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你可能聽說過科學教室牆上掛著的銀河系插圖，但你可能不知道這些海報的厚度比銀河系本身的一個關鍵組成部分還要大。
圖解：這張照片是用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡拍攝的，它在距離地球大約4400萬光年的古老橢圓星系NGC 4150中顯示出新的恆星誕生。圖源：美國宇航局和哈勃遺產團隊
這其實並沒有誇張。銀河系就像早餐的煎蛋———扁平的薄圓盤環繞著凸起的中心。它真的很「瘦」，是一種令人難以置信的瘦。正如物理學家和福布斯通訊員吉利安·斯卡德爾的評價：銀河系的「圓盤」大約有10萬光年長，但只有0.6光年高。這意味著，它比一張普通的列印紙薄30倍。
天文學家指出在可觀測的宇宙中大約有2000億個星系。但當我們看到科幻電影中描繪的其他星系時，它們的基本形狀往往與我們的相同。這其實是一種以人為中心的偏見。儘管有許多星系確實像銀河系，但它們的形狀和形式卻大不相同。
星系的形狀
在繼續討論之前，先讓我們談談所有星系的共同點。星系是由引力結合在一起的複雜系統。它們由氣體、恆星塵埃和數百萬顆——有時甚至數十億顆——恆星組成，這些恆星伴隨著它們自己的行星和小行星帶。
放下相似性不談，每個星系都有一個獨特的故事要講。它們的歷史都反映在它們的形狀上。科學家把星系分成了幾個基於外觀的類別。銀河系被稱為螺旋星系，這意味著它看起來像一個寬而扁平的圓盤，中心向外有一個輕微的凸起。
這種結果是轉速、時間和重力的產物。為了了解更多，我們與加州大學聖克魯斯分校教授、天體物理學家拉賈·古哈塔庫塔博士以及星系演化研究的權威者進行了交談。在這個領域，素來百家爭鳴。
地心引力試圖把旋轉的無定形物體拉入扁平的平面。隨著時間的推移，由於重力和摩擦力造成的能量損失，雲會被迫收縮。根據角動量守恆原理：當旋轉物體收縮時，它會旋轉得更快。你可以在溜冰場觀察到，經驗豐富的滑冰者會通過向內拉手臂來提高旋轉速度。
所以，就像一團旋轉的披薩團，螺旋星系是在不成形的氣體/塵埃雲高速平展時形成的。同樣的物理力也會影響在這些星系邊緣，這就是我們可以看到的類似尖「手臂」的外觀。
古哈塔庫塔說：「旋臂的類型與旋轉速度有關。快速旋轉的系統往往有一圈小而緊的手臂。相比之下，那些移動更慢的是更長的、鬆散的。博士告訴我們其中緣由可以由一個小的家庭實驗實現：「想像一下攪拌你的咖啡。把奶油放在中間以外的地方。你會注意到奶油會形成螺旋形的圖案，」。，如果迅速用勺子攪拌啤酒，螺旋形圖案的手臂會越來越小，越來越緊。
中間凸起的奧秘
現在，讓我們做一個簡單的回顧。到目前為止，我們已經討論了旋渦星系是如何發展的，以及它們的旋臂是如何形成的。但是這與中間凸起有什麼關係？在旋渦星系的中心，你會發現一團非常古老的恆星圍繞一個中心點旋轉。這就是凸起。當星盤中的恆星在一個有秩序的水平面上移動時，構成凸出部分的恆星就像蜜蜂在蜂巢周圍不規則地成群結隊。天文學家仍在試圖弄清楚這些凸起是如何形成的。一些人推測它們比其他螺旋星系的發展要早，而另一些人則持相反的觀點。
圖解：星系NGC4302N（左）和星系NGC4298（右）是像我們銀河系這樣的螺旋星系的例子。在哈勃太空望遠鏡1990年4月24日拍攝的圖像中，它們看起來不同，因為它們在天空中的不同位置成角度。
想像一個膨脹的星系。這個東西沒有光碟，要麼看起來像一個巨大的圓形球體，要麼是一個巨大的美式足球。在星系內部，恆星將圍繞著星系中心點的各個方向運行。這就是一個橢圓星系。古哈塔庫塔說，橢圓星系是由兩個質量相當的螺旋星系合併而成的。（他也補充道，這可能不是形成橢圓星系的唯一過程。）
天文學家預測，我們自己的銀河系也有可能類似的合併。如果它與附近的仙女座星系相撞，這個過程會把它們重組成一個橢圓星系。這個過程應該在30億年後開始，在40億年後結束。顯然，這不是你我能看到的。但不管怎樣，科學家們已經為這個未來的橢圓星系取了一個名字：「米爾科梅達」。
有趣的是，有些星系既不是螺旋星系，也不是橢圓星系。這些「不規則星系」沒有凸起，形狀各異。此外，科學家還觀察到一些正在進行中的星系合併。也許有一天他們會看起來像是漂亮的、光滑的橢圓，但在目前，這些發展中的合併是雜亂無章的和扭曲的。還有一些已經知曉的案例，比如大螺旋星系一點一點、慢慢地吞噬了近距離的較小螺旋星系。就像漢尼拔·萊克特可能會說的，把蠶豆和基安蒂遞給我。
圖解：2007年哈勃太空望遠鏡拍攝到的NGC2207（左）和IC2163（右）旋渦星系之間的近星系碰撞。科學家預測，銀河系將在大約30億年後與我們的鄰居仙女座星系相撞。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. howstuffworks-Hope
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