位 於 銀 河 系 中 心 的 是 一 個 半 徑 約 二 萬 光 年 的 銀 核 ， 整 個 銀 盤 連 同 銀 核 被 一 個 比 銀 盤 更 大 的 球 狀 銀 冕 所 包 圍 。 銀 冕 內 主 要 為 年 老 的 星 ， 它 們 有 些 在 球 狀 星 團 內 ， 有 些 則 在 星 際 物 質 中 遊 蕩 。
銀 河 系 另 一 個 重 要 的 特 徵 便 是 它 的 旋 臂 ， 這 些 旋 臂
由 中 心 延 展 至 銀 盤 邊 緣 ， 包 含 了 無 數 年 青 的 恆 星 。
有 趣 的 是 ， 根 據 力 學 定 律 ， 這 些 旋 臂 是 不 穩 定 的 ，
由 於 外 圍 恆 星 比 近 核 心 恆 星 走 得 慢 ， 最 終 會 使
旋 臂 結 構 毀 滅 。
旋 臂 為 甚 麼 仍 能 存 在 呢 ？ 最 廣 為 天 文 學 界 所 接 受 的
說 法 是 密 度 波 理 論 。 這 個 理 論 認 為 雖 然 恆 星 會 以
不 同 速 度 移 動 ， 但 星 際 物 質 的 密 度 會 產 生 波 動 ，
在 密 度 最 高 的 波 陣 面 會 催 生 出 新 的 恆 星 ， 這 解 釋 了
為 何 通 常 在 旋 臂 會 找 到 新 生 恆 星 ， 而 在 其 他 地 方
只 有 古 老 恆 星 的 原 因 。
太 陽 位 於 銀 河 系 的 獵 戶 臂 ， 距 離 銀 心 約 為 半 徑 的
三 分 之 二 。 要 了 解 銀 河 系 的 旋 臂 結 構 一 點 也 不 容 易 ，
原 因 有 二 ：
從 地 球 遙 望 天 際 ， 銀 河 彷 彿 是 一 條 鑲 滿 繁 星 的 雲 帶 。 由 於 銀 河 上 的 星 星 實 在 太 密 太 多 ， 古 人 以 為 銀 河 是 一 條 天 河 。 銀 河 系 中 心 方 向 位 於 夏 季 星 座 人 馬 座 附 近 ， 所 以 夏 天 比 冬 天 的 銀 河 更 璀 璨 而 美 麗 。 要 欣 賞 「 銀 河 落 九 天 」 的 景 象 ， 便 要 在 晴 朗 的 日 子 ， 找 一 處 遠 離 城 市 燈 光 的 地 方 觀 看 。 假 若 你 有 幸 看 見 漂 亮 的 銀 河 ， 可 別 忘 了 找 出 塵 埃 線 ， 這 些 暗 黑 區 域 是 塵 埃 阻 掩 背 後 星 光 所 造 成 的 。
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| (C) Anglo-Australian Observatory and Photograph by David Malin. |
除 了 可 以 看 得 見 的 部 分 ， 我 們 相 信 銀 河 系 有 不 少 天 體 是 不 發 光 的 ，統 稱 為 暗 黑 物 質 ， 雖 然 它 們 肉 眼 不 能 見 ， 但 引 力 卻 暴 露 了 它 們 的 存 在 。 天 體 的 公 轉 速 度 ， 取 決 於 在 它 軌 道 內 的 物 質 的 總 質 量 ， 如 果 所 有 物 質 都 是 看 得 見 的 ， 那 麼 繞 著 銀 河 系 旋 轉 的 軌 道 ， 理 應 如 紅 線 所 示 ， 但 是 天 文 學 家 卻 發 覺 它 們 比 想 像 中 走 得 更 快 ， 暗 示 銀 河 系 的 質 量 比 所 見 的 大 。 我 們 相 信 暗 黑 物 質 不 僅 存 在 於 銀 河 系 中 ， 並 且 充 斥 整 個 宇 宙 ， 這 些 物 質 究 竟 是 甚 麼 東 西 ， 可 惜 到 目 前 仍 然 所 知 有 限 。
圖 中 中 間 的 水 平 線 標 示 出 銀 河 系 平 面 ， 銀 河 系 的 氣 體 塵 埃 除 了 掩 蓋 了 背 景 星 光 ， 亦 同 時 遮 蔽 了 遙 遠 的 星 系 ， 撇 除 了 這 個 因 素 ， 我 們 會 發 覺 星 系 在 天 空 的 分 佈 是 頗 為 平 均 的 。
其 它 星 系 是 甚 麼 模 樣 的 呢 ？ 星 系 有 不 同 的 大 小 和 形 狀 ， 可 以 分 為 三 種 類 型 ： 橢 圓 星 系 、 旋 渦 星 系 和 不 規 則 星 系 。
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| (C) Anglo-Australian Observatory and Photograph by David Malin. |
橢 圓 星 系 ： 圖 中 的 是 M87 星 系 ， 是 一 個 典 型 的 橢 圓 星 系 。 它 們 通 常 包 含 較 年 老 的 恆 星 ， 有 些 矮 橢 圓 星 系 只 有 約 一 千 萬 顆 星 ， 和 大 球 狀 星 團 相 差 不 遠 。 在 不 久 之 前 ， 我 們 相 信 這 是 最 普 遍 的 星 系 ， 但 現 在 我 們 認 為 不 規 則 星 系 才 是 最 普 遍 的 星 系 。
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| 鳴 謝﹕ 美 國 太 空 總 署 (NASA). |
旋 渦 星 系 ： 旋 渦 星 系 同 時 擁 有 年 老 和 年 青 的 恆 星 ， 它 們 通 常 比 橢 圓 星 系 光 。 旋 渦 星 系 可 細 分 為 兩 種 ： 普 通 的 旋 渦 星 系 和 棒 旋 星 系 。 棒 旋 星 系 的 核 球 呈 長 型 ， 有 點 像 一 根 棒 ， 這 是 棒 旋 星 系 名 稱 的 由 來 。 上 圖 為 M31 仙 女 座 大 星 系 ， 它 是 一 個 普 通 的 旋 渦 星 系 ， 距 離 地 球 只 有 二 百 萬 光 年 ， 下 圖 的 是 一 個 棒 旋 星 系 。
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| 鳴 謝﹕ STScI. |
不 規 則 星 系 ： 顧 名 思 義 ， 這 種 星 系 形 狀 是 不 規 則 的 ， 近 南 天 極 的 大 小 麥 哲 倫 雲 是 銀 河 系 的 伴 星 系 ， 雖 然 它 們 肉 眼 可 見 ， 可 惜 位 於 北 半 球 的 香 港 看 不 見 。
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(C) Anglo-Australian
Observatory/Royal Observatory, Edinburgh and Photograph from UK Schmidt plates by David Malin. |
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(C) Anglo-Australian
Observatory/Royal Observatory, Edinburgh and Photograph from UK Schmidt plates by David Malin. |
橢 圓 及 旋 渦 星 系 皆 可 根 據 天 文 學 家 哈 勃 首 創 的 方 法 再 細 分 為 次 型 ， 有 如 下 圖 所 示 。 要 注 意 的 是 不 要 以 為 這 圖 顯 示 了 星 系 的 演 化 方 式 ， 事 實 上 我 們 對 星 系 如 何 演 化 仍 不 大 了 了 。
I 型 超 新 星 比 造 父 變 星 光 亮 ， 所 以 能 夠 量 度 更 遙 遠 星 系 的 距 離 ， 唯 一 缺 點 是 不 是 經 常 有 I 型 超 新 星 爆 發 。 基 本 上 這 兩 種 量 度 星 系 距 離 的 方 法 有 各 自 的 優 缺 點 ， 無 論 如 何 ， 它 們 都 是 天 文 學 家 不 可 或 缺 的 量 天 尺 。
即 使 星 系 發 生 碰 撞 ， 它 們 之 間 的 恆 星 會 發 生 碰 撞 的 機 會 差 不 多 等 於 零 ， 但 相 互 的 引 力 作 用 會 改 變 了 恆 星 的 分 佈 。 大 量 恆 星 會 隨 噴 流 拋 出 ， 而 兩 個 星 系 最 終 會 結 合 為 一 ， 有 些 擁 有 多 重 星 系 核 的 星 系 ， 可 能 便 是 過 去 星 系 碰 撞 所 造 成 的 結 果 。 星 系 碰 撞 也 會 催 生 新 的 恆 星 。
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| 鳴 謝﹕ STScI. |
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| 鳴 謝﹕ STScI. |
星 系 碰 撞 亦 可 能 形 成 了 活 動 星 系 ， 這 種 不 尋 常 的 星 系 會 由 星 系 中 心 放 射 出 大 量 的 紅 外 線 、 紫 外 線 及 X 射 線 ， 所 以 我 們 稱 它 的 核 心 為 活 動 星 系 核 。 其 實 我 們 仍 不 大 清 楚 活 動 星 系 的 形 成 過 程 ， 亦 不 知 道 星 核 放 射 出 大 量 輻 射 的 機 制 。 最 流 行 的 理 論 是 星 系 中 心 有 一 個 特 大 質 量 黑 洞 ， 當 星 系 物 質 流 進 黑 洞 的 時 候 ， 就 會 產 生 出 大 量 的 能 量 ， 而 中 心 內 的 黑 洞 可 能 便 是 星 系 碰 撞 時 形 成 的 。
另 一 類 有 趣 的 天 體 便 是 類 星 體 ， 在 可 見 光 波 段 看 來 ， 它 們 非 常 細 小 及 暗 淡 ， 有 如 普 通 恆 星 一 樣 ， 但 是 在 紅 外 線 及 無 線 電 波 段 ， 它 們 卻 很 光 亮 。 它 們 的 頻 譜 有 極 大 的 紅 移 ﹐ 顯 示 它 們 離 我 們 極 之 遙 遠 ( 請 參 閱 第 十 九 章 ) ﹐ 我 們 可 以 肯 定 它 們 所 發 出 的 能 量 非 常 驚 人 ， 甚 至 比 附 近 的 活 動 星 系 更 厲 害 ， 它 們 可 能 是 中 心 有 特 大 質 量 黑 洞 的 年 青 星 系 。
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| 鳴 謝﹕ NOAO/NSF. |
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