[科普中国]-椭圆星系

椭圆星系：外形呈正圆形或椭圆形，中心亮，边缘渐暗。按外形又分为E0到E7八种次型。椭圆星系的传统形象是最初的爆发之后，恒星形成过程已经结束的星系，只留下衰老中的恒星仍在闪烁著光辉，但偶尔仍会有少量的恒星形成。通常，椭圆星系看起来是黄色或红色，与在旋臂上有高热的年轻恒星，发出淡蓝色调的螺旋星系对比有很大的差异。

简介椭圆星系（Elliptical galaxy）是哈勃星系分类中的一种类型，具有下列的物理特征：

恒星的运动是以不规则的运动为主，不同于漩涡星系的以自转运动为主，只有少许的不规则运动。只有少许的星际物质、年轻的恒星很少、疏散星团的数量也不多。恒星多是年老的，属于第二星族的恒星。较大的椭圆星系，都有以老年恒星为主的球状星团。故被称为“老人国”的星系。

椭圆星系的传统形象是最初的爆发之后，恒星形成过程已经结束的星系，只留下衰老中的恒星仍在闪烁著光辉，但偶尔仍会有少量的恒星形成。通常，椭圆星系看起来是黄色或红色，与在旋臂上有高热的年轻恒星，发出淡蓝色调的螺旋星系对比有很大的差异。1

定义椭圆星系：外形呈正圆形或椭圆形，中心亮，边缘渐暗。按外形又分为E0到E7八种次型。

椭圆星系是河外星系的一种，呈圆球型或椭球型。中心区最亮，亮度向边缘递减，对距离较近的，用大型望远镜望远镜可以分辨出外围的成员恒星。

“椭圆星系”形如椭圆，没有或仅有少量气体和尘埃，没有HⅡ区，辐射大部分来自红巨星，缺乏热的亮恒星，颜色一般偏红，没有主导的绕轴自转，像蜂群那样成员星在各自轨道上绕中心转动，没有漩涡结构。1

类比同一类型的河外星系，质量差别很大，有巨型和矮型之分。其中以椭圆星系的质量差别最大：椭圆星系根据哈勃分类，按其椭率大小分为E0、E1、E2、E3、…、E7共八个次型，E0型是圆星系，E7是最扁的椭圆星系。

质量最小的矮椭圆星系和球状星团相当，而质量最大的超巨型椭圆星系可能是宇宙中最大的恒星系统，质量范围约为太阳的千万倍到百万亿倍，光度幅度范围从绝对星等-9等到-23等。

椭圆星系质量光度比约为50~100，而旋涡星系的质光比约为2~15。这表明椭圆星系的产能效率远远低于旋涡星系。椭圆星系的直径范围是1~150千秒差距。总光谱型为K型，是红巨星的光谱特征。颜色比旋涡星系红，说明年轻的成员星没有旋涡星系里的多，由星族II天体组成，没有或仅有少量星际气体和星际尘埃，椭圆星系中没有典型的星族I天体蓝巨星。

成因关于椭圆星系的形成，有一种星系形成理论认为，椭圆星系是由两个旋涡扁平星系相互碰撞、混合、吞噬而成。天文观测说明，旋涡扁平星系盘内的恒星的年龄都比较轻，而椭圆星系内恒星的年龄都比较老，即先形成旋涡扁平星系，两个旋涡扁平星系相遇、混合后再形成椭圆星系。还有人用计算机模拟的方法来验证这一设想，结果表明，在一定的条件下，两个扁平星系经过混合的确能发展成一个椭圆星系。加拿大天文学家考门迪在观测中发现，某些比一般椭圆星系质量大的多的巨椭圆星系的中心部分，其亮度分布异常，仿佛在中心部分另有一小核。他的解释就是由于一个质量特别小的椭圆星系被巨椭圆星系吞噬的结果。但是，星系在宇宙中分布的密度毕竟是非常低的，它们相互碰撞的机会极小，要从观测上发现两个星系恰好处在碰撞和吞噬阶段是非常困难的。所以，这种形成理论还有待人们去深入探索。

位于后发座星系团边缘的巨大椭圆星系NGC 4881（在左上方的球状发光体）1

范围星系范围椭圆星系的质量和尺度有很大的范围：小到只有一万秒差距到大过十万秒差距，质量从10^5到接近10^13太阳质量。最小的矮椭球星系可能不会比典型的球状星团大，但因为拥有相当数量的暗物质，所以不能归类为星团。大部份这些小的椭圆星系都与其它的椭圆星系没有关联性。已知最大的单一星系M87（NGC4486）是椭圆星系。椭圆星系的尺度比任何其他种类的星系都更为宽广。1

形状椭圆球的形状曾经被认为是球体被拉长的程度不同所造成的，所以哈柏星系分类将椭圆星系依照扁率从非常接近球状的E0，到非常扁平的E7。则认为椭圆星系的扁平率都相差不大，哈柏分类上的差异只是观测的角度不同造成的结果。1

物理类型椭圆星系有两种不同的物理类型：“盒状的”巨大椭圆星系，是因为有些区域的不规则运动（非对称的随机运动）比其他的区域明显造成的；和“盘状的”普通大小和低亮度，有着各项同性的随机运动，并且被星系自转拉平的椭圆星系。

矮椭圆星系可能不是真的椭圆星系，她们的一些特征像是不规则星系与晚期的旋涡星系，许多天文学家因此称呼她们为“矮椭球”（注意：这仍然是有争议的题目）。1

星系特征椭圆形和星系盘的核心突起有相似的特征，并且一般都视为相同的物理现象。椭圆星系倾向集中在星系团的核心和存在于紧密集团的星系。 最近的一些观测发现少数的椭圆星系中存在着蓝色的年轻星团，这可以解释为星系的发展和演变中发生星系合并的现象。想法是：椭圆星系是两个形态可能不同，但质量相当的星系发生碰撞与经历长期合并作用的结果。

这种型态的星系合并在早期应该是很普遍的现象，而且发生的频率高。较小的星系合并涉及两个质量非常不同的星系，并且椭圆星系的质量是没有限制的。例如，银河系在正在合并一个小的星系（人马座不规则矮星系）。1

新发现天文学家使用哈勃空间望远镜上的大视场照相机3观测了距离地球3，400万光年的椭圆星系M105 ，意外地发现了年轻的恒星和星团，为星系演化提供了新的认识。

星系通常可以分为两类：旋涡星系和椭圆星系。银河系就是一个旋涡星系，恒星就位于它的星系盘中。盘中含有低温、稠密的气体，它们会以每年一颗的速率诞生出恒星。然而，在椭圆星系中，几乎所有的恒星都有数十亿年的年龄，且几乎不含低温气体，没有恒星形成。

由于无法看到单颗的恒星，天文学家通过观测椭圆星系所发出的所有光线来研究其中恒星的形成。而新的研究则使用了“哈勃”灵敏的紫外观测能力，可以识别出单颗的恒星。这一技术使得天文学即可以观测恒星形成，哪怕形成率低至每100，000年仅形成一颗恒星。

尽管以前的观测没有在M105中发现恒星形成的迹象，但新的观测却发现了一些极蓝的明亮恒星，它们的质量在10~20个太阳质量之间。此外，还看到了不是那么蓝的天体，他们不是单颗恒星而是由许多恒星组成的星团。综合起来，M105中恒星的平均形成率为每10，000年诞生1颗恒星。这些发现也带来了新的问题，例如产星的气体来自何方？未来的观测将会为椭圆星系中的恒星形成过程提供新的认识。1

北京时间11月27日消息，科学家经研究发现，宇宙采取一种不同寻常的方式让“年老”的星系获得新生，那就是嗜食同类。借助于美国宇航局哈勃太空望远镜进行的最新观测，科学家发现年老的椭圆形星系仍保持“青春活力”，这要归功于它们遭遇并吞噬较小的星系。

由宽视场照相机3在近红外光条件下拍摄的NGC 4150核心照片，揭示了这个椭圆星系内的尘埃和气体流以及丛生的年轻蓝色恒星，年轻蓝星的年龄不到10亿岁。有证据显示，NGC 4150之所以能够诞生新恒星是与一个矮星系合并的结果。

这项新研究支持了近来崭露头角的一种观点，即绝大多数椭圆星系都拥有年轻恒星，让“年老”的椭圆星系获得新生。哈勃望远镜观测负责人、牛津大学天文学家马克·克罗基特表示：“椭圆形星系据信在数十亿年前形成它们的所有恒星。它们耗尽了所有气体，形成新的恒星。现在，我们在很多椭圆星系内发现恒星诞生证据，之所以能够形成新恒星由吞噬小型星系所致。”

克罗基特指出：“‘哈勃’的观测结果支持了这样一种理论，即通过与矮星系撞击合并，星系能够在数十亿年的变迁中提高自身活力。位于我们银河系后院的NGC 4150便是一个充满戏剧性的例子，展现了早期宇宙中存在的一种常见现象。”

“哈勃”拍摄的照片揭示了这个星系内部深处的狂暴与活跃。年轻蓝星群沿着中部周围的一个环移动，环随着星系移动旋转。这个恒星繁育地的宽度大约在1300光年左右。长长的尘埃带在微黄色的核心映衬下现出轮廓，核心由年老恒星构成。

根据“哈勃”对恒星颜色进行的分析，克罗基特及其研究小组计算出恒星形成过程大约开始于10亿年前。在宇宙的历史上，这是一个近期发生的事件。自此之后，NGC 4150的“恒星制造厂”便放慢脚步。研究小组成员、牛津大学的约瑟夫·希尔克解释说：“我们看到的这个星系已经是恒星大爆炸之后的状态。绝大多数大质量恒星已经死亡。最年轻的恒星年龄在5000万年至3亿年到4亿年之间。相比之下，这个星系内的绝大多数恒星年龄却在100亿年左右。”

与另一个较小星系遭遇合并触发了恒星形成过程，这与我们的银河系吞噬附近的大麦哲伦星云类似。研究小组成员、伦敦帝国学院和牛津大学的苏迦塔·卡维拉吉表示：“我们认为大约10亿年前与一个富含气体的小星系合并让NGC 4150得以拥有形成新恒星所必须的物质。年轻恒星内的‘金属’——比氢和氦更重的元素——含量非常低，说明与NGC 4150合并的星系同样金属含量较低。与NGC 4150合并的应该是一个小矮星系，质量大约是NGC 4150的二十分之一。”

天文学家表示，与更大型星系之间的撞击相比，类似这样的小规模合并更为常见。一大一小星系发生相撞的频率可能是其他撞击的10倍。由于产生令人难以置信的“烟花秀”——扭曲的星系、长长的气体流和数十个年轻星群——大规模撞击更容易观察。相比之下，规模较小的合并更难探测，因为它们留下的痕迹很少

2

椭圆星系M60与旋涡星系NGC 4647

在这张由哈勃太空望远镜拍摄的清晰影像里，庞大的椭圆星系M60与旋涡星系NGC 4647构成了一个奇特的星系对。它们位于星系群聚的室女座星系团之东侧附近。有着蛋形外观、由蜂拥的年老恒星群聚而成的M60星系，离我们约5400万光年；而NGC 4647内的年轻泛蓝恒星、云气与尘埃，则聚成蜿蜒的旋臂结构旋绕于同一扁平盘内。旋涡星系NGC 4647的距离较远，约为6300万光年。这对星系又名为Arp116，两个星系可能即将发生引力相互作用。M60 (又名为NGC4649)的宽度约为12万光年，NGC4647星系略小，跨幅约为9万光年，与银河系相当。3

孕育外星人的概率最高宇宙存在着“好邻居和坏邻居”，生命最有可能诞生于远古巨大椭圆星系，然而矮星系被认为孕育生命概率最低，银河系则介乎两者之间。

目前，两项最新研究缩小了勘测范围，尝试识别最有可能孕育生命形式的星系。英国圣安德鲁斯大学邓肯-福根(Duncan Forgan)说：“如果你关注恒星系统宜居地带，以及星系内可能孕育生命的星体，为什么不将注意力放在宇宙范围内进行搜寻呢？”

英国达勒姆大学帕拉蒂卡-达亚尔(Pratika Dayal)负责这项研究，他将不同星系与存在生命形式的银河系进行对比，他猜测宜居星系需要大量拥有行星环绕的恒星，但同时较少恒星却降低了超新星数量。由于超新星爆炸可能导致附近星体出现物种灭绝事件，因此近代形成恒星数量较低则意味着很少的“定时炸弹”会引爆。

达亚尔基于观测银河系内超新星比例得出结论称，巨型椭圆星系的质量是银河系的两倍多，但是不稳定年轻恒星数量不足银河系的十分之一，如果银河系内拥有一颗宜居行星，那么巨型椭圆星系将拥有1万颗宜居行星。宇宙中发现生命体最糟糕的区域是带有大量新生恒星的矮星系，这种类型星系内会定期出现超新星爆炸，对整个星系进行“杀菌”。同时，缺少比氢更重的元素，难以形成行星。

美国内华达大学李晔说：“我们并非仅需要考虑超新星，伽马射线暴同样限制生命形式的孕育。地球被认为过去5亿年里仅出现一次伽马射线暴，可能导致4.4亿年前奥陶纪物种大灭绝，相比之下，同一时间表内活跃矮星系中类地行星将遭受100次伽马射线暴。”4

本词条内容贡献者为:

杨荣佳 - 教授 - 河北大学