星系(英語:galaxy)常被認為在它們的中心有超大質量黑洞,星系或星系團都不是指行星系(英語:planetary system)、星團(英語:cluster)或星雲(英語:nebula)與星際雲(英語:interstellar cloud)。星系是由恆星、恆星遺骸、星際氣體、塵埃和暗物質…等組成,並受到超大質量黑洞的引力綁定的系統,根據觀察視覺上的型態,分類為橢圓星系、螺旋星系或不規則星系,超大質量黑洞。在晴朗、暗淡的天空和穩定的天氣情況下肉眼可以看到的 7個星系:仙女座星系、銀河系(銀河星系)、三角座星系、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系、半人馬座A、波德星系、南風車星系
- 銀河系是包括地球在內的太陽系所在的星系。銀河系以外的星系被合稱為河外星系。
- 「星系」這個概念出現之前,還有些透過望遠鏡,由肉眼可以觀測到而被命名,所以星系稱呼是沒有依據命名法規範,如:哈勃超深空,史隆數位巡天,3C星表,CFHQS,NGC天體表…等。
視星等
視星等(英語:apparent magnitude,符號:m)最早是由古希臘天文學家喜帕恰斯(Hipparkhos,約 190~120BC)制定的。喜帕恰斯把自己編制的星表中的 1022顆恆星按照亮度劃分為 6個等級(1等星至 6等星)。1850年英國天文學家普森(Norman Robert Pogson,1829/03/23~1891/06/23)發現 1等星要比 6等星亮 100倍,而開始將星等量化,重新定義星等。普森定義每級之間亮度相差 2.512倍亮度單位(1勒克司)。因此 1到 6的星等並不能恰當描述當時發現的所有天體的亮度(若定義 1等星亮度為 -13.98),天文學家因此引入「負星等」概念一直沿用至今。如:牛郎星為 0.77,織女星為 0.03,除了太陽之外最亮的恆星天狼星為 −1.45,太陽為 −26.7,滿月為 −12.8,金星最亮時為 −4.89。
視星等是人們從地球上觀察星體亮度的度量,實際上只相當於光學中的照度;因為不同恆星與地球的距離不同,所以視星等並不能表示恆星本身的發光強度。依觀察星體亮度而言,現在地面上最大的望遠鏡可看到 24等星,而哈勃望遠鏡(英語:Hubble Space Telescope,縮寫:HST)則可以看到 30等星。
本星系群
本星系群(英語:Local Group)是地球所處之銀河系的一群星系。這組星系群涵蓋超過 50個星系,直徑大約 10’000’000光年,其質心位於銀河系和仙女座星系之間。本星系群屬於範圍更大的室女座超星系團。
本星系群成員銀河系與仙女座星系都各自擁有一個自己的衛星星系系統。
- 銀河系的衛星星系系統包括人馬座矮橢球星系(人馬座)、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系、大犬座矮星系、小熊座矮星系、天龍座矮星系、船底座矮星系、六分儀座矮星系、玉夫座矮星系、天爐座矮星系、獅子座I、獅子座II以及杜鵑座矮星系。
- 仙女座星系的衛星星系系統包括M32、M110、NGC 147、NGC 185、仙女座I、仙女座II、仙女座III以及仙女座IV。
- 三角座星系(Triangulum Galaxy)是本星系群中第三大的星系,很難定義是否為仙女座星系的伴星系;不過 LGS-3有可能是三角座星系的衛星星系。
衛星星系
衛星星系是受到引力影響而環繞另一個大星系的星系,又稱:伴星系。星系是由數量龐大的天體(如:恆星、行星、和星雲)組成的,雖然彼此之間沒有互相直接的聯結,但是各自有質量中心,顯示所有質量的平均位置。如果兩個星系幾乎是一樣的大,則會被稱為雙星系系統。
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7個星系
自古以來人類在晴朗、暗淡的天空和穩定的天氣情況下肉眼可以看到的 7個星系:
仙女座星系、銀河系(銀河星系)、三角座星系、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系、半人馬座A、波德星系、南風車星系。
仙女座星系
仙女座星系(Andromeda Galaxy)是一個螺旋星系,直徑達 220’000光年,中國古代稱:奎宿增廿一,是銀河系所在的本星系群中體量最大的星系。仙女座星系又稱:梅西耶 31、星表編號為 M31和 NGC 224,距離地球約 2’500’000光年,是地球所在的銀河系的伴星系,也是麥哲倫雲除外的最近星系。仙女座星系位於仙女座方向,是視星等(英語:apparent magnitude,符號:m,人類肉眼可見的 3、4等星)最遠的深空天體。
銀河星系
銀河星系(Milky Way Galaxy)是一個包含太陽系的棒旋星系。直徑介於 100’000~180’000光年,古稱:銀河、天河、星河、天漢、銀漢…等。銀河星系大約擁有 100’000’000’000~400’000’000’000顆恆星,和超過這個數量的行星。太陽系位於距離銀河中心的獵戶臂的螺旋臂的內側邊緣,約 27’000光年(8.3kpc)的半徑處;獵戶臂是氣體和塵埃的螺旋形聚集地之一。在太陽的位置,公轉週期大約是 240’000’000年。從地球仰望,如同自盤狀結構的內部環視,因此銀河系呈現在天球上如同環繞一圈的帶狀。
麥哲倫雲
麥哲倫雲(Magellanic Clouds)涵蓋:大麥哲倫雲與小麥哲倫雲,兩者皆為不規則的矮星系。麥哲倫雲環繞著銀河星系,屬於本星系群的伴星系。。大麥哲倫雲和他的鄰居與親戚小麥哲倫雲,在南半球是很顯眼的一對天體,肉眼看似銀河被分離的兩個片段,在天空中大約相隔了21度,實際的距離則大約是75,000光年。直到1994年發現人馬座矮橢球星系之前,她們是最靠近我們的星系。
大麥哲倫星系
大麥哲倫星系(Large Magellanic Cloud,縮寫:LMC)的形態類似不規則星系,似乎有一些螺旋結構的痕跡。是銀河系的一個衛星星系,又稱,大麥哲倫雲,直徑大約是銀河系的 1/20,恆星數量約為 10’000’000’000(銀河星系的 1/10),雖然比大多數星系為大,但在討論銀河系的時候也會被當做矮星系。有些推測認為大麥哲倫星系以前是棒旋星系,受到銀河系的重力擾動才成為不規則星系,因此在中央仍保有短棒的結構。大麥哲倫星系距離約為 160’000光年(~50’000秒差距)。大麥哲倫星系是本星系群(英語:Local Group)中第四大的星系,僅次仙女座星系(M31)、銀河系與三角座星系(M33)。
三角座星系
三角座星系(Triangulum Galaxy)是本星系群中第三大的星系,很難定義是否為仙女座星系的伴星系;不過 LGS-3有可能是三角座星系的衛星星系。本星系群的其他成員的質量都遠遠小於這幾個大的子群。三角座星系是位於三角座,距離地球 3’000’000光年的一個螺旋星系,被編入梅西耶 33,NGC 598,M 33。三角座星系是長久以來以肉眼可見的最遙遠天體。這個本星系群中最小的螺旋星系,因為與仙女座星系的有速度上交互作用與在夜空中互相靠近而被認為是仙女座星系的一個伴星系。
半人馬座 A
半人馬座 A(Centaurus A|α Centauri),是位於半人馬座內距離大約 12’000’000光年遠的一個透鏡星系,縮寫:NGC 5128。NGC 5128為英國 Parramatta天文臺的蘇格蘭天文學家 James Dunlop(1793/10/31~1848/09/22)於 1826年 8月 4日發現。NGC 5128星系只能在南半球和北半球的低緯度地區看見,是全天第五亮的星系,是業餘天文學家觀星的理想目標。
NGC 5128是最靠近地球的電波源之一,被專業天文學家廣泛研究的活躍星系核。NGC 5128是個特殊的大質量橢圓星系,也是離地球最近的電波星系(radio galaxy)。天文學家認為:NGC 5128的核心是個超大質量黑洞擁有高達 100’000’000倍太陽質量,擁有強烈的電波輻射及鮮明的噴流特徵。
波德星系
波德星系( Bode’s Galaxy)是一個有明亮中心的大橢圓光球,星等 +6.8;是一個經典的 Sb型螺旋星系,代號:M81,縮寫:NGC 3031。NGC 3031體積龐大 離地球較近,並且擁有一顆活動星系核擁有相當於約 70’000’000個太陽質量的超級黑洞)。使用小型望遠鏡觀察,M81與大熊座的 M82(雪茄星系)與相距 0.5度。
南風車星系
南風車星系(Southern Pinwheel Galaxy)位於長蛇座,靠近半人馬座邊界的一個棒旋星系,距離太陽系大約 15’000’000光年,代號:M83或梅西耶 83,縮寫:NGC 5236。NGC 5236是法國·天文學家·尼可拉·路易·拉卡伊(Nicolas-Louis de Lacaille|1713/03/15~1762/03/21)於 1752年 2月 23日在非洲的好望角發現。
活躍星系核
活躍星系核(Active galactic nucleus) 是星系中心的一個緊密區域,縮寫:AGN。AGN至少一部分、可能全部的電磁波譜上遠比普通光度高,它的特徵表明過高的光度不是由恆星產生的。
如此高的非恆星輻射在無線電、微波、紅外線、可見光、紫外、X光、γ射線波段觀測到。一個有著活躍星系核的星系被稱作「活躍星系」。從活躍星系核發出的輻射被認為是因為宿主星系中央的超大質量黑洞物質吸積產生的。
橢圓星系
橢圓星系(Elliptical galaxy)是哈伯·星系分類類型的一種。橢圓星系的傳統形象是最初的爆發之後,恆星形成過程已經結束的星系,只留下衰老中的恆星仍在閃爍著光輝,但偶爾仍會有少量的恆星形成。通常,橢圓星系看起來是黃色或紅色,與在旋臂上有高熱的年輕恆星,發出淡藍色調的螺旋星系對比有很大的差異,
橢圓星系具有的物理特徵:
- 恆星的運動是以不規則的運動為主,不同於漩渦星系的以自轉運動為主,只有少許的不規則運動;
- 年輕的恆星很少、只有少許的星際物質、疏散星團的數量也不多;
- 恆星多是年老的,屬於第二星族的恆星;
- 較大的橢圓星系,都有以老年恆星為主的球狀星團。
螺旋星系
螺旋星系(Spiral galaxy)是哈伯·星系分類中的一種類型,在 1936年最初的描述是星雲的領域,並且列在哈伯序列,成為其中的一部分。多數的螺旋星系包含恆星的平坦、旋轉盤面,氣體和塵埃,和中央聚集高濃度恆星;中央聚集區域稱為核球的核心。核心通常被許多恆星構成的黯淡暈包圍著,其中許多恆星聚集在球狀星團內。 螺旋星系包含五種截然不同的元件:
- 平坦、由恆星(多數是新創造的)和星際介質組成的轉動盤面;
- 像橢圓星系,在中央由年老的恆星組成的核球;
- 由恆星組成,近似球形的暈,其中許多恆星在球狀星團內;
- 在核球內非常中心位置的超大質量黑洞;
- 近似球形的暗物質暈。
棒旋星系
棒旋星系(Barred spiral galaxy),指的是中間具有由恆星聚集組成短棒形狀的螺旋星系。大約三分之二的螺旋星系是棒旋星系。短棒通常會影響在棒旋星系裏的恆星與星際氣體的運動,它也會影響旋臂。棒旋星系的旋臂則看似由短棒的末端湧現。而在普通的螺旋星系,恆星都是由核心直接湧出的。
棒旋星系是基於螺旋臂的開合程度分類:
- SBa:具有緊密綁定的螺旋臂;
- SBc:則是另一個極端,其螺旋臂綁定較為鬆散;
- SBb:位於SBa、SBc兩者之間;
- SBm:描述了稍微不規則的帶狀螺旋星系;
- SB0:帶狀透鏡狀星系。
不規則星系
不規則星系是一種沒有明顯規則形狀的星系,外觀既不像螺旋也不像橢圓。它們在外觀上是混亂的,既沒有核凸起,也沒有任何螺旋臂結構的痕跡。不規則星系佔所有星系的四分之一左右。一些不規則星系可能曾經是螺旋星系或橢圓星系,而由於不均勻的外部引力而變形。
不規則星系的大小不夠大,很容易受到環境的影響,如與大型星系和星系際空間中的雲氣碰撞;特別是麥哲倫類型,是被較大的鄰居引力扭曲的小螺旋星系。
- 第一型不規則星系(Irr I):具有一些結構,但不足以將其明確地放入哈伯序列中。
- 具有一些螺旋結構的子型,稱為麥哲倫型星系(Sm)。
- 沒有螺旋結構的子型,稱為 Im星系。
- 第二型不規則星系(Irr II):它似乎沒有任何結構可以將其放入哈伯序列中。
- 矮不規則星系(dIrr):是外觀不規則的矮星系。現在認為這種類型的星系對於理解星系的整體演化很重要,因為它們往往具有較低的金屬量和相對高的氣體含量,並且被認為類似於最早充斥於宇宙中的星系。在哈伯深領域探測中發現的暗藍星系(faint blue galaxies)可能是該局部區域的代表星系,因此是最早期的星系。