如果将一些星系的照片放到你的面前,首先引起你注意的,无疑是它们那千姿百态的模样:有的像梭子,有的像运动员手中的铁饼,有的像水中的旋涡,有的像是盛开的花朵,更多的也许你根本无法用什么已知的物体来比拟。
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依照星系的形态进行分类,是很自然的事,这是20世纪初就有人想到并这么做了。现在使用广泛的哈勃分类法,是美国天文学家哈勃,在大量观测基础上于1926年建立的。这是一种形态分类法,经过后来的修订和改进,主要将星系分为5个类型:
一、椭圆星系,用E来表示。根据扁椭程度的不同,又分为EO、E1……E7共8个次型,E0型星系很接近圆形,E7型则是拉得比较长的椭圆星系。
二、透镜星系,用SO和SBO表示。它们分别是无旋臂或者稍稍有一点点臂的旋涡星系和棒旋星系。SO是介于椭圆星系和旋涡星系之间的中介星系;SBO则是在椭圆星系与棒旋星系之间。
三、旋涡星系,用S表示。
四、棒旋星系,用SB表示。
这两类星系的外形都像是个旋涡,一般都有两条或两条以上螺旋形旋臂,给人以正在运动的感觉。它们在形态上的主要区别是:棒旋星系的核心部分有棒状结构,像是根棍子插在中间,而旋涡星系没有这样的棒状结构。这两类星系的旋臂看起来松紧程度不同,又各分为三个次型,用a、b、c表示。Sa和SBa表示旋臂最紧,Sc和SBc表示最松。
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五、不规则星系,用Irr表示。顾名思义,这类星系各有各的形态,无法类比,但习惯做法还是把它们分为I型和Ⅱ型:I型星系中可隐约地看到不甚明显和不甚规则的棒状结构,Ⅱ型中完全没有这种情况。
哈勃分类法是直接以观测为依据的,而星系形态在短时期内是不会有什么显著变化的,可见这种分类法是很稳定的。
星系的形态分类无异把它们排列成了一大序列。这个序列所反映的星系的各式各样形态有什么含意没有?
早在20世纪30年代,就有人把星系的形态序列看做是它的演化序列,认为星系从球形开始,由于自转而变成椭圆形,当椭圆越来越扁时,生出旋臂,旋臂由紧变松以至消失,最后演变成为不规则星系。另一种看法则认为演化程序是从不规则星系开始的,因自转而产生轴对称的旋臂,旋臂由松逐渐变紧,最后演变成为球状星系。
把星系的形态序列看做是演化序列,遇到了许多无法解释的现象,譬如说,椭圆星系和旋涡星系中都存在着老年恒星,年龄相差不多。现在已经确认,各种形态和类型的星系彼此不能相互转化,而它们的形态和结构所以有那么多区别,主要与形成时的初始条件有关。
大体说来,星系的形状从开始形成的时候起,就定形并保持下来,它们的演变十分缓慢,即使以百亿年计,其形态、结构等不再有显著变化。不过,这方面的研究工作基本上还处于初始阶段,许多问题都还没有得到令人满意的解释。举个例子来说,旋涡星系是以具有旋臂为其特征,旋臂究竟是在旋紧,还是在旋松,还是另有演化途径,一直是个争论颇多、悬而未决的问题。