| | | 由無數恆星組成的集合體，如銀河係和河外星係。簡稱星係。 | | 恆星係或稱星係，是宇宙中龐大的星星的“島嶼”，它也是宇宙中最大、最美麗的天體係統之一。到目前為止，人們已在宇宙觀測到了約一千億個星係。銀河係也衹是一個普通的星係。人們估計恆星係的總數在千億個以上，它們如同遼闊海洋中星羅棋布的島嶼，故也被稱為"宇宙島"。它們中有的離我們較近，可以清楚地觀測到它們的結構；有的非常遙遠，目前所知最遠的最係離我們有近兩百億光年。
關於恆星係的發現過程可以追溯到兩百多年前。在當時法國天文學家梅西耶 ( messier charles ) 為星雲編製的星表中，編號為m31的星雲在天文學史上有着重要的地位。初鼕的夜晚，熟悉星空的人可以在仙女座內用肉眼找到它——一個模糊的斑點，俗稱仙女座大星雲。從1885年起，人們就在仙女座大星雲裏陸陸續續地發現了許多新星，從而推斷出仙女座星雲不是一團通常的、被動地反射光綫的塵埃氣體雲，而一定是由許許多多恆星構成的係統，而且恆星的數目一定極大，這樣纔有可能在它們中間出現那麽多的新星。如果假設這些新星最亮時候的亮度和在銀河係中找到的其它新星的亮度是一樣的，那麽就可以大致推斷出仙女座大星雲離我們十分遙遠，遠遠超出了我們已知的銀河係的範圍。但是由於用新星來測定的距離並不很可靠，因此也引起了爭議。直到1924年，美國天文學家哈勃用當時世界上最大的2.4米口徑的望遠鏡在仙女座大星雲的邊緣找到了被稱為"量天尺"的造父變星，利用造父變星的光變周期和光度的對應關係纔定出仙女座星雲的準確距離，證明它確實是在銀河係之外，也像銀河係一樣，是一個巨大、獨立的恆星集團。因此,仙女星雲應改稱為仙女星係。
星係的演化
按照宇宙大爆炸理論，第一代星係大概形成於大爆炸發生後十億年。在宇宙誕生的最初瞬間，有一次原始能量的爆發。隨着宇宙的膨脹和冷卻，引力開始發揮作用，然後，幼年宇宙進入一個稱為“暴漲”的短暫階段。原始能量分佈中的微小漲落隨着宇宙的暴漲也從微觀尺度急劇放大，從而形成了一些“溝”，星係團就是沿着這些“溝”形成的。
隨着暴漲的轉瞬即逝，宇宙又回覆到如今日所見的那樣通常的膨脹速率。在宇宙誕生後的第一秒鐘，隨着宇宙的持續膨脹冷卻，在能量較為“稠密”的區域，大量質子、中子和電子從背景能量中凝聚出來。一百秒後，質子和中子開始結合成氦原子核。在不到兩分鐘的時間內，構成自然界的所有原子的成分就都産生出來了。大約再經過三十萬年，宇宙就已冷卻到氫原子核和氦原子核足以俘獲電子而形成原子了。這些原子在引力作用下緩慢地聚集成巨大的纖維狀的雲。不久，星係就在其中形成了。
大爆炸發生過後十億年，氫雲和氦雲開始在引力作用下集結成團。隨着雲團的成長，初生的星係即原星係開始形成。那時的宇宙較小，各個原星係之間靠得比較近，因此相互作用很強。於是，在較稀薄較大的雲中凝聚出一些較小的雲，而其餘部分則被鄰近的雲所吞併。
同時，原星係由於氫和氦的不斷落入而逐漸增大。原星係的質量變得越大，它們吸引的氣體也就越多。一個個雲團各自的運動加上它們之間的相互作用，最終使得原星係開始緩慢自轉。這些雲團在引力的作用下進一步坍縮，一些自轉較快的雲團形成了盤狀；其餘的大致成為橢球形。這些原始的星係在獲得了足夠的物質後，便在其中開始形成恆星。這時的宇宙面貌與今天便已經差不多了。星係成群地聚集在一起，就像我們地球上海洋中的群島一樣鑲嵌在宇宙空間浩瀚的氣體雲中，這樣的星係團和星係際氣體伸展成纖維狀的結構，長度可以達到數億光年。如此大尺度的星係的群集在廣阔的空間呈現為球形。
星係的分類
宇宙中沒有兩個星係的形狀是完全相同的，每一個星係都有自己獨特的外貌。但是由於星係都是在一個有限的條件範圍內形成，因此它們有一些共同的特點，這使人們可以對它們進行大體的分類。在多種星係分類係統中，天文學家哈勃於1925年提出的分類係統是應用得最廣泛的一種。哈勃根據星係的形態把它們分成三大類：橢圓星係、旋渦星係和不規則星係。
橢圓星係：橢圓星係分為七種類型，按星係橢圓的扁率從小到大分別用e0-e7表示，最大值7是任意確定的。該分類法衹限於從地球上所見的星係外形，原因是很難確定橢圓星係在空間中的角度。旋渦星係分為兩族，一族是中央有棒狀結構的棒旋星係，用sb表示；另一種是無棒狀結構的旋渦星係，用s表示。這兩類星係又分別被細分為三個次型，分別用下標a、b、c表示星係核的大小和旋臂纏繞的鬆緊程度。不規則星係沒有一定的形狀，而且含有更多的塵埃和氣體，用irr表示。另有一類用s0表示的透鏡型星係，表示介於橢圓星係和旋渦星係之間的過渡階段的星係。
旋渦星係：外形呈旋渦結構，有明顯的核心，核心呈透鏡形，核心球外是一個薄薄的圓盤，有幾條旋臂，在旋渦星係中有一類的核心不是球形，而是棒狀，旋臂從棒的兩端生出，稱為棒旋星係。旋渦星係的代號為s型，棒旋星係的記為sb型。旋渦星係也好，棒旋星係也好一般都在s或sb後面另加a、b、c等英文字母，用來表示旋臂的出鬆緊程度，a表示最緊，c表示最鬆。
不規則星係：外形不規則,沒有明顯的核和旋臂,沒有盤狀對稱結構或者看不出有旋轉對稱性的星係,用字母irr表示。在全天最亮星係中,不規則星係衹占5%。 按星係分類法,不規則星係分為irr i型和irr ii型兩類。 i型的是典型的不規則星係, 除具有上述的一般特徵外,有的還有隱約可見不甚規則的棒狀結構。它們是矮星係,質量為太陽的一億倍到十億倍,也有可高達100億倍太陽質量的。 它們的體積小,長徑的幅度為2~9千秒差距。星族成分和sc型蠃旋星係相似:o-b型星、電離氫區、氣體和塵埃等年輕的星族i天體占很大比例。 ii型的具有無定型的外貌,分辨不出恆星和星團等組成成分,而且往往有明顯的塵埃帶。 一部分ii型不規則星係可能是正在爆發或爆發後的星係，另一些則是受伴星係的引力擾動而扭麯了的星係。所以i型和ii型不規則星係的起源可能完全不同。
宇宙中的大部分大星係都是旋渦星係，其次是橢圓星係，不規則星係占的比較最小。旋渦星係自轉得比較快，其盤面中含有大量塵埃和氣體，這些物質聚集成能供恆星形成的區域。這些區域發育出含有許多藍星的旋臂，所以盤面的顔色看上去偏藍。而在其棒狀結構和中央核球上稠密地分佈着許多年老的恆星。與旋渦星係相比，橢圓星係自轉得非常慢，其結構是均勻而對稱的，沒有旋臂，塵埃和氣體也極少。造成這種局面的原因是早在數十億年前恆星迅速形成時就已經將橢圓星係中的所有塵埃和氣體消耗完了。其結果是造成這些星係中無法誕生新的恆星，因此橢圓星係中包含的全都是老年恆星。
銀河係
在沒有燈光幹擾的晴朗夜晚，如果天空足夠黑，你可以看到在天空中有一條彌漫的光帶。這條光帶就是我們置身其內而側視銀河係時所看到的它布滿恆星的圓面——銀盤。銀河係內有約兩千多億顆恆星，衹是由於距離太遠而無法用肉眼辯認出來。由於星光與星際塵埃氣體混合在一起，因此看起來就像一條煙霧籠罩着的光帶。銀河係的中心位於人馬座附近。
銀河係是一個中型恆星係，它的銀盤直徑約為十二萬光年。它的銀盤內含有大量的星際塵埃和氣體雲，聚集成了顔色偏紅的恆星形成區域，從而不斷地給星係的旋臂補充熾熱的年輕藍星，組成了許多疏散星團或稱銀河星團。已知的這類疏散星團約有一千兩百多個。銀盤四周包圍着很大的銀暈，銀暈中散布着恆星和主要由老年恆星組成的球狀星團。
河外星係
它們是與銀河係類似的天體係統,距離都超出了銀河係的範圍,因此稱它們為“河外星係”。仙女座星係就是位於仙女座的一個河外星係。河外星係與銀河係一樣,也是由大量的恆星、星團、星雲和星際物質組成。目前我們觀測到的星係有10億個之多. | | 按照宇宙大爆炸理論，第一代星係大概形成於大爆炸發生後十億年。在宇宙誕生的最初瞬間，有一次原始能量的爆發。隨着宇宙的膨脹和冷卻，引力開始發揮作用，然後，幼年宇宙進入一個稱為“暴漲”的短暫階段。原始能量分佈中的微小漲落隨着宇宙的暴漲也從微觀尺度急劇放大，從而形成了一些“溝”，星係團就是沿着這些“溝”形成的。
隨着暴漲的轉瞬即逝，宇宙又回覆到如今日所見的那樣通常的膨脹速率。在宇宙誕生後的第一秒鐘，隨着宇宙的持續膨脹冷卻，在能量較為“稠密”的區域，大量質子、中子和電子從背景能量中凝聚出來。一百秒後，質子和中子開始結合成氦原子核。在不到兩分鐘的時間內，構成自然界的所有原子的成分就都産生出來了。大約再經過三十萬年，宇宙就已冷卻到氫原子核和氦原子核足以俘獲電子而形成原子了。這些原子在引力作用下緩慢地聚集成巨大的纖維狀的雲。不久，星係就在其中形成了。
大爆炸發生過後十億年，氫雲和氦雲開始在引力作用下集結成團。隨着雲團的成長，初生的星係即原星係開始形成。那時的宇宙較小，各個原星係之間靠得比較近，因此相互作用很強。於是，在較稀薄較大的雲中凝聚出一些較小的雲，而其餘部分則被鄰近的雲所吞併。
同時，原星係由於氫和氦的不斷落入而逐漸增大。原星係的質量變得越大，它們吸引的氣體也就越多。一個個雲團各自的運動加上它們之間的相互作用，最終使得原星係開始緩慢自轉。這些雲團在引力的作用下進一步坍縮，一些自轉較快的雲團形成了盤狀；其餘的大致成為橢球形。這些原始的星係在獲得了足夠的物質後，便在其中開始形成恆星。這時的宇宙面貌與今天便已經差不多了。星係成群地聚集在一起，就像我們地球上海洋中的群島一樣鑲嵌在宇宙空間浩瀚的氣體雲中，這樣的星係團和星係際氣體伸展成纖維狀的結構，長度可以達到數億光年。如此大尺度的星係的群集在廣阔的空間呈現為球形。 | | 宇宙中沒有兩個星係的形狀是完全相同的，每一個星係都有自己獨特的外貌。但是由於星係都是在一個有限的條件範圍內形成，因此它們有一些共同的特點，這使人們可以對它們進行大體的分類。在多種星係分類係統中，天文學家哈勃於1925年提出的分類係統是應用得最廣泛的一種。哈勃根據星係的形態把它們分成三大類：橢圓星係、旋渦星係和不規則星係。
橢圓星係：橢圓星係分為七種類型，按星係橢圓的扁率從小到大分別用E0-E7表示，最大值7是任意確定的。該分類法衹限於從地球上所見的星係外形，原因是很難確定橢圓星係在空間中的角度。旋渦星係分為兩族，一族是中央有棒狀結構的棒旋星係，用SB表示；另一種是無棒狀結構的旋渦星係，用S表示。這兩類星係又分別被細分為三個次型，分別用下標a、b、c表示星係核的大小和旋臂纏繞的鬆緊程度。不規則星係沒有一定的形狀，而且含有更多的塵埃和氣體，用Irr表示。另有一類用S0表示的透鏡型星係，表示介於橢圓星係和旋渦星係之間的過渡階段的星係。
旋渦星係：外形呈旋渦結構，有明顯的核心，核心呈透鏡形，核心球外是一個薄薄的圓盤，有幾條旋臂，在旋渦星係中有一類的核心不是球形，而是棒狀，旋臂從棒的兩端生出，稱為棒旋星係。旋渦星係的代號為S型，棒旋星係的記為SB型。旋渦星係也好，棒旋星係也好一般都在S或SB後面另加a、b、c等英文字母，用來表示旋臂的出鬆緊程度，a表示最緊，c表示最鬆。
不規則星係：外形不規則,沒有明顯的核和旋臂,沒有盤狀對稱結構或者看不出有旋轉對稱性的星係,用字母Irr表示。在全天最亮星係中,不規則星係衹占5%。 按星係分類法,不規則星係分為Irr I型和Irr II型兩類。 I型的是典型的不規則星係, 除具有上述的一般特徵外,有的還有隱約可見不甚規則的棒狀結構。它們是矮星係,質量為太陽的一億倍到十億倍,也有可高達100億倍太陽質量的。 它們的體積小,長徑的幅度為2~9千秒差距。星族成分和Sc型蠃旋星係相似:O-B型星、電離氫區、氣體和塵埃等年輕的星族I天體占很大比例。 II型的具有無定型的外貌,分辨不出恆星和星團等組成成分,而且往往有明顯的塵埃帶。 一部分II型不規則星係可能是正在爆發或爆發後的星係，另一些則是受伴星係的引力擾動而扭麯了的星係。所以I型和II型不規則星係的起源可能完全不同。
宇宙中的大部分大星係都是旋渦星係，其次是橢圓星係，不規則星係占的比較最小。旋渦星係自轉得比較快，其盤面中含有大量塵埃和氣體，這些物質聚集成能供恆星形成的區域。這些區域發育出含有許多藍星的旋臂，所以盤面的顔色看上去偏藍。而在其棒狀結構和中央核球上稠密地分佈着許多年老的恆星。與旋渦星係相比，橢圓星係自轉得非常慢，其結構是均勻而對稱的，沒有旋臂，塵埃和氣體也極少。造成這種局面的原因是早在數十億年前恆星迅速形成時就已經將橢圓星係中的所有塵埃和氣體消耗完了。其結果是造成這些星係中無法誕生新的恆星，因此橢圓星係中包含的全都是老年恆星。 | | 在沒有燈光幹擾的晴朗夜晚，如果天空足夠黑，你可以看到在天空中有一條彌漫的光帶。這條光帶就是我們置身其內而側視銀河係時所看到的它布滿恆星的圓面——銀盤。銀河係內有約兩千多億顆恆星，衹是由於距離太遠而無法用肉眼辯認出來。由於星光與星際塵埃氣體混合在一起，因此看起來就像一條煙霧籠罩着的光帶。銀河係的中心位於人馬座附近。
銀河係是一個中型恆星係，它的銀盤直徑約為十二萬光年。它的銀盤內含有大量的星際塵埃和氣體雲，聚集成了顔色偏紅的恆星形成區域，從而不斷地給星係的旋臂補充熾熱的年輕藍星，組成了許多疏散星團或稱銀河星團。已知的這類疏散星團約有一千兩百多個。銀盤四周包圍着很大的銀暈，銀暈中散布着恆星和主要由老年恆星組成的球狀星團。 | | | 它們是與銀河係類似的天體係統,距離都超出了銀河係的範圍,因此稱它們為“河外星係”。仙女座星係就是位於仙女座的一個河外星係。河外星係與銀河係一樣,也是由大量的恆星、星團、星雲和星際物質組成。目前我們觀測到的星係有10億個之多。 | | | 恆星係統 | 野性恆星係 | 嬰兒恆星係統 | | 小恆星係的運動 | 恆星和恆星係統 | 恆星係的形成與發展 | |
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