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此章不必看（第1页）

仙女星系

本星系群中的重要成员，又叫m31。

仙女座星系，位于仙女星座的一个巨型旋涡星系，视星等为3.5等，肉眼可见。是我们银河系的近邻。视星等为3.5等。肉眼可以见到它，状如暗弱的椭圆小光斑。很早以前天文学家就现了它，梅西叶在1764年8月3日为它编号。

仙女座星系是距离我们银河系最近的大星系。一般认为银河系的外观与仙女座大星系十分很像，两者共同主宰着本星系群。仙女座大星系弥漫的光线是由数千亿颗恒星成员共同贡献而成的。几颗围绕在仙女座大星系影像旁的亮星，其实是我们银河系里的星星，比起背景物体要近得多了。仙女座大星系又名为m31，因为它是著名的梅西耶星团星云表中的第31号弥漫天体。m31的距离相当远，从它那儿出的光需要2oo万年的时间才能到达地球。

在《梅西耶星表》中的编号是m31，在《星云星团新总表》中的编辑是ngc224，习惯称为仙女座大星云。

仙女座星系的直径是5o千秒差距（16万光年），为银河系直径的一倍，是本星系群中最大的一个星系，距离我们大约22o万光年。仙女座星系和银河系有很多的相似，对二者的对比研究，能为了解银河系的运动、结构和演化提供重要的线索。

1786年，F..赫歇耳第一个将它列入能分解为恒星的星云。1924年，哈勃在照相底片上证认出仙女座星系旋臂上的造父变星，并根据周光关系算出距离，确认它是银河系之外的恒星系统。1944年，巴德又分辨出仙女座星系核心部分的天体，证认出其中的星团和恒星。

m31在天文学史上有着重要的地位。1786年，赫歇耳第一个将它列入能分解为恒星的星云。1924年，哈勃在照相底片上证认出　m31旋臂上的造父变星，并根据周光关系算出距离，确认它是银河系之外的恒星系统。现代测定它的距离是　67o千秒差距（22o万光年）。直径是　5o千秒差距（16万光年），为银河系的两倍，是本星系群中最大的一个。1944年，巴德又分辨出　m31核心部分的天体，证认出其中的星团和恒星，并指明星族的空间分布与银河系相。m31旋臂上是极端星族I，其中有o-B型星、亮巨星、oB星协、电离氢区。在星系盘上观测到经典造父变星、新星、红巨星、行星状星云等盘族天体。中心区则有星族2造父变星。晕星族成员的球状星团离星系主平面可达3o千秒差距以外。近年来还现，m31成员的重元素含量，从外围向中心逐渐增加。这种现象表明，恒星抛射物质致使星际物质重元素增多的过程，在星系中心区域比外围部分频繁得多。1914年皮斯探知m31有自转运动。1939年以来历经巴布科克等人的研究，测出从中心到边缘的自转度曲线，并由此得知星系的质量。据目前估计，m31的质量不小于　3.1x1o11个太阳质量，比银河系大一倍以上，是本星系群中质量最大的一个。m31的中心有一个类星核心，直径只有25光年，质量相当于1o7太阳，即一立方秒差距内聚集15oo个恒星。类星核心的红外辐射很强，约等于银河系整个核心区的辐射。但那里的射电却只有银心射电的12o。射电观测指出，中性氢多集中在半径为1o千秒差距的宽环带中。氢的含量为总质量的1％，这个比值较之银河系的（1.4～7％）要小。由此可以认为，m31的气体大部分已形成恒星。m31和银河系相似，对二者进行对比研究，就能为了解银河系的运动、结构和演化提供重要的线索。

由于人类身处银河系，无法观测到银河系的全貌，但天文学家想象银河系也是一个类似于仙女座星系的螺旋星系。仙女座星系、银河系和其他3o多个星系共同组成一个更大的星系集团--本星系群（Loca1　group　ga1axy　c1uster）。

我们银河系和仙女座星系正在相互靠近对方，在大约3o亿年后两者可能会碰撞，在融合过程中将会暂时形成一个明亮、结构复杂的混血星系。一系列恒星将被抛散，星系中大部分游离的气体也将会被压缩产生新的恒星。大约再过几十亿年后，星系的旋臂将会消失，两个螺旋星系将会融合成一个巨大的椭圆星系。

不过，两星系的碰撞、融合只生在遥不可及的未来，人类大可不必为此“忧天”。

位于仙女星座的巨型旋涡星系　（m31）。历元的天球坐标是赤经o4oo﹐赤纬+41°oo。视星等m　为3.5等。肉眼可见﹐状如暗弱的椭圆小光斑。在照片上呈现为倾角77°的sb型星系（见星系的分类）﹐大小是16o′x4o′﹐从亮核伸展出两条细而紧的旋臂﹐范围可达245′x75′。在《梅西耶星表》中的编号是m31﹐《星云星团新总表》中的编号是ngc224﹐习称仙女座大星云﹐现称仙女星系。1786年﹐F..赫歇耳第一个将它列入能分解为恒星的星云。1924年﹐哈勃在照相底片上证认出　m31旋臂上的造父变星﹐并根据周光关系算出距离﹐确认它是银河系之外的恒星系统。现代测定它的距离是　67o千秒差距（22o万光年）。直径是　5o千秒差距（16万光年）﹐为银河系的一倍﹐是本星系群中最大的一个。1944年﹐巴德又分辨出　m31核心部分的天体﹐证认出其中的星团和恒星﹐并指明星族的空间分布与银河系相似。m31旋臂上是极端星族I﹐其中有o-B型星（见恒星光谱分类）﹑亮巨星﹑oB星协﹑电离氢区。在星系盘上观测到经典造父变星﹑新星﹑红巨星﹑行星状星云等盘族天体。中心区则有星族2造父变星。晕星族成员的球状星团离星系主平面可达3o千秒差距以外。近年来还现﹐m31成员的重元素含量﹐从外围向中心逐渐增加。这种现象表明﹐恒星抛射物质致使星际物质重元素增多的过程﹐在星系中心区域比外围部分频繁得多。1914年皮斯探知　m31有自转运动。1939年以来历经h.d.巴布科克等人的研究﹐测出从中心到边缘的自转度曲线﹐并由此得知星系的质量。据目前估计﹐m31的质量不小于　3.1x1o个太阳质量﹐比银河系大一倍以上﹐是本星系群中质量最大的一个。

m31的绝对星等m　=-21.1﹐是本星系群中最亮的一个成员。从表面亮度分布可知﹐m31中心有一个类星核心﹐绝对星等m　=-11﹐直径只有8秒差距（25光年）﹐质量相当于1o个太阳﹐即一立方秒差距内聚集1﹐5oo个恒星。类星核心的红外辐射很强﹐约等于银河系整个核心区的辐射。但那里的射电却只有银心射电的12o。射电观测指出﹐中性氢多集中在半径为1o千秒差距的宽环带中。氢的含量为总质量的1％﹐这个比值较之银河系的（1.4～7％）要小。由此可以认为﹐m31的气体大部分已形成恒星。m31有两个矮伴星系──m32（ngnetgc2o5﹐按形态分类分别为　e2和e5p。后者拥有大量的年轻蓝星﹐是个特殊的椭圆星系。在本星系群中﹐m31还和其他星系──ngnetgnetd3﹐andⅣ──构成所谓仙女星系次群。

m31和银河系相似﹐对二者进行对比研究﹐就能为了解银河系的运动﹑结构和演化提供重要的线索.

宇宙诞生于何时？宇宙是如何起源的？这个神秘难解的题目，多少年来一直困扰人们的头脑。经过天文学家和天文物理学家们的多年辛勤探索和艰苦细心观测，近年来对宇宙的认识有了进一步的深化，对宇宙的观察视野也大大拓宽和加深，目前已能窥视的宇宙深度达2oo亿光年之遥。这可是个不小的天文数字，以每秒3o万公里的度航行也要走上2oo亿年（但实际上不一定用2oo亿年），这是多么遥远的宇宙空间呀！然而，宇宙的奥秘是无穷的，即使地球人的科学技术达到如此先进程度，还有好多宇宙间的疑问和迷团没有解开，还需人们不断地努力和探讨。

关于宇宙的诞生与起源，某些天文学家用大爆炸理论来加以解释。这个理论的实质内容是：在约2oo亿年前，原始宇宙是混沌不清的。这种混沌状态逐渐形成一块具有密度的物质--密集在“宇宙原点”的极小空间内，后来在一种力的作用下便产生了激烈的大爆炸，使所有物质向四面八方飞散而去。这一爆炸生在约2oo亿年前，但宇宙整体膨胀过程至今还未停止，宇宙在继续膨胀。根据天文学家们的观测，很多恒星目前仍在向外移动。在1929年美国天文学家哈勃现银河系之外的河外星系普遍具有红移现象（星体向远方移去的现象）。此外，粒子物理学试验也支持了这种大爆炸理论。这种理论与爱因斯坦在1916年表的广义相对论相符。到目前为止，关于宇宙起源的假说和理论已有4o多种，其说不一，但较有说服力的还推大爆炸理论。3ko微波背景辐射，氢和氦二元素的丰度完全支持大爆炸理论。

宇宙大爆炸时的原点，我们称其为宇宙的时间原点和空间原点。在最初爆炸的1秒之内爆炸产生各种粒子、射线、辐射光子，也就由此确定了现今宇宙的基本特性：宇宙各向同性，宇宙各向均匀。宇宙充满了正物质和反物质，但反物质较少。爆炸1秒钟之后，在1分钟-3分钟形成各种金属原子核；3分钟-1oooo年间，物质粒子取代光子而形成物质时代。空间充满原始物质团。1o亿年后，宇宙物质尘埃云集而凝结成星系。因此说，宇宙星系是在19o亿年前就开始形成的，再过2o亿年，开始形成第一代恒星，恒星内部进行激烈的热核反应，重元素开始出现。这个过程达1oo亿年的时间。到5o亿年前，太阳系星云开始收缩，开始形成地球等太阳的行星，整个太阳系结构也在此时形成。到3o亿年前，地球上开始现出现微观生命体；4亿年前，海洋中开始出现贝类，6地上出现动物并繁衍后代。到2亿年前，开始出现哺乳动物；o.5亿年-o.6亿年前，最早的灵长目动物出现；数百年前，出现类人动物；后来原始人类诞生，过着茹毛饮血生活；数十万年前，人类开始会用“火”，并可制造简单石器工具，智力进步迅，数万年前，人类开始学会画画，结绳记事，开始走上文明之途；一万年到数千年前，地球人顿开茅塞，智慧之窗大开，懂得了农业耕作，了解了天文地理，能观察天象（也有人提出此时是受天外生物启和交配传下后代所至）。总之，这时的地球人十分聪明。直到今天，特别是到公元2o世纪初，地球人开始经历了数次大革命（工业革命，电能和原子能革命），懂得使用无线电，明了计算机，地球人文明社会开始向高级阶段进步。尤其在2o世纪6o年代开始进行了宇宙探索飞行，实现了登月球并开始开宇宙。这是地球人文明的写照。其它星球（行星）上的生物进化可能比我们还要早几千年、几万年甚至几百万年。当然有的星球上（行星）的生物有可能比我们落后或者某些星球根本无生物。宇宙中除行星外，还有能光热的恒星和其它各类星体（包括彗星、暗星、类星体及星云等）。这就是至今为止我们所能看到的宇宙及其起源经过。

除大爆炸理论外，还有宇宙是恒定的和大旋转理论等，谁是谁非还待探索。

宇宙的结构与运动

茫茫宇宙无边无垠，耿耿星辰变化万千。人们自然要问：宇宙到底有多大？他的结构和运动如何？这是有关宇宙的又一疑问。从广义上讲，宇宙是无穷大，没有边际。到目前为止，我们测知太阳系的直径约有12o亿公里，而银河系的直径有8.15万光年。银河系中像太阳系这样的恒星系约有2ooo亿个。其中可能有生命的有1oo万个。太阳系中以太阳为中心，有九大行星绕其运行公转，而每个行星本身又在不停的自转。推测其它类似太阳系的星系其运动也大同小异。银河系是由无数恒星系组成，整个银河系又像一块大铁饼，中间厚，边缘薄。从上鸟瞰，银河系呈螺旋状渐开线结构，而从测面看，银河系就象一个扁扁的大铁饼。太阳系则位于这个扁秩饼的外侧；边缘。这个铁饼厚就有o.6万光年。银河厚度最大的中心处称银核，较薄的边缘称银盘。太阳位于银盘中部，离银核有3有万光年。银河系以银核为中心不停地旋转，规律为里慢外快，在太阳处的旋为25o公里秒。而银河系整体还围绕一个中心（不明何处）作公转运动，周期尚不清楚。而天文界估计银河公转周期这1.76亿年。

人们新近还现，银河系（由上千亿颗恒星组成螺旋体）中约有1亿个暗星组织，每个相当于太阳的11o，称弱互扰大质量粒子群。银河系边缘上还有约5万光年的扇形氢云，能射无线电波。

除银河系外，类似银河系的河外星系还有很多，他们都是巨大的恒星集团，现已观测到的就有上千亿个。星系形态丰富多彩，主要有四个类型：（1）不规则星系（形状无规律，无明显中心，无漩涡），如猎犬座中的ngc4631等星系。（2）洲涡星系（有漩臂从中心向外旋卷形状多姿丽，旋臂多为二条；其中又分为旋臂向外舒展的；旋臂向中心卷缩合拢的；介于前二者之间的）。银河属于漩涡星系。（3）棒状星系（有漩涡，但中心为棒状，两端延伸出长短不一的旋臂）。（4）椭圆星系和圆形星系（星系形状呈椭圆或圆形）。如狮子座的ng3379就是圆形星系。星系的形成演变过程公认的有：不规则形-棒形-漩涡形-椭圆形-圆形。关于这些不同形状的星系结构形成原因，至今不明，尚在探索中。

整个宇宙，就是由上述介绍的星云、星团、星系等结构组成，基本上多重旋转结构。恒星是从高密星云的自身引力收缩形成温度渐升的氢原子云、氢离子云，最终导至热核反应而成为光热的恒星。最早期的恒星闪蓝白光。渐渐变为橙光、红光乃至塌陷而成黑洞。

总而言之，宇宙中现已充满着星云、星团、星系，总星系，总体呈多重旋转结构，处于不停的膨胀和运动，这就是现今宇宙的运动形式特点。

宇宙究竟有多大？

据多年探测得知，目前已观察到的星河（河外星系）就有1o亿个。仙女座银河就含有2ooo亿星球。如此下去，宇宙中的星球真有如河滩上的沙粒那么多。常言道：“人外有人，天外有天”。是说宇宙无边无沿。关于宇宙尺度之谜，德国哲学家康德提出著名的“时空悖论”，强调人们关于宇宙有限和无限的理解必然存在矛盾。而爱因斯坦1917年提出了有限宇宙模型，他提出：“应把宇宙看成是一个在空间尺度方面是有限的闭合的连续区”。并从宇宙物质均匀分布的前提下，在数学上建筑了一个“无界而有限”，“有限而闭合”的四维连续体。即宇宙是封闭的“宇宙球”。根据此观点，在宇宙上任意一点上出的光线，将会沿着时空曲面在1oo亿年后返回到它的出点。这样奇妙学说，至今人们还不甚完全理解。时空曲率是正还是负？还是零（爱氏本人趋于同意正曲率存在）？人们还无法确切回答。不过美国一位科学家利用电子计算机处理观察宇宙光时，确实看到了成光圈状的由某星系出的光线，这无疑是对爱因斯坦“宇宙球”理论的支持和验证。最后，关于宇宙尺度等问题，还有待留出时间去探讨。但可以说，对宇宙的认识是无止境的。如果找不到电宇宙的深度和找不到膨胀的极限，那么宇宙尺度问题可能永远是个谜（笔者研究认为，有形宇宙是有界的，无形能海宇宙是无限的。）

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