在宇宙中，星系是一個非常有趣的結(jié)構，它們雖然在宇宙結(jié)構中占比很少，但是是目前天文學家觀測的一個重要的目標。本次我將用星系的一些活動方式帶大家了解星系，了解宇宙中的可見物質(zhì)。首先，我們說一說星系中最有趣的一個部分——核心

天文學家觀察合并星系的核心部分可以說是很不容易的一件事情，因為在觀測的過程中會有很多星塵和恒星的光干擾視野?，F(xiàn)在，新的數(shù)據(jù)為天文學家指明了更好的方向，之后的研究里天文學家找到了兩個星系，幸運的是天文學家可以直接觀測它們的合并過程。觀測星系之間的合并過程對天文學家了解星系的進化歷史很有幫助，怎么幫呢？我們繼續(xù)看

美國宇航局和佛羅里達大學組成的調(diào)查團隊剛剛完成了對星系核心的觀測，利用的是近紅外光譜觀測的方法，研究小組還使用了很多高分辨率圖像，這些圖像來自于夏威夷的天文臺。團隊工作人員觀察后發(fā)現(xiàn)近距離的黑洞在靠近后會形成一個更大的黑洞。

后來團隊成員又對星系合并過程進行了計算機模擬，發(fā)現(xiàn)黑洞在合并的最后階段增長是明顯加快的。事實上，隨著合并時間的推移，兩個星系核心黑洞會越來越大，越來越快地增長。這其實對于我們理解為什么有的黑洞那么大是很有幫助的。

宇宙中的黑洞有多大呢？我們銀河系中心的黑洞是太陽質(zhì)量的400萬倍。而銀河系附屬的星系群是本星系群（團），本星系群最大的星系中心黑洞的質(zhì)量都可以達到1億個太陽質(zhì)量。我們知道本星系群也只是銀河系里面很小的結(jié)構，最大的黑洞是太陽質(zhì)量的660億倍。通過研究這些圖像和數(shù)據(jù)為我們展示了在星系合并過程混亂的星系核心中，一對星系核心之間結(jié)合的最后階段。

天文學家這次觀測的是距離我們銀河系3.3億光年外的兩個星系，看似離我們非常的遙遠，但是其實大家知道我們的銀河系在近50億年后也會和仙女座星系相撞，發(fā)生星系合并現(xiàn)象。而在去年天文學家的研究結(jié)果表明，近50億年來的撞擊可能不止一次……

在遙遠的未來，我們的銀河系將經(jīng)受不止一次劇烈碰撞。從現(xiàn)在起大約45至50億年后，巨大而美麗的仙女座螺旋星系和銀河系會相撞然后會合并在一起。不過我們可以先說說我們銀河系的另一個鄰居，一個比較小的鄰居——大麥哲倫云LMC。它實際上會在仙女座碰撞合并發(fā)生前25億年撞擊銀河系。

到時候，這一現(xiàn)象將產(chǎn)生難以想象的高能輻射噴流，不過這些噴射不會影響我們的太陽系。雖然合并觸發(fā)的引力相互作用可能會把我們推向星系際空間，但發(fā)生這種情況的可能性極小，大約只有百億分之一，如果真的實現(xiàn)了，那個時候人類的地球還存在的話，就不得不搬家了（考慮文明的發(fā)展，殖民銀河系和紅巨星太陽等等，我們完全不用擔心）。兩個恒星之間的距離是如此之遠，以至于即使是星系的粉碎也不會對我們的太陽系造成沖擊。

剛剛為大家講解了星系之間的高能碰撞，也是宇宙間隨處可見的一個現(xiàn)象。不過相信很多朋友還是對星系的概念比較模糊。那么，什么是星系呢？

如果你用望遠鏡凝視星空，你會看到很多星星和亮光，其中許多光點實際上就是星系，只不過它們離我們太遠了……星系是由數(shù)億到數(shù)萬億顆恒星組成的宇宙結(jié)構，星系主要是由恒星、塵埃和暗物質(zhì)組成。天文學家目前還不確定星系是如何形成的，但是目前的研究結(jié)果顯示是有塵埃盤或者星盤一類的原始結(jié)構，慢慢的，聚合成了恒星行星，行星恒星多了這個星系就逐漸形成了。

具體來說，大爆炸之后，太空幾乎完全由氫和氦組成，一些天文學家通過觀測后發(fā)現(xiàn)，引力把塵埃和氣體聚集到一起形成單個恒星，這些恒星被黑洞也好，被暗能量也好，更緊密地聚集在一起，最終形成星系。還有一部分天文學家研究后發(fā)現(xiàn)，在星系內(nèi)部的恒星形成之前，星塵就會聚集在一起。天文學家們也在改進他們測量單個星系質(zhì)量的技術。

其實在20世紀初，絕大多數(shù)天文學家認為整個宇宙都位于我們的銀河系內(nèi)。還有一些思想的先行者，比如當年的哈佛大學天文臺臺長Harlow Shapley認為是塵埃和氣體組成了螺旋狀“島嶼”，一個一個“島嶼”之間是分開的，也就是說宇宙不止一個“島嶼”，當時還稱星系為一個一個的“島嶼宇宙”。直到1924年，埃德溫·哈勃才發(fā)現(xiàn)了幾個被稱為造父變星的特殊脈沖星，并意識到它們位于銀河系已知范圍之外。這些天體是在我們的銀河系之外很遠的地方完全獨立的系統(tǒng)之內(nèi)。

哈勃測量了到單個星系的距離后，繼續(xù)測量它們的多普勒位移現(xiàn)象，簡單來說即星系的運動所發(fā)出的光被拉伸了多少。他確定銀河系周圍的星系正以驚人的速度遠離我們。星系越遠，它們逃離的速度就越快。

因此，他和同事們能夠確定宇宙本身正在膨脹，幾年后，天文學家確定膨脹正在加速。星系的一個很重要的特征是大多數(shù)星系的中心都有黑洞，可以產(chǎn)生巨大的能量，天文學家可以在很遠的距離外就看到這些能量。在很多星系中，星系的中心黑洞是非常大而且非?；钴S的，即使在相對較小的星系中也是如此。

星系分類其實按照形狀進行分類的。每種類型都有不同的特點和不同的進化歷史。有些像銀河系一樣，旋臂圍繞著星系中心向外旋轉(zhuǎn)。這些星系群被稱為螺旋星系，很多星系都是這個樣子。螺旋星系中的氣體和塵埃以每秒數(shù)萬公里的速度圍繞中心旋轉(zhuǎn)，形成了這種特殊的結(jié)構。還有一些螺旋星系的中心很奇怪，中心有一個條形結(jié)構，由灰塵和氣體進入中心而形成。螺旋星系中的塵埃和氣體一直在推動新恒星的形成。

而橢圓星系缺少那些華麗漂亮的旋臂，它們的外觀比較規(guī)整，就是一個圓形或者是類圓形。橢圓星系的星塵結(jié)構比螺旋星系少，橢圓星系也不是那么的活躍，因此星系可能在形成過程就要結(jié)束了，星系內(nèi)部的大多數(shù)恒星也都比較古老了……宇宙中所有星系還有其余3%的星系被稱為不規(guī)則星系。它們既不是圓的，也不是漂亮的螺旋星系，它們的形狀缺乏具體的定義。其他星系的引力會經(jīng)常影響它們，它們糾纏在一起，可以說什么形狀都有……

有些星系合并后不是扭曲成奇怪的形狀，而是成群結(jié)隊地聚集在一起，稱為星系團。有些星系團很大，包含一千多個星系，而其他星系則小得多。銀河系位于本星系團內(nèi)，該星系團只包含50個星系。有的時候星系會互相碰撞，把它們的恒星和塵埃融合在一起，這是許多星系進化和成長的重要一步，也是星球生命的一個重要來源。非常重要的一件事是這個星系必須要活躍，如果死氣沉沉天文學家也只能研究研究它的歷史了。

在前幾個月，天文學家進行了一次觀測研究，兩個超大質(zhì)量黑洞在星系解體最后階段的互相碰撞的現(xiàn)象，這是第一次看到如此完成的星系碰撞過程。年輕星系研究科學在近年來一直在不斷發(fā)展，天文學家們一直在追蹤星系及其演化，并且知道暗物質(zhì)是如何確定甚至決定星系進化的。暗物質(zhì)是一種傳統(tǒng)望遠鏡技術無法感知的物質(zhì)，暗物質(zhì)和暗能量一起被認為構成了宇宙的大部分質(zhì)量和能量，但它們的存在很難證明，目前我們只能對更傳統(tǒng)的物體，比如星系恒星等等天體，進行粗略的觀察。

在去年12月，一組研究人員對暗物質(zhì)理論提出了挑戰(zhàn)，他們發(fā)現(xiàn)一個名為NGC1052-DF2336958的星系的暗物質(zhì)比模型預測的要大很多，數(shù)據(jù)顯示有400倍，這也可能改變星系的進化模型。然而，這項研究結(jié)果是有爭議的，現(xiàn)在仍在爭論中。

利用越來越先進的技術對星系進行周期性的檢查或者觀測，可以使天文學家識別以前太暗而看不見的星系，并進一步了解星系的演化、大小和形狀。在2017年，歐洲南方天文臺超大型望遠鏡上的多單元光譜探索者（MUSE）儀器發(fā)現(xiàn)了72個隱藏的星系。2018年，哈勃太空望遠鏡拍攝到的一張圖像，這張圖片大約擠滿了大約15000個星系。同一年，在一個超巨大黑洞的后面發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個星系……

天文學家對自身觀測方法的嚴格要求加現(xiàn)代天文觀測手段的不斷進步，在未來的某一天，我們可以看到暗物質(zhì)暗能量的秘密被解開。