关于星系的演化介绍

[拼音]：xingxi de yanhua

[外文]：evolution of galaxies

星系按其形态，分为椭圆星系（E型）、透镜型星系（SO型）、旋涡星系（S型）、棒旋星系（SB型）和不规则星系（I型）。对星系的演化有几种不同的见解。早在二十世纪三十年代，人们就把形态的序列看成是演化的序列，认为星系从球形开始，因自转而变扁，扁平部分形成旋臂，旋臂逐渐松卷以至消失。换句话说，星系是从椭圆星系，经过旋涡星系，最后演化成不规则星系的。另一种看法也认为形态序列是演化序列，但方向相反：从不规则星系，经过旋涡星系到椭圆星系；即从不规则开始，因自转而获得轴对称，最后演化成球状星系。现在知道，椭圆星系和旋涡星系中都有老年星，而且年龄相差不多。此外，质量、扁度等这些量上的差别也表明，星系的形态序列不是演化序列，各种类型星系彼此不能相互转化。第三种见解认为，演化取决于星系的质量和角动量。第四种观点认为，星系的形态结构的不同，决定于形成时的初始条件（密度、速度弥散度、角动量分布、温度、湍流、磁场等）的差别。

目前认为星系演化过程的大致轮廓如下：原始星系云在收缩过程中，出现第一代恒星。在原星系的中心区，收缩快，密度高，恒星形成率也高。由于中心区的激烈弛豫，形成旋涡星系的星系核或形成椭圆星系整体。星系的自转离心力阻止赤道面上的进一步收缩，并造成不同的扁度。气体的随机运动和恒星辐射加热等因素，使得部分气体未聚合为星胚，并因碰撞作用而沉向赤道面，形成旋涡星系和不规则星系。激烈弛豫的结果，使星系从形成之初就已基本定形并保持下来，不再显著变化。在几亿年期间，由原星系形成为年轻星系。在此之后的百亿年中，一般而言，星系的演变十分缓慢。除因邻近的伴星系的潮汐作用等因素造成了物质“桥”、“尾”或“剥去”星系外围物质外，星系结构一般无大变化。

对于椭圆星系而言，可能由于初始密度和初始速度弥散度都较大，恒星形成率一开始就非常高，气体几乎全部用来形成恒星。星系中的恒星是无碰撞的，所以椭圆星系形成后形态基本不变。旋涡星系的第一代恒星诞生率较低，所以有部分气体保留下来。计算表明，不同的初始密度和初始速度弥散度，可以形成核球和星系盘之间大小比例不同的星系，这就可以用来大致解释旋涡星系的Sa、Sb和Sc三种次型。不规则星系的恒星诞生率更低，至今尚有较多气体遗留下来。在规则星系团中，物质密度和速度弥散度都大，成员中椭圆星系多。在不规则星系团中，密度较小，椭圆星系较少。在富星系团中，旋涡星系少，而在富星系团的中心区域，则完全观测不到旋涡星系。旋涡星系主要是场星系或是疏散星系群的成员，正好反映出那里的密度和速度弥散度都低。一般认为透镜型星系是失去了气体的旋涡星系，对这一类星系的演化还没有令人满意的理论。

旋涡星系普遍具有旋涡结构。六十年代发展起来的密度波理论较好地说明了许多旋涡结构的观测事实。也有人认为，旋臂是星系核抛射物质的产物，而较差自转是旋涡结构的成因。旋臂的演化趋向是旋紧还是旋松的问题，至今尚无定论。

参考书目

1. K.Freeman， R.C.Larson and B.Tinsley， Galaxies，Saas-Fee，Geneva，1976.
2. A.Sandage ed.，Galaxies and the Universe，Univ.of Chicago Press，Chicago，1975.