系(SB型)和不規則星系(I型)。對星系的演化有幾種不同的見解。早在二十世紀三十年代,人們就把形態的序列看成是演化的序列,認為星系從球形開始,因自轉而變扁,扁平部分形成旋臂,旋臂逐漸松卷以至消失。換句話說,星系是從橢圓星系,經過旋渦星系,最後演化成不規則星系的。另一種看法也認為形態序列是演化序列,但方向相反:從不規則星系,經過旋渦星繫到橢圓星系;即從不規則開始,因自轉而獲得軸對稱,最後演化成球狀星系。現在知道,橢圓星系和旋渦星系中都有老年星,而且年齡相差不多。此外,質量、扁度等這些量上的差別也表明,星系的形態序列不是演化序列,各種類型星系彼此不能相互轉化。第三種見解認為,演化取決於星系的質量和角動量。第四種觀點認為,星系的形態結構的不同,決定於形成時的初始條件(密度、速度彌散度、角動量分佈、溫度、湍流、磁場等)的差別。
  目前認為星系演化過程的大致輪廓如下:原始星系雲在收縮過程中,出現第一代恆星。在原星系的中心區,收縮快,密度高,恆星形成率也高。由於中心區的激烈弛豫,形成旋渦星系的星系核或形成橢圓星系整體。星系的自轉離心力阻止赤道面上的進一步收縮,並造成不同的扁度。氣體的隨機運動和恆星輻射加熱等因素,使得部分氣體未聚合為星胚,並因碰撞作用而沉向赤道面,形成旋渦星系和不規則星系。激烈弛豫的結果,使星系從形成之初就已基本定形並保持下來,不再顯著變化。在幾億年期間,由原星系形成為年輕星系。在此之後的百億年中,一般而言,星系的演變十分緩慢。除因鄰近的伴星系的潮汐作用等因素造成了物質「橋」、「尾」或「剝去」星系外圍物質外,星繫結構一般無大變化。
  對於橢圓星系而言,可能由於初始密度和初始速度彌散度都較大,恆星形成率一開始就非常高,氣體幾乎全部用來形成恆星。星系中的恆星是無碰撞的,所以橢圓星系形成后形態基本不變。旋渦星系的第一代恆星誕生率較低,所以有部分氣體保留下來。計算表明,不同的初始密度和初始速度彌散度,可以形成核球和星系盤之間大小比例不同的星系,這就可以用來大致解釋旋渦星系的Sa、Sb和Sc三種次型。不規則星系的恆星誕生率更低,至今尚有較多氣體遺留下來。在規則星系團中,物質密度和速度彌散度都大,成員中橢圓星系多。在不規則星系團中,密度較小,橢圓星系較少。在富星系團中,旋渦星系少,而在富星系團的中心區域,則完全觀測不到旋渦星系。旋渦星系主要是場星系或是疏散星系群的成員,正好反映出那裡的密度和速度彌散度都低。一般認為透鏡型星系是失去了氣體的旋渦星系,對這一類星系的演化還沒有令人滿意的理論。
  旋渦星系普遍具有旋渦結構。六十年代發展起來的密度波理論較好地說明了許多旋渦結構的觀測事實。也有人認為,旋臂是星系核拋射物質的產物,而較差自轉是旋渦結構的成因。旋臂的演化趨向是旋緊還是旋松的問題,至今尚無定論。
  參考書目
 K.Freeman, R.C.Larson and B.Tinsley,Galaxies,Saas-Fee,Geneva,1976.
 A.Sandage ed.,Galaxies and the Universe,Univ.of Chicago Press,Chicago,1975.

 

3 星系的演化 -配圖

 

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