星系的分类与形态

 

哈勃星系形态分类

哈勃按星系的形态将星系大致分为椭圆星系(E)、漩涡星系(S)、棒旋星系(SB)和不规则星系(Irr)，有些星系像漩涡旋涡星系那样扁平，却看不见漩涡结构的叫透镜型星系(S0)，带有旋棒的透镜型星系叫SB0，他们是一种过渡类型。旋涡星系和棒旋星系可能占所有星系的百分之七十、不规则星系只占百分之几，其余全是椭圆星系等。因此大部分可观测宇宙的质量包含在漩涡星系棒旋星系和椭圆星系里面。

对图进行解释：

1.椭圆星系外形呈卵形，外表呈椭圆形或圆形，按扁平程度分为八个子类型，从E0到E7,设n为扁度，半长轴为a，半短轴为b，则n=10(a-b)/a。椭圆星系的分类也是根据扁度n而来的。说通俗些，越扁越接近椭圆形椭圆越长的E后面的数字越大，最接近圆形的星系就为E0。

椭圆星系M87

2.漩涡星系最大的特征是有明显的核心且从中心核球有螺旋式伸展出去的旋臂，漩涡状。上图的Sa、Sb、Sc也代表着不同的子类型。Sa星系中心球核最大，旋臂收的最紧；相反Sc星系中心球核最小，旋臂散的最开，这是漩涡星系的三个类型。

草帽星系M104(Sa型)

3.棒旋星系中心有一个恒星构成的亮的棒状结构，从棒的两端延伸出旋臂，棒旋星系也分为SBa、SBb、SBc三个子类型；SBa这类星系的旋臂缠的最紧相反SBc的旋臂展的最开，其实一般情况下棒旋星系中心的棒状结构并不是平滑的，而是有其他形状的结构。

棒旋星系NGC1300

与我们印象中不同的是，银河系也是一个棒旋星系，看着不像但事实就是它是一个有着四个旋臂的棒旋星系。银河系有四条清晰对称的旋臂，旋臂间距大概4500光年。

4.S0和SB0型星系：图中E7型星系之后有一种具有薄盘的星系，相较于E7更扁且开始出现旋涡特征，其也属于椭圆星系，中间部位隆起较平坦，无旋臂及气体晕，称为透镜星系。透镜星系是椭圆星系向旋涡星系过渡的一种过渡型星系。透镜星系具有明亮的核球和盘，核心区无棒状结构称作S0星系，有棒状结构则称作SB0星系。

5.Irr星系（不规则星系）：这类星系的形状不规则，形态各异。目前认为是由于邻近星系的引力作用导致它们失去了原来的形状。银河系的两个伴星系大麦哲伦云（LMC）和小麦哲伦云（SMC）都属于不规则星系，合理猜测它们是被银河系的引力撕裂导致不规则的外形。

南半天球可见的LMC和SMC

6.cD星系：c表示超巨，D表示弥漫，cD星系也就是超巨弥漫星系。它们的尺度特别大，直径可达几百万秒差距，形状类似椭圆，有些弥漫且有很延伸的色层。

7.矮星系：矮星系多是椭圆的（dE星系），相比正常星系它缺少亮核区；还有一类矮星系是矮不规则星系（dIrr星系），矮星系是光度最弱的一类星系，因此不易被观测到。

哈勃形态分类的改进

哈勃星系分类法之后

De Vaucouleurs等学者认为星系的哈勃分类过于简单，他发现了棒、环和旋涡结构连续渐变的序列。他用SA和SB来替换哈勃分类法中的S和SB类；他扩展了哈勃分类法中的a,b,c类，加进子类型d和m来更加清楚的表示从有明显旋臂到无序结构的分类过程。还有就是他添加了r系（环特征突出星系）和s系（旋涡特征突出星系）。

W.W.Morgan等对哈勃分类添加了有关恒星化学组成的内容分类。旋涡星系中央核球的复合光谱型，可能晚于盘星和旋臂上恒星的光谱型；因此Morgan提出用聚集度af、f、fg和k来标志星系的中央核球的光度比整个星系盘的光度强弱的不同程度。

星系尺度

矮星系是尺度最小且最不易被观测的星系，部分直径仅有三千秒差距，一般常规星系直径约一万五pc，巨椭圆星系直径有六万pc，而超巨弥漫星系的直径甚至可达2Mpc，这个数字是什么概念呢，光这一个星系的直径甚至比有些两个星系之间的距离还要大。我们的银河系的直径约为50kpc。

星系的累积颜色与光谱

星系光谱的观测可以使我们获得星系的退行速度，星系核的类型以及星系内不同星族的化学成分等许多重要信息。星系的光谱型和颜色很大程度上依赖于恒星群体的特征年龄，部分决定于恒星的重金属含量的多少。

一般来说，椭圆星系比旋涡星系更红，旋涡星系比不规则星系稍红。

一般来说，椭圆星系和旋涡星系的中央核球区大部分是老年恒星，旋涡星系从核球到盘到旋臂逐渐“低龄化”。

星系的光谱分类非常类似于恒星的光谱分类，一般椭圆星系的光谱型为K型，旋涡星系中形态Sa型的光谱为K型，形态SB型的光谱型为F~K型，形态Sc型的光谱型为A~F型。

PS：恒星光谱分类

目前的恒星光谱分类大多使用的是哈佛大学天文台发表的恒星光谱分类。

光谱型分为O、B、A、F、G、K（R）、M（S、N），有一个帮助记忆的口诀：Oh,be a fine girl kiss me.每个光谱型有十个次光谱型。O型、B型、A型温度较高称为早型星，K型、M型温度较低称为晚型星。R型、N型与K型、M型的光谱类似，只是R、N型的光谱中有较强的C和CN分子吸收带而在K、M型中则具有强的金属强化物的吸收带。说明R、N型星的碳元素比K、M型星丰富，故被称为碳星；S型的光谱与M型类似，但金属氧化物的分子带较强，并且其上常有氢的发射线。

哈佛分类的主要原则是依据恒星光谱中的一些谱线的强度之比，例如对于O型、B型及早A型星主要按照光谱的电离和中性氢线、氦线的强弱来分类；对于晚A型、F型、G型及早K型星是根据电离和中性金属线的强度比，而晚K型和M型星以及C型和S型星则主要看金属线和分子带的强弱程度。由于恒星光谱中的电离和中性金属线的强弱主要取决于温度，因此哈佛分类序列是个温度序列。由O型到M型，温度逐渐由高降低。

恒星的光谱型、温度与颜色之间的关系

我们的银河系在宇宙中只能算是苍穹一粟，银河系之外是更广阔的恢宏星系世界，展现在我们面前的被我们观测到的也只有冰山一角，宇宙的奥秘正等着我们不懈的探索。