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为什么所有的星系都像风车一样转动?

2015-4-2 14:38:40 作者:光明

在浩瀚的宇宙中,太阳系所在的银河系是一个漩涡星系,常常使人产生幻觉——如此大规模的恒星群、气体、行星和其它天体都是旋转着的,犹如风车一样。不禁要问,这是为什么呢?

早年,天文学家通过对银河系全面分析发现,银河系还比较特别,中心有一个恒星组成的长达2.7万光年的“恒星棒”,至少有10万光年的半径,而像这种中央区拥有类似棒状结构的“同类分子”都被归为棒状漩涡星系。天文学家分析称,当漩涡星系的引力密度波输送的大量气体进入到星系核心时,就会形成这种恒星组成的“棒”。与此同时,这也是恒星众“新生子”的养料。

银河系相当巨大,在其所处的星系群中列居第二。它主要由质量和年龄不尽相同的数以千亿计的恒星和星际介质(气体和尘埃)组成。它们大都密集地分布在银河系对称平面附近,其余部分则散布在银盘上下近于球状的银晕里。恒星和星际介质在银盘内也不是均匀分布的,而是更为密集地分布在由银河中心伸出的几个螺旋形旋臂内,成条带状。一般分布在旋臂内的恒星年轻且富金属,而散落在银晕里的恒星则是年老且贫金属的,其中最老的恒星年龄达150亿年。

由于在棒旋结构星系中上了点年纪的红色恒星要远多于年轻的蓝色恒星,天文学家进一步预测认为,在中央出现了一根棒状结构意味着该旋涡星系已走过了作为高产出的“恒星工厂”阶段,就像人从青年期稳步迈入中年期一样。而在整个宇宙尚且年轻之时,旋涡星系中具有棒状结构的不超过1/5,而现在棒旋星系的比例已超过2/3,这种观测结果与天文学家做出的理论预测相符。

棒旋星系在运动方面的特征是,核心常为一个大质量的快速旋转体,运动状态和空间结构复杂,棒状结构内部和附近的气体和恒星都有非圆周运动。星系盘在星系的外部似乎居主要地位,占星系质量的很大一部分。那么,为何这样大规模的恒星群、气体、行星和其它天体如同风车一样在旋转?根据美国国家射电天文台观测,它以每秒270千米的速度飞驰,大约需要2亿年完成一次旋转。这是为什么呢?

首先,需要弄清太阳系围绕银河系中心绕一周需要多长时间。美国国家地理杂志称,大约是2.25亿年。也就是说,我们现在所处的位置与恐龙开始在地球上出现时所在的位置重合。然后,科学家使用一组射电望远镜甚大基线数组绘制这个自旋状况。据美国国家射电天文台观测,研究人员观察了恒星形成的地方,特别注意到那些区域,气体分子增强了无线电发射。随着地球在其轨道上移动,这些分子的变化可以映射更远处的物体。测量这一转变显示出整个星系是如何转动的,甚至可以提供关于银河系质量的信息。△

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