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询问伊桑62号：最大的螺旋星系

在宇宙中，有不真实大小的星系，比我们的星系大数千倍。但是其中没有一个螺旋！


有时我独自坐在星空下
，想一想我内心的星系
，想知道是否有人想让
这一切变得值得。
我要
-Testy MacTesterson

肉眼从黑暗区域观察夜空，您可以看到恒星，行星，甚至昏暗的星团和星云。但是，如果您发现真正的黑暗无月天空，那么一个物体将在规模和范围上主导所有其他物体：巨大的银河系！



这是我们银河系的平面，从我们内部的角度从边缘可以看到。它是巨大的，包含数千亿颗恒星，直径超过100,000光年。但是更大的星系呢？我们的成绩不可能如此出色？本周，关于这个问题，读者道格·沃特斯提出了一个问题：

为什么没有真正的大星系？是否有任何限制措施可以防止旋涡星系变得比银河系或仙女座系大一千或一万倍？

事实证明，银河系离最大的旋涡星系还远。就像仙女座，这是我们天空中最大的角星系。



当然，由于两个因素的组合，仙女座在我们的天空中看起来是如此之大：

它真的很大！它包含大约一万亿颗恒星，即比我们的恒星多3-5倍，并且其直径是我们银河系直径的两倍以上，它是220,000光年。这是我们当地小组中最大的星系，
离我们很近！距离我们只有254万光年-这是离我们最近的最大的星系，

当地的星系并没有白费功夫-进入它的一切都与我们引力相关。数十亿年后，仙女座，银河系，三角星系和所有其他小星系将合并成一个单一的巨型星系。

无论您信不信，这个星系的类型都包含读者问题的答案。



结果不是一个优于我们的螺旋星系，而是一个巨大的椭圆形！在继续讨论造成这种现象的原因之前，我们记得我们在这里从事科学工作，仅考虑几个孤立的例子是不够的。如果我们需要正确地计算宇宙将会发生什么，我们需要考虑整个观察到的事实，并从中得出结论。

如果我们查看宇宙的所有星系，并选择最大的星系，将会看到什么？



这是一个有趣的示例-这张图片中有几个星系，其中一个与银河系相当。这是右侧的螺旋线-IC 4970，在重力作用下与其巨大的邻居互动。

但是这张照片中的巨大星系，有两个巨大的袖子，延伸得比图片所示的还要远。借助GALEX航天器观测到的紫外线，我们知道，就物理尺寸而言，该星系是所有开放星系中最大的螺旋星系。



这是银河系NGC 6872，跨度为522,000光年。也许有更大的螺旋，但我们发现了这一螺旋，因为离我们只有2亿光年。但是，它比银河系，仙女座，甚至它们的结合要大得多-它要大得多，并且根据我们的想法判断，很难形成更大的螺旋。

但是，还有更多的星系-它们全都是椭圆形的！



即使研究了处女座星团（最接近的星系大星团），我们仍会发现一个大型梅西星系87，其直径为一百万光年，包含数万亿颗恒星，质量超过我们的200倍。



上图中的星系是IC 1101，这是宇宙中发现的最大星系。它位于10.7亿光年的距离，包含100万亿颗恒星（是银河系的1000倍），其质量为10 15太阳，直径为5-6百万光年。

如果将其与已知的最大旋涡星系进行比较，结果发现它具有：
  • 多近100倍的星星
  • 质量增加了数百倍
  • 直径的10倍


所以读者是对的！



在宇宙中，人们可以找到足够多的星系-通常在巨型星团的中心-它们的质量比银河系的质量大数百倍至数千倍，但它们并非全部呈螺旋状。例如，在Fornax团簇图像（右上方）中右下角巨大而明亮的螺旋具有与左上角最大星系相同的物理尺寸，但是它甚至没有到达质量仙女座，而且巨大的椭圆星系的质量比仙女座大许多倍。

那么为什么螺旋星系会从一定大小开始丢失呢？为了理解这一点，让我们看一下银河系形成的模拟，并描述我的发展阶段：


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这样就结束了模拟以及故事的这一部分。这很可能是银河系，仙女座系和所有其他旋涡星系的形成方式。巨大的气体云由于重力而坍塌，变成薄煎饼并旋转。由于磁盘不规则而产生的密度波形成了螺旋形图案，并且一直保持不变，因为没有一个灾难性事件违反了它。

但是，大型星系诞生的过程-两个或多个大型星系的合并-也造成了螺旋结构的破坏！



这基本上就是我们观察到的：从未参与合并的孤立星系呈螺旋形。合并中涉及的星系非常变形，并包含大量的恒星。最近经历了这个过程并且已经完成活跃恒星形成的星系，会平静下来，形成椭圆形。



如果我们希望两个大星系合并并形成螺旋形，它们将必须具有极其成功的匹配初始构型（从统计上讲不太可能），包括所需的方向和旋转。大型星系合并发生的次数越多，我们破坏螺旋结构并保持椭圆形的机会就越大。

甚至有几个星系类似螺旋和椭圆的混合体。据信这是“半大型合并”的结果，大的星系合并成较小的星系，形成椭圆形，但保持螺旋形。



这就是为什么宇宙中最大的螺旋星系没有那么大的原因，并且较大的星系通过合并后，成为大椭圆形而不是螺旋形的机会就更大了！道格（Doug），感谢您提出了一个很好的问题，我希望答案能满足您的好奇心。向我发送您对以下文章的问题和建议。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN395467/

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