[科普中國(guó)]-多重星系

形成原因

星系是一個(gè)寵大的恒星世界，星系里邊的物質(zhì)相互作用，自成一體。但是星系作為一個(gè)整體，又和別的星系相互作用，形成更大的系統(tǒng)。彼此相近的星系聚集成團(tuán)，這種現(xiàn)象稱之為星系成團(tuán)。猶如由恒星、雙星、聚星、星團(tuán)到星系的逐步擴(kuò)大過(guò)程一樣，星系也是由小范圍的二重星系到三重星系、多重星系，再到星系群和星系團(tuán)的。3

星系在互相吸引的作用下保持一個(gè)穩(wěn)定的存在態(tài)勢(shì)，大部分是多個(gè)星系依靠引力聯(lián)系在一起，集中在某一個(gè)區(qū)域里，形成多重星系。在現(xiàn)代天文學(xué)家觀測(cè)到的星系中，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能單獨(dú)存在而不受其他星系引力作用的星系，因此在宇宙中到處都存在著多重星系，而這些多重星系依靠相互之間的引力聚集在一起，形成更龐大的星系集團(tuán)。4

幾個(gè)多重星系銀河系和大小麥哲倫云大麥哲倫云和小麥哲倫云是公元1518-1520年間葡萄牙人麥哲倫作全球航行時(shí)在南半球發(fā)現(xiàn)的。兩者都在南天，前者的赤緯為-69°.8，后者的赤緯為-73°.1。我國(guó)除南海諸島外，其它絕大部分地方都看不見(jiàn)它們。大小麥哲倫云和銀河系構(gòu)成一個(gè)三重星系。

大小麥哲倫云都是不規(guī)則星系。仔細(xì)觀測(cè)表明，兩者都有很不清晰的旋渦結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在常把它們列為一種新的類型，記為Sm。大麥云在劍魚(yú)座，直徑約7千秒差距，質(zhì)量約1010M⊙；小麥云在杜鵑座，直徑約3千秒差距，質(zhì)量約2×109M⊙。大小麥云里發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典造父變星，由此定出它們的距離分別為52千秒差距和63千秒差距。

在大小麥哲倫云里發(fā)現(xiàn)了大量的變星，除經(jīng)典造父變星外，還有天琴座RR型變星、長(zhǎng)周期變星、不規(guī)則變星、新星、食變星等等．此外也發(fā)現(xiàn)了不少的特殊星，如佛爾夫-拉葉星、天鵝座P型星等，以及疏散星團(tuán)、球狀星團(tuán)、行星狀星云、彌漫星云。因此，這兩個(gè)星系是研究各種類型的恒星和星團(tuán)的良好場(chǎng)所。在大麥云里還有二個(gè)天體值得一提，一個(gè)是劍魚(yú)座S星，絕對(duì)星等為-9，是目前觀測(cè)到的光度最大的恒星之一；另一個(gè)是蜘蛛狀星云（劍魚(yú)座30星云），它的直徑比獵戶座大星云大得多，是目前觀測(cè)到的光度最大的亮星云。

1955年，觀測(cè)到大小麥哲倫云的中性氫21厘米輻射。以后的觀測(cè)又發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)星系間有氣體把它們聯(lián)接起來(lái)。大麥云和銀河系之間也可能有彌漫物質(zhì)聯(lián)系。

1975年發(fā)現(xiàn)了離銀河系只有17千秒差距的比鄰星系，因此，銀河系和大小麥哲倫云以及比鄰星系實(shí)際上是一個(gè)四重星系。5

仙女座大星云及其伴星系除了大小麥哲倫云外，只有仙女座大星云M31或NGC224是肉眼可見(jiàn)的。仙女座大星云與銀河系一樣，為Sb型，它的質(zhì)量約3x1011M⊙，直徑約13萬(wàn)光年，都比銀河系大，利用經(jīng)典造父變星定出仙女座大星云的距離為220萬(wàn)光年。

仙女座大星云是被研究得最多的星系之一，在它里面發(fā)現(xiàn)了大量的變星、星團(tuán)和星云。仙女座大星云里發(fā)現(xiàn)的新星和球狀星團(tuán)都在100個(gè)以上，比銀河系還多。仙女座大星云的恒星組成、運(yùn)動(dòng)特性和星系結(jié)構(gòu)等方面都與銀河系很類似，因此，對(duì)仙女座大星云的詳盡研究有助于更好地了解我們自己的銀河系。

仙女座大星云旁邊有四個(gè)很小的星系，即M32（NGC221）、NGC205、NGC147和NGC185，都是橢圓星系。NGC221和NGC205離仙女座大星云比較近，NGC147和NGC185稍遠(yuǎn)些。這四個(gè)星系的大小都在2千秒差距左右，它們的視向速度同M31差不多。1971年，在M31的附近又發(fā)現(xiàn)了四個(gè)很小的星系，都是橢圓星系，分別稱為仙女Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅳ，仙女Ⅳ很靠近M31，兩者幾乎是緊挨著。因此，有人認(rèn)為它并不是一個(gè)真實(shí)的矮星系，而是仙女座大星云的一部分。

1944年，巴德成功地把M31和它的四個(gè)伴星系分解為恒星。巴德發(fā)現(xiàn)，M31核心部分和四個(gè)伴星系的赫羅圖是一樣的，同銀河系里的球狀星團(tuán)的赫羅圖很相似，但和太陽(yáng)附近恒星的赫羅圖卻相差很多。另一方面，M31旋臂部分的赫羅圖則同太陽(yáng)附近恒星的赫羅圖相似。正是因?yàn)槿绱?，巴德才提出了兩個(gè)星族的概念。5

斯提芬五重星系這個(gè)五重星系成員的類型分別是E4、E2、SBb、SBb和Sb。五個(gè)星系靠得很近，其中四個(gè)星系的視向速度相差不多，在5900公里/秒到7100公里/秒之間，而另一個(gè)星系的視向速度卻相差很多，只有800公里/秒。有人認(rèn)為，這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明，星系的紅移中至少有一部分是非宇宙論紅移。另外一些人則認(rèn)為，第五個(gè)星系與其它四個(gè)星系實(shí)際上不組成一個(gè)有物理聯(lián)系的系統(tǒng)，它僅僅是偶然地投影到一個(gè)四重星系的天區(qū)。按照四個(gè)星系的平均視向速度，算出斯提芬五重星系的距離為60百萬(wàn)秒差距，由此并推知它的直徑為80千秒差距。5