星系概说

（选自《天文爱好者》1994年第五期。作者辛酉）

星系是宇宙的基本构件，其大部分可见质量是以恒星的形式出现的。是恒星之间的引力将星系保持为一个整体。在巨星系的外围可能存在着看不见的或隐藏着的质量。

有许许多多外貌不同的星系，但从它们的照片看，基本上可以分为漩涡星系和椭圆星系两大类，还有一些形状不规则的称为不规则星系。漩涡星系是盘状的，当中有凸起的核球，犹如一个大铁饼，我们的银河系就是一个典型的漩涡星系。各漩涡星系的盘与核球大小之比各异，漩涡星系的质量相差也很悬殊，有比银河系大一百多倍的，我们的银河系质量为太阳质量的千亿倍量级，也有小到一千万倍太阳质量的矮漩涡星系。漩涡星系的盘围绕其中心旋转，由此而形成其特征形状。漩涡星系又可分为正常漩涡星系和棒状漩涡星系两类，后者的中心核球呈长椭球状，旋臂从“棒”的两端拖曳出来，旋臂由许多最年轻、最亮和最热的星星“连缀”而成，气体和尘埃集中在这里，从而也是恒星不断产生的区域。椭圆星系要比漩涡星系光滑得多，一般说来，很少有尘埃、气体和旋臂的特征，其外形是椭球状的，其质量有比我们银河系大一百多倍的，也有只有太阳质量一千万倍的。它们是自引力系统，是恒星的随机运动阻止了星系的坍缩。

还有形态上介于漩涡星系和椭圆星系之间的透镜星系，貌似没有旋涡结构的漩涡星系，也就是说，它们的星系盘内有恒星和中心核球，但有极少的（或至多是退化了的）旋臂的痕迹。许多透镜星系存在于星系团中。

一般说来，不规则星系的质量比典型的漩涡星系和椭圆星系为轻，它们具有不规则的结构，并含有大量的气体和尘埃。有些不规则星系是“特殊的”或“相互作用的”星系，它们奇特的形状可能是由于近期内受到近邻星系的引力作用或碰撞所致，本刊已报道过的这些星系有：超薄星系、块斑星系、环状星系、极环星系、双环星系、纺锤体星系、六角形星系、Hoag星系、双核星系和眼状星系等。

从天体物理学的角度来讲，饶有兴趣的是具有活动星系核的星系。首先被发现的是赛弗特星系，它们是具有“恒星状”星系核的漩涡星系，其光谱的发射线很宽、很强。由于它们在活动星系中相对说来为数较多，因而是活动星系中最重要的一类。

活动星系的另一类是1950年代中期发现的射电星系，它们是大量高能粒子的源泉。这些星系中的一小部分具有“恒星状”星系核，被称为N星系，与赛弗特星系类似，它们的光谱中也有强而宽的发射线。

60年代初期发现了第一个类星体。在寻找亮射电源的光学对应体时发现了一些十分难以理解的“恒星”的光谱。射电源3C273是早期射电巡天时发现的这种射电源之一，在照相底片上它的外貌与恒星一样，但光度却在变化。1962年，马坦·施密特（Maarten Schmidt）的突出贡献是他发现3C273的距离与那时所能测出的遥远星系的距离相近。该天体被命名为类星体，因为它貌似一个恒星。但显然在如此遥远的距离是不可能观测到任何正常类型的恒星的。3C273的亮度超过我们银河系亮度的一千倍。此后，陆续发现了不少类星体，它们的共同特征是在光学望远镜中呈“恒星状”，而且距离我们很遥远。1965年又发现了射电宁静类星体，从光学上说它们与射电类星体一样，但不是强射电发射源。现在，我们知道类星体是活动星系核中较极端的一类，已被信服地论证为星系的核，这是由于在较近的一些类星体中探测到了它们所在星系的明证。

活动星系核中最极端的例子大概就是蝎虎座BL型天体了，它们与类星体相似，但有两点不同：第一，在光度上变化极快，以一天或小于一天计，因此它一定是很致密的天体；其次，它们的光谱一般说来是“无特征的”，而其连续辐射是强偏振的。看来在该类型天体中，我们已经多多少少直接观测到了活动星系核中的主要能源。

需要强调的是，天体物理学的首要问题是要弄清楚它们是怎样能从很致密的体积中产生出巨大能量的。目前比较一致的意见是认为这些“不同类型”的活动星系核基本上属于同一类型，在这些天体中存在着某种极端致密的能源，观测到的情况与这些致密天体周围的环境和它们获得燃料的方式有关。即使是比较宁静的星系核，像我们银河系的核心也具有我们在类星体和其他活动星系核中所见到的现象，只不过是规模较小而已。看来，星系核活动性由小到大的次序可能是从我们银河系类型的星系，经过赛弗特星系、N星系到类星体和蝎虎座BL型天体。目前，最可信的提供这些活动星系核所需能源的发生器是一个质量大约为1亿到100亿个太阳质量的大型黑洞。

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