26: 星系

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在上一章中，我们探索了自己的银河系。但这是唯一的吗？如果还有其他的，它们像银河系吗？他们有多远？我们能看见他们吗？正如我们将了解到的那样，事实证明有些星系距离太远，以至于它们的光线花了数十亿年才到达我们。这些遥远的星系可以告诉我们宇宙年轻时的样子。

在本章中，我们将开始探索广阔的星系领域。就像来自小镇的游客首次访问世界各大城市一样，我们会对星系的美丽和多样性感到敬畏。但是，我们会认识到，我们所看到的许多东西与我们在国内的经历并没有太大区别，观察很久以前建造的建筑物能学到多少东西会给我们留下深刻的印象。

我们从星系属性的指南开始我们的旅程，就像游客从一本关于行程中城市主要特征的指南开始一样。在后面的章节中，我们将更仔细地研究星系的过去历史，它们是如何随着时间的推移而变化的，以及它们是如何获得许多不同的形态的。首先，我们将从一个问题开始穿越星系的旅程：我们的银河系是唯一的吗？

26.1: 星系的发现
在二十世纪初可用的望远镜中，微弱的星团、发光的气体云和星系都以微弱的光块（或星云）的形式出现。直到1924年，当哈勃在威尔逊山上使用带有2.5米巨型反射镜的cepheid变量测量与仙女座星系的距离时，才确定存在其他在大小和内容上与银河系相似的星系。
26.2: 星系的类型
大多数明亮的星系要么是螺旋星系，要么是椭圆星系。螺旋星系包含老恒星和年轻恒星以及星际物质，其典型质量在109到1012 mSun之间。我们自己的银河系是一个大螺旋。椭圆体是球形或稍微细长的系统，几乎全部由旧恒星组成，星际物质很少。椭圆星系的大小不一，从比任何螺旋都要大的巨星到质量仅为106 mSun的矮星不等。
26.3: 星系的特性
螺旋星系的质量是通过测量其旋转速率来确定的。椭圆星系的质量是根据对椭圆星系中恒星运动的分析估算出来的。星系可以通过其质量与光的比来表征。具有活跃恒星形成的星系的发光部分的质量与光比通常在1到10之间；椭圆星系的发光部分的质量与光比通常为10到20。
26.4: 银河系外距离量表
天文学家使用多种方法确定与星系的距离，包括 cepheid 变量的周期亮度关系；诸如 Ia 型超新星之类的物体，它看起来像是标准灯泡；以及将 21 厘米辐射线宽度与 21 厘米辐射线宽度连接起来的塔利-费舍尔关系螺旋星系的亮度。每种方法在精度、可以使用的星系种类以及可以应用的距离范围方面都有局限性。
26.5: 不断膨胀的宇宙
宇宙正在膨胀。观察表明，遥远星系的光谱线是红移的，它们的衰退速度与它们与我们的距离成正比，这种关系被称为哈勃定律。衰退率被称为哈勃常数，约为每百万光年每秒22千米。我们不是这次扩张的中心：任何其他星系中的观察者都会看到与我们相同的扩张模式。 Hub 描述的扩展
26.E：星系（练习）

缩略图：螺旋星系。 NGC 6946 是一个螺旋星系，也被称为 “烟花星系”。它的距离约为1800万光年，朝着Cepheus和Cygnus星座的方向行驶。它是威廉·赫歇尔在 1798 年发现的。这个星系的大小大约是银河系的三分之一。请注意左侧银河系的颜色是如何变化的，从中心老恒星的淡黄光变为炙手可热的年轻恒星的蓝色以及螺旋臂中氢云的红色光芒。如图所示，这个星系富含尘埃和气体，新的恒星仍在诞生。在右侧图像中，来自该星系的X射线以紫色显示，该紫色已被添加到显示可见光的其他颜色中。（左图：美国宇航局、欧空局、stSci、R. Gendler 和斯巴鲁望远镜（NAOJ）作品的修改；右图：X 射线修改作品：NASA/CXC/mssl/r.Soria 等人，光学：Aura/Gemini OBS）