为什么星系的形状不同?

为什么星系的形状不同?王俊凯粉末大片 沃尔夫星盘艺术渲染图，沃尔夫星盘是早期宇宙中的一个巨大盘状星系。 遥望夜空，可以看到来自其他无数星系的恒星。有些星系和我们的银河系一样，是旋转的蓝色盘状星系；其他则是红色的球状

沃尔夫星盘艺术渲染图，沃尔夫星盘是早期宇宙中的一个巨大盘状星系。

遥望夜空，可以看到来自其他无数星系的恒星。有些星系和我们的银河系一样，是旋转的蓝色盘状星系；其他则是红色的球状星系或畸形、团状或介于两者之间的星系。为什么会如此不同呢？事实证明，星系的形状可以透露该星系漫长一生中发生的故事。

基本上，星系的形状可以分成两类：盘状和椭圆状。天体物理学家说，盘状星系，也叫旋涡星系，形状有点像煎蛋。这些星系的中心更接近球体，像蛋黄被气体和恒星（蛋清）包围一样。银河系与距离我们最近的仙女座星系，都属于盘状星系。

理论上，盘状星系始于氢气云。引力将这些气体粒子吸引到一起。当氢原子越来越接近时，云团开始旋转，总质量开始增加，当然它们的引力也随之变大。最终，引力使气体塌陷成一个旋转的圆盘。大多数气体位于圆盘边缘，这里也是恒星形成的地方。根据NASA的说法，一个多世纪前刚刚证明系外星系存在的埃德温·哈勃，将盘状星系称为晚型星系，因为他猜测盘状星系的形状，意味着它们形成于宇宙历史的后期。

另一个椭圆星系，被哈勃称为早型星系，顾名思义，它的形成时间更早。科学家发现，椭圆星系里的恒星，不是像盘状星系里的那样旋转，而是更随机地运动。椭圆星系也被认为是星系合并的产物。当两个质量相当的星系合并时，它们各自的恒星开始在引力作用下互相拉拽，扰乱恒星的转动，并形成更随机的轨道。

当然，也不是每一次合并的结果都是椭圆星系。银河系其实也十分古老和庞大，但仍保持着圆盘形状。银河系通过吸收比其小得多的矮星系并从宇宙中收集自由气体，来增加自身重量。不过，和银河系同为盘状星系的仙女座星系正直奔着我们的银河系而来。所以，或许几十亿年之后，这两个旋涡星系可能会合并，然后每个星系的星盘将抵消对方的旋转，创造出一个更加随机的椭圆星系。

这些合并不会在一瞬间完成。两个星系的合并可能需要数亿甚至数十亿年的时间。事实上，一些正在进行中的星系合并速度是如此之缓慢，以至于从我们的角度看上去，它们仿佛是静止的一般。它们基本上处于完全相同的状态，相对整个人类文明而言，几乎没有改变。哈勃将这些星系另归为一类——不规则星系。观察这些不规则星系，你会发现它们一般处于混乱状态，由多个部分组成，不规则星系看起来就像是大型火车残骸一般。

这个星系被称为Mrk 820，是一个透镜状星系。Mrk 820周围有许多其他类型的星系，从椭圆星系到旋涡星系等等。

最后是一种不太常见的形状：透镜状星系。透镜状星系仿佛是椭圆星系和旋涡星系之间的混合体。可能，当盘状星系耗尽自己的所有气体，并且不能再形成任何新的恒星时，现有恒星之间开始相互作用。它们之间的引力拉拽，形成一个看起来像小扁豆的形状——样子有点像椭圆，但仍是旋转的圆盘星系。

到目前为止，科学家了解的有关星系以及其3D形状的信息，都是使用数千个2D图像以及依赖其他属性（如星系颜色和运动）推断而来的。

例如，蓝色的盘状星系更加年轻一点。蓝色的恒星一般也更大，燃烧更快、更热（蓝光频率更高，也因此比红光更具活力）。与此同时，椭圆星系中有大量古老的恒星（也叫红矮星），这些古老的恒星燃烧就没那么快或者那么炽热。

星系的形成和演化是天文学和天体物理学领域最大的开放问题之一。尽管我们对围绕我们的巨大天体结构已经有不少了解，但仍然有很多我们不知道的地方，等我们着去探索。