星系的形成和演化

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星系的形成和演化，星系是如何形成的，依然是天文物理学中最活跃的一个研究领域，并且继续延伸至星系演化的领域。

从宇宙微波背景辐射的观测已经证实，在宇宙大爆炸之后^[1]，宇宙有一段时间是非常同质性的，其间的起伏低于十万分之一。

今天最能被接受的观点是原始扰动的成长形成今天我们所观察到的所有结构，原始扰动诱发局部地区气体的物质密度增加，形成星团和恒星。这种模型的一种结果是在早期宇宙的一些地区因为有较高一点的密度而形成了星系，因此星系的诞生与早期宇宙的物理息息相关。

在这个领域的研究有许多都聚焦在我们自己的银河系，因为它是最容易观察的星系。这些观察必须能解释，或至少不再增加分歧的意见，星系演化的理论，包括：

星系盘十分的薄、密度和自转。

星系晕非常巨大、稀薄、没有自转（或是只有微量的顺向或逆向的转动），也没有可观察出的结构。

存在于星系晕中的恒星和星系盘中的比较，通常都非常老和金属量非常少（此处是一个对比，但是这些资料之间没有绝对的关联性。）

一些天文学家曾经鉴定出一些介于两者之间的恒星，有人称之为“低金属密实盘”(metal weak thick disk)，也有人称为“特殊第二族星”，不一而足。如果确实有明显的区分，她们的描述将如同贫金属星（但晕星并不那么缺乏金属，也没有那么老），并且轨道非常靠近星盘，有点儿"虚胖"的，较厚的星盘形状。

球状星团是典型的老年贫金属，不是所有的都像大多数的一样是贫金属，而且／或许有些是比较年轻的恒星。在球状星团中有些恒星的年龄看起来好像和宇宙一样老！（使用完全不同的测量和分析方法）

在每个球状星团之中，实际上都是在同一个时间诞生的。（只有少数几个显示有不同世代的恒星分别诞生）

轨道细小（接近星系中心）的球状星团，轨道接近星盘（对星盘是低倾斜的）和低离心率（比较圆些），而距离较远的球状星团轨道来自所有的方向，也有较高的离心率。

高速云，中性氢的云气，如雨般的向星系坠入，并且推测从一开始就是如此。（这是形成星盘中的云气与恒星诞生所必须的来源）

螺旋星系

在我们的银河系形成的现代理论中，最早期（据知是天文学家Els，之后提出论文的有Olin Eggen，Donald Lynden-Bell，和Allan Sandage）描述在一次单独（相对性的）的快速碰撞事件之后，银晕伴随着星系盘面诞生了。在1978年，出现另一种版本，（据知是SZ，作者有Leonard Searle and Robert Zinn）叙述的是一种渐进的过程，首先是较小的单位崩溃瓦解掉，然后才合并成为大的部分。

更为现代的想法是银晕可能是曾经环绕银河系旋转的矮星系和球状星团被毁灭之后的碎片^[2]，那么银晕将是老的部分被回收更新成新天体的场所。

在最近几年，主要的想法被集中关注在星系演化上的合并事件，在电脑技术上的快速进展允许对星系演化做更好的模拟，并且观测技术的改进也提供了许多遥远星系经历合并事件的数据与资料。在1994年发现我们的卫星星系，人马座矮椭球星系（SagDEG），正在被银河系逐渐的撕裂和吞噬之后，这种事件被认为在大星系的演化中是十分普遍的。麦哲伦云是我们的卫星星系，无疑的将来也会遭受和人马座矮椭球星系相同的命运。合并掉大的卫星星系的事件或许可以解释M31（仙女座大星系）看起来有双重核心的问题。

人马座矮椭球星系环绕我们我们银河系的轨道几乎是垂直银河盘面的，他现在正在穿越盘面，每次穿越时恒星都会被剥离并进入我们银河系的银晕内，最后，人马座矮椭球星系将只会剩下核心。尽管如此，他剩余得质量仍然与巨大的球状星团，像半人马座ω星团和G1一样，但看起来则相当不同，因为有大量神秘的暗物质出现，使它的表面密度较低，而一旦成为球状星团，神秘的暗物质含量可能就很少了。

更多的矮星系与银河系正在进行合并的例子是大犬座矮星系，被认为和2003年发现的麒麟座环和2005年发现的室女座星流有关。

椭圆星系

巨大的椭圆星系可能来自于规模较大或多次的吞噬作用。在本星系群的银河系和仙女座星系（M31）是重力的主宰者，两者正以高速彼此接近之中，由于我们还无法测出M31在垂直于视线方向上的速度，所以我们也不知道是否会与银河系相撞。如果这两个星系相遭遇的话，重力扰动会使两著都很剧烈的抛出一些气体、尘埃和恒星进入星系际空间。她们将各自分开移动、减速，然后因为重力牵引的作用再度碰撞。最后，这两个星系可能合而为一，喷出的气流和尘埃在新生成的巨大椭圆星系周围狂舞著；在合并过程中抛出的气体之中，新的球状星团，甚至矮星系都可能出现，并且成为椭圆星系的星系晕。来自M31和银河系的球状星团也会留在晕中，成为其中的一部分。由于球状星团内的恒星是紧紧的互相牵引住的，因此在这种大尺度的星系交互作用下能免于被摧毁；在恒星的尺度上，发生的改变很少。如果有人能从各处观察合并的过程，他将进行得很缓慢，但是很壮观的事件。在视野中，扭曲变形的M31非常壮观，几乎盘据了整个天空，M31确确实实的被摧毁：边缘发生翘曲，这可能是与本身的伴星系交互作用造成的，也可能是不久前经过的矮扁球星系-残骸还是星系盘中能被看见的族群。在我们的世代，星系的大集中（星系团和超星系团）依然在进行中，这张由下往上的图是“等级结构系统”（类似在大尺度下，星系形成的SZ图。）当我们对银河系与其他星系有更多的认识之后，关于星系形成与演化的最根本的问题，仍然只能做试探性的回答。

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