银河外有哪些星系?
天穹上的大部分光点是银河系的恒星,不过也有很大量的发光体是和银河系类似的巨大恒星集团,历史上曾被误认为是星云,我们称作河外星系,现在已知道存在1000亿个以上的星系,著名的仙女星系、大小麦哲伦星云就是肉眼可见的河外星系。星系的普遍存在,表明它代表宇宙结构中的一个层次,从宇宙演化的角度看,它是比恒星更基本的层次。星系的质量差别很大。银河系的质量约为1011M⊙(太阳质量单位)。在明亮的星系中,这是典型的大小。质量很小的星系太暗,不易看到。小星系的质量可低达106M⊙。星系的典型尺度为几十千秒差距。如果对视星等在23等以内的星系作统计,星系总数在109以上。自20世纪60年代之后,天文学家又找到另外一种在银河系以外如恒星一样呈现为一个光点的天体,不过其实它的光度和质量又与星系一样,我们称作类星体。如今,已经发现的这种天体有上千个。
假设我们把观测的尺度放大一些,那么宇宙可看成由大量星系构成的“介质”,而恒星只是星系内部细致结构的表现。这样,为了了解宇宙结构,需关心星系在空间的分布规律。星系的空间分布不是无规的,它也有成团现象。上千个以上的星系构成的大集团叫星系团。大约只有10%星系属于这种大星系团。大部分星系只结成十几、几十或上百个成员的小团。但能够肯定的是,星系团所代表的是宇宙结构中比星系更大的一个新层次。通常这层次的尺度大小会有数百万秒的差距,它的平均质量一般是整个星系平均质量的100倍。
现在,人们通常会把10Mpc以上的结构称作宇宙的大尺度结构(现在观测到的宇宙的大小是104Mpc)。迄今为止大尺度上的观测事实并不是很准确的。有趣的是,有迹象表明,星系在大尺度上的分布呈泡沫状。即有许多看不到星系的“空洞”区,而星系聚集在空洞的壁上,呈纤维状或片状结构。这一层次的结构称作超星系团。它的一般尺度是几十兆秒差距。如果由演化理论的角度来思考,尺度大到某种程度,就不应该再有结构存在。
那么,这个分析是不是符合客观事实,以及这尺度多大,都是很关键的,并需要有大尺度观测来回答的问题。今天对宇宙在50Mpc以上是否还有显著的结构现象存在,可以说正是人们热烈争论中的焦点。总而言之,如果把星系看成宇宙物质的基本单元,那么星系的分布状况就是宇宙结构的表现。分析一下,直到50Mpc的尺度为止,星系的分布表现出有层次的结构。以上这些观点,就是我们对宇宙面貌的基本认识。
从河外星系的发现,可以反观我们的银河系。它仅仅是一个普通的星系,是千亿星系家族中的一员,是宇宙海洋中的一个小岛,是无限宇宙中很小很小的一部分。