關(guān)于星系，我們還有很多不知道的。Zakharchuk

星系是如何形成的? 為了回答星系是如何形成的問題，我們需要回到宇宙誕生的時候，大約140億年前。宇宙的偉大之處在于我們可以做到這一點。因為光傳播到我們這里需要時間，所以當(dāng)我們觀察一個遙遠的星系時，我們看到的是它過去的樣子。

我們能看到的最遠的時間是宇宙誕生后的40萬年。如果我們把宇宙的歷史想象成一個人的生命長度，這就像回顧他們出生后的20個小時。我們看到的是一堵發(fā)光的墻。這是創(chuàng)造宇宙的大爆炸留下的宇宙微波背景光。

物質(zhì)的產(chǎn)生大爆炸首先創(chuàng)造了一個巨大的空間，三分鐘后它就被物質(zhì)填滿了。

隨著宇宙冷卻，引力開始吸引物質(zhì)。當(dāng)物質(zhì)堆積得足夠多時，引力把物質(zhì)拉到一起，直到第一批恒星的誕生照亮了宇宙。每一團物質(zhì)都創(chuàng)造了無數(shù)的恒星。

另一個謎團是潛伏在所有大型星系中心的超大質(zhì)量黑洞。黑洞是宇宙中引力強大到連光都無法逃脫的區(qū)域。有一顆質(zhì)量是太陽的400萬倍的恒星位于我們銀河系的中心。星系越大，它所包圍的黑洞就越大。這告訴我們星系的發(fā)展和這些黑洞之間一定有密切的聯(lián)系。

這是一個位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞的計算機模擬圖像。NASA, ESA, D. Coe, J. Anderson和R. van der Marel (STScI)， CC BY-NC-ND

然而，我們并不知道這些黑洞是如何形成的, 但我們知道這一定發(fā)生在宇宙歷史的早期。有一種觀點認(rèn)為，密度最大的物質(zhì)團塊可能已經(jīng)坍縮成為黑洞。另一種說法是，第一批存活和死亡的恒星留下了黑洞，然后這些黑洞合并在一起成為一個巨大的單一黑洞。

事實證明，如果我們認(rèn)為我們理解了引力，那么宇宙中一定有比我們所能看到的多得多的物質(zhì), 天文學(xué)家給它們起了個名字: 暗物質(zhì)。宇宙之網(wǎng)被認(rèn)為主要是由暗物質(zhì)構(gòu)成的。我們認(rèn)為星系通常是由比普通物質(zhì)更多的暗物質(zhì)組成的，而星系之間的暗物質(zhì)甚至更多。如果這是正確的，暗物質(zhì)一定對星系的形成產(chǎn)生了巨大的影響，但我們不知道具體是如何影響的。

宇宙仍在增長由大爆炸產(chǎn)生的物質(zhì)形成恒星群并不是故事的結(jié)束。以銀河系為典型的例子, 銀河系中最古老的恒星分布在一個光暈中。這些恒星幾乎完全是由宇宙的第一塊積木——氫和氦構(gòu)成的。

從地球上看銀河系。John A Davis

在星系中心附近的扁平圓盤中，恒星通常含有更多的其他元素，比如碳和氧。這些恒星是由產(chǎn)生這些元素的爆炸恒星的灰燼形成的。除了新的恒星，這些元素還繼續(xù)形成行星, 比如我們的地球。

銀河系仍在以兩種方式增長。星系之間其實有很多物質(zhì), 當(dāng)這種物質(zhì)的溫度冷卻時，它就會像雨一樣落在銀河系中，為新恒星的形成提供燃料。此外，銀河系的引力意味著它會吞噬整個小矮星系。

最終，所有這些過程都將消失，銀河系將變成一個古老的紅色恒星星系。

相關(guān)知識

星系是由恒星、恒星遺骸、星際氣體、塵埃和暗物質(zhì)等組成，并受到引力綁定的系統(tǒng)。Galaxy 這個詞源于希臘 galaxias，字面的意思是“銀河”。星系的大小從只有幾億顆恒星的矮星系到擁有上兆顆恒星的巨大星系，都繞著其質(zhì)量中心運行。銀河系是包括地球在內(nèi)的太陽系所在的星系。銀河系以外的星系被合稱為河外星系。

大爆炸，是描述宇宙的起源與演化的宇宙學(xué)模型，這一模型得到了當(dāng)今科學(xué)研究和觀測最廣泛且最精確的支持。宇宙學(xué)家通常所指的大爆炸觀點為：宇宙是在過去有限的時間之前，由一個密度極大且溫度極高的太初狀態(tài)演變而來的。

在宇宙學(xué)中，暗物質(zhì)是指不與電磁力產(chǎn)生作用的物質(zhì)，也就是不會吸收、反射或發(fā)出光。人們目前只能透過重力產(chǎn)生的效應(yīng)得知，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙中有大量暗物質(zhì)的存在。 現(xiàn)代天文學(xué)經(jīng)由引力透鏡、宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等方法和理論來探測暗物質(zhì)。

BY:Jacco van Loon

FY:Angelina Yang Gong

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