3 走向未知的边界
以E.哈勃博士(,他是威尔逊天文台著名的星系观测者)为首的天文学家进一步研究了这些遥远的恒星群落,结果发现了许多有趣而重要的事情。首先他们发现,强大的望远镜看到的星系比我们的肉眼看到的恒星还多,这些星系并不都是螺旋状的。实际上,星系的形状千姿百态。球状星系看起来就像一个边缘模糊的大盘子,椭圆星系的扁率各不相同,而旋涡星系“螺旋的松紧程度”不一,除此以外,还有形状奇特的棒旋星系。
有一件事情非常重要:我们观察到的所有星系的形状可以排成一个循序渐进的序列(图115),它可能代表着巨型恒星社群不同的演化阶段。
虽然我们对星系的演化所知甚少,但星系演化的动力很可能来自收缩过程。众所周知,缓慢旋转的气团稳定收缩时,它的转速会变得越来越快,形状也会逐渐变成一个扁平的椭球。收缩进行到一定阶段,即球体极半径与赤道半径之比达到7∶10的时候,旋转球体的赤道就会形成一道锐利的棱,整个气团也会变成凸透镜的形状。到了这个阶段以后,如果气团进一步收缩,透镜状的结构仍将保留下来,但组成气团的气体将沿着旋转的赤道边缘散逸到周围的空间中,在赤道平面上形成一层薄薄的气雾。
英国著名的物理学家兼天文学家詹姆斯·金斯爵士(SirJamesJeans)从数学上证明了旋转气团的确会经历上述过程,我们可以原封不动地将它套用到我们称之为星系的巨型恒星气团上。事实上,如果将亿万恒星组成的星系当成气团,那么星系内的恒星扮演的就是分子的角色。
对比詹姆斯的理论计算结果和哈勃经验主义的星系分类法,我们发现,这些巨型恒星社群完全遵循上述理论描述的演化过程。尤其是考虑到,我们发现,最扁平的椭圆星系极半径与赤道半径之比正好是7∶10(E7),这样的星系赤道上已经开始出现棱边。演化阶段更靠后的旋涡星系似乎由初始星系旋转甩出去的材料组成,不过直到今天,我们仍无法圆满解释这样的螺旋结构是怎么形成的,这种结构的星系又为什么会分成简单的旋涡星系和奇怪的棒旋星系。
关于星系的结构、运动和不同区域的具体成分,我们要研究的还有很多。比如说,几年前,威尔逊山天文台的一位天文学家W.巴德()发现了一个有趣的现象:虽然旋涡星云核心区域(星系核)的恒星类型与球状星系和椭圆星系里的差不多,但它们的旋臂中却出现了另一种不同的恒星。这种旋臂区域特有的恒星灼热而明亮,跟核心区域的恒星很不一样,前者我们称之为“蓝巨星”;蓝巨星只存在于旋涡星系的旋臂中,而在旋涡星系的中央区域、球状星系和椭圆星系里,你都找不到它的身影。稍后我们将在第十一章中看到,蓝巨星很可能是新近形成的恒星,所以我们有理由假设,旋涡星系的螺旋臂其实是孕育新恒星的温床。我们完全可以想象,收缩的椭圆星系赤道“棱边”向外喷射的物质主要成分是原始气体,进入冰冷的星际空间后,这些气体聚集成团,随后收缩形成灼热明亮的恒星。
在第十一章中,我们将回过头来继续探讨恒星的诞生和生命周期,不过现在,我们必须考虑的是,广袤宇宙中的独立星系大体如何分布。
首先我们必须说明一点:虽然基于脉动恒星的测距法成功地帮助我们测量了银河系附近大量星系的距离,但当我们继续走向星空深处,却发现这种方法很快就不管用了;因为在这么远的距离上,我们根本无法分辨独立的恒星,哪怕动用最强大的望远镜,那些星系看起来也只是拉长的朦胧小星云。到了这个阶段,我们只能根据星系的可见尺寸来判断它的距离;按照此前的经验,同一类型的所有星系大小都差不多,这一点和恒星很不一样。如果你知道世界上所有人的身高完全相同,既没有高个子也没有小矮人,那么你就能通过自己看到的某人的身高判断他和你之间的距离。

