书城科普精彩绚丽的宇宙时空(A卷 新编科技大博览)
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第29章 宇宙探秘(12)

如何和这些社会进行联系呢?我们假定这些行星是均匀地分布在银河系中,那么相邻的两个文明社会的平均距离是大约4600光年。我们发出的信号要飞行4600年才能到达离我们最近的文明社会,要等到回音至少需要9200年!希望我们的文明能持续到那一刻。

木星探测器“先驱者”10号和11号各带有一块雕刻镀金铝饰牌。这两个飞行器完成探测木星任务后将飞出太阳系奔向宇宙空间。它们带去了有关我们在宇宙中的位置和关于人类本身的情况。

别处的智慧生物只要把这种宇宙名片拿到手,就能了解我们人类相当多的情况。不过将成为他们不解之谜的是我们人类的背面长相如何。

星系是怎样分布的

20世纪20年代,人类的宇宙概念有了一次巨大的突破,原来以为浩瀚的银河连同满天星斗组成的银河系就是宇宙,但是,旋涡星云距离的研究表明,银河系只是宇宙海洋中的一个小岛,类似的星系何止成千上万,人们心目中的宇宙扩大了。

那么,这许多星系在宇宙中是如何分布的呢?有什么特征呢?

首先,让我们把目光投向最近的邻居。天文学家把看起来比较大的星系,或者其中恒星比较容易分辨的星系,看作近邻,并把近邻星系组成的星系系统称为本星系群。

麦哲伦在南半球航海时发现的大、小麦哲伦云就是两个近邻星系,但由于不同星系的亮暗相差悬殊,有些近而暗的邻居发现得很晚。1937年,沙普利首先发现本星系群中的一个“矮子”——玉夫座星系,它的距离只有麦哲伦云的三分之一。第二年找到了另一个“矮子”——天炉座星系,20世纪50年代起又先后发现狮子座I、狮子座Ⅱ、大熊座、天龙座等矮星系。1977年才发现的船底座星系非常暗弱,如果把它移到猎户座成四边形的几颗恒星旁边,它连这些恒星的亮度也比不上,这是目前所知的最暗的一个星系。大小麦哲伦云,连同这些更小的矮星系,都围绕在比它们亮得多的银河系的近旁。

在本星系群中能与银河系媲美的另一个明亮星系是仙女座大星云,它比上述矮星系和麦哲伦云都远得多,它本身也被一些较暗的星系包围。与银河系周围的大小麦哲伦云相当,仙女座大星云也有两个较大的近邻:M32和NGC205,稍远还有NGCl47、NGCl85、M33等更暗一些本星系群的总质量约是太阳质量的1000亿倍,是宇宙间的巨无霸。的星系。在银河系周围有许多矮星系的启发下,1972年范登堡在仙女座大星云附近也发现了仙女座Ⅰ、仙女座Ⅱ、仙女座Ⅲ等矮星系。这些矮星系连同上述M32、M33等簇拥着巨大的仙女座大星云,组成了另一小群。

本星系群就是由分别以银河系和仙女座大星云为中心的两个小群所组成的,共包括约三四十个星系,半径约百万秒差距。仙女座大星云和银河系有很多类似之处:都是旋涡星系,质量和光度巨大,有矮星系包围。它们在彼此引力的吸引下围绕着一个共同的中心旋转,形成一个巨大的星系对,这种星系成对的现象在宇宙中并不罕见,有趣的是,银河系和仙女座大星云的自转方向刚好相反,一个顺时针,一个逆时针,看来不像是两个毫不相关的星系的偶然相遇,有人推测,它们或许是在大致相同的时间,由同一原始气体云内的两个相邻的旋涡发展演化而成的。

与本星系群类似的星系群在宇宙中比比皆是,它们的共同特点是结构比例不规则,主要由旋涡星系和不规则星系构成,很少出现巨大的椭圆星系或透镜星系。

与星系群大小相仿的另一种星系的集合叫做小星系团,它们与星系群不同的是,团中有一个密集的核心,多数情况下没有旋涡星系,主要由椭圆星系和透镜星系组成。

星系团是宇宙中最大的引力束缚体系,它吸引了成百上千个星系。在比本星系群大10倍的空间范围内,除了在银河平面附近难以看到河外星系外,已对所有星系群或小星系团都作了仔细的观测研究,共找到约55个星系集团,结果表明,只有10%到20%的星系是单独出现的,多数星系分别归属各星系群或小星系团,结果还表明,星系群的大小并不相同,有大有小,有的群与群还会靠近而形成更大一些的结构。

在室女星座的北部,与后发星座毗连,有许多星系,在这一小块天区内,仅明亮的星系就有200多个,被称为星云之地。这就是离我们最近的比星系群或小星系团大得多的一个星系团——室女座星系团,它是由3000个以上星系组成的,其中约78%为旋涡星系,少数是不规则星系,椭圆星系占星系总数19%。有趣的是,椭圆星系数量虽小,但最亮的四个星系都是椭圆星系,其中包括著名的活动星系M87,室女星系团结构松散,看不出密度很大的明显中心,称为不规则星系团,类似的还有武仙座星系团。

在天空方位上离室女座星系团不远,但却比室女座星系团远7倍的是后发座星系团,它是由成千个巨大的星系和一万个以上的矮星系组成的,估计团中85%以上是椭圆星系和透镜星系,团中心有两个非常明亮非常巨大的星系,通常称为超巨椭圆星系。围绕着它们,有一个明显的星系密度较高的中心区域,以此为中心,大量星系对称地规则地分布在四周,后发星系团的这些特征是许多巨大的星系团所共有的,通常称为规则星系团(与称为不规则星系团的室女座星系团不同)。这类规则星系团虽然很壮观,但实际上只比星系群大三倍左右。

星系是怎样分类的

星系的分类方法主要有以下两种波段分类,将星系划分为正常星系和活动星系;形态取名则可将星系划分为椭圆星系,漩涡星系及其他。

(1)按波段分类可划分为正常星系和活动星系。

1923年哈勃用威尔逊山天文台的2.5米望远镜开拓了河外天文学的研究,60多年来,对河外星系的研究取得了极大的进展,在宇宙中已经发现了数亿个星系。目前,用大望远镜看到的最远星系,估计离我们达300亿到500亿秒差距之遥。对于许多星系,人们还用射电望远镜空间卫星等进行多波段的观测,有许多令人惊讶的重大发现。

几千年来,人们一直靠肉眼观测天空。近几百年才用光学望远镜扩大视野,观测的波段限于可见光。射电望远镜,空间卫星的多波段观测只是近几十年的新进展。因此,长期以来人们习惯于恒星高悬天空的现象,很自然地把那些辐射主要来自其中各个恒星的星系称为正常星系。其余能在可见光外其他波段发出更强辐射的星系,则统统称之为活动星系。其实,每个正常星系都有不同规模的活动,也可能都经历过活动的阶段,所以,这种分类带有一定的任意性。

近百年来,对正常星系研究的结果表明,虽然星系非常庞大,又有着恒星、星际气体和尘埃等多种组成成分,但它们的结构和形状却有着惊人的单纯性。如果忽略细微的差别,绝大多数星系都可以简单地归为椭圆星系和旋涡星系两大类,不能归入这两大类的星系即所谓不规则星系不超过星系总数的3%。

(2)以貌取名可划分为椭圆星系、旋涡星系及其他。

星系形态的研究始于20世纪20年代,所谓星系形态,就是通过肉眼或照片观测到的星系整体的几何形状。哈勃最早对星系作了大量观测,并于1926年提出了第一个按形态划分的星系分类系统。随后几十年中,虽然有人提出过其他分类方法,类型更多更细致,但哈勃的基本思想至今仍然是星系分类的基础。