介绍

河外星系是指在银河系以外，由大量恒星组成，但因为距离遥远，在外表上都表现为模糊的光点，因而又被称为“河外星云”。人们又观测到大约10亿个同银河系类似的星系。按照它们的形状和结构，可以分为：旋涡星系、棒旋星系、椭圆星系和不规则星系。人们估计河外星系的总数在千亿个以上。最通用的河外星系分类法是1926年哈勃提出的。河外星系的发现将人类的认识首次拓展到遥远的银河系以外，是人类探索宇宙过程中的重要里程碑。

自从17世纪初望远镜发明后，人类视野拓展到越来越远的宇宙深处，天文学家们陆续发现了一些云雾状天体，被称为星云。有的星云是气体的，有的被认为像银河系一样，是由许许多多恒星组成的宇宙岛，由于距离地球太远，观测都分辨不清那些由大量恒星构成的朦胧天体。

18世纪，德国哲学家康德和英国天文学家赖特等人曾猜想这些星云是像银河一样由星群构成的宇宙岛，只因距离太远而不能分辨出单个的星体。

关于河外星系的发现过程可以追溯到两百多年前。在当时法国天文学家梅西耶 （ Messier Charles ） 为星云编制的星表中，编号为M31的星云在天文学史上是有着重要的地位。初冬的夜晚，熟悉星空的人可以在仙女座内用肉眼找到它，一个模糊的斑点，是俗称仙女座大星云。在从1885年起，人们就在仙女座大星云里陆陆续续地发现了许多新星，从而推断出仙女座星云不是一团通常的、被动地反射光线的尘埃气体云，而一定是由许许多多恒星构成的系统，而且恒星的数目一定极大，这样才有可能在它们中间出现那么多的新星。假设这些新星最亮时候的亮度和在银河系中找到的其它新星的亮度是一样的，那么就可以大致推断出仙女座大星云离地球十分遥远，远远超出了已知的银河系的范围。但是由于用新星来测定的距离并不很可靠，因此也引起了争议。

1917年，美国天文学家里奇拍摄星云NGC6946时，在其中发现了一颗新星。后来美国天文学家柯蒂斯也有类似的发现。由于星云中的新星极其暗弱，他们猜测星云应该极其遥远，是银河系外的天体。

1924年，美国天文学家哈勃（E.Hubble，1889－1953）用当时世界最大的天文望远镜——威尔逊山天文台2.5米直径的望远镜观察仙女座星云，第一次发现星云其实是由许多恒星组成的，并利用其中的造父变星测定出仙女座星云位于70万光年之外。这远远超出了银河系的范围，证明它是银河系之外的星系。此后，哈勃又测定出三角座星云和星云NGC6822也位于银河系之外。

1924年，哈勃用当时世界上最大的望远镜在仙女座大星云的边缘找到了被称为"量天尺"的造父变星，利用造父变星的光变周期和光度的对应关系才可以定出仙女座星云的准确距离，证明它确实是在银河系之外，也就是说像银河系一样，是一个巨大、独立的恒星集团。因此，仙女星云应改称为仙女星系。

第一个发现的河外星系是仙女座大星云（M31）。随着望远镜口径的增大，观测技术的进步，哈勃望远镜和各种航天探测器的上天，发现的河外星系也越来越多。时下，在观测所及的范围内可以观测到10亿个以上的星系。在这众多的河外星系中，只有极少数很亮的才有专门名字：有的以发现者的名字来命名，如大小麦哲伦云，有的以所在星座的名称来命名，如猎犬座星云等。绝大多数河外星系是以某个星云、星团表的号数来命名。

星系结构

E系一般由核和晕组成。核又分为核球和核心。有些矮E系没有核。S系（包括SB）最复杂。

由于观测技术的改进，发现有的透镜状星系仍可看出有旋涡结构，实际上应该是Sa或SBa，但也有一部分SO和SBO至今看不出任何旋涡结构。

星系亮点

河外星系是面光源，人们可以测量它的表面亮度，研究表面亮度的变化规律。一般说来，物质密度越大，辐射就会越强，光度在星系视面上的变化情况反映了物质分布的情况。因此，研究亮度的变化规律，对了解星系的结构是很有价值的，不同类型星系的表面亮度是不相同，椭圆星系的亮度、旋涡星系的亮度、透镜状星系的亮度各有不同。

如果知道了河外星系的距离，从观测得到的视星角度等可以求得绝对星等，或者光度。观测表明，河外星系的绝对星等弥散很大。其中椭圆星系的绝对星等弥散是最大，最亮的可以达到-22等，最暗的可以暗到-10等以下。旋涡星系和不规则星系的绝对星等相对说来弥散较小。

由于星系的亮度总是由中心向边缘渐暗，外边缘没有是明显界线，往往用不同的方法测得的结果也是不一样的。[1]

星系大小

椭圆星系的大小差异很大，直径一般在3300多光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2.9万光年之间。

星系质量

星系的质量一般在太阳质量的100万至10000亿倍之间。椭圆星系的质量差异很大，大小质量的差竟达1亿倍。相比之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。

星系光谱

河外星系是很复杂的天体系统，它的光是它的各组成部分发出光的总和。因此，当把河外星系作为整体进行分光研究时，拍到的光谱是它所有轨道组成部分的光谱的叠加。显然，组成部分不同，河外星系的光谱也不同。河外星系的组成和与它的类型是相关的，因此，不同类型的累积光谱是不同的。椭圆星系的累积光谱型最晚，大致相当于K型。从椭圆星系到不规则星系，累积光谱型越来越早。IVr型的累积光谱型同Sc型差不多，相当于A型或F型。不同类型的光谱的意味着它们的颜色也不同。从椭圆星系到不规则星系，色指数越来越小，就是说，椭圆星系最红，不规则星系最蓝。对旋涡星系来说，核球部分和旋臂部分的光谱和颜色有显著的不同：核球部分类似于椭圆星系，光谱型较晚，颜色较红，而旋臂部分的光谱型较早，颜色较蓝。

星系的主要组成部分是恒星，累积光谱主要是类似于恒星的吸收光谱。也有相当多的星系，光谱中除了吸收线外还有一些发射线。椭圆星系中有发射线的最少。从椭圆星系到不规则星系，有发射线的星系所占的比例越来越大。对Sc系和Irr系来说，有发射线的占绝大多数。少数特殊河外星系的光谱主要就是发射线，吸收线很少，有的甚至完全没有吸收线。

星系内的恒星在运动，星系该身也有自转，星系整体在空间同样在运动。星系的红移现象所谓星系的红移现象，就是在星系的光谱观测中，某一谱线向红端的位移。根据物理学中的多普勒效应，红移表明被观测的天体在空间视线方向上正在远离地球而去。1929年，哈勃发现星系红移量与星系离地球的距离成正比。距离越远，红移量就越大。这种关系被称之为哈勃定律。这是大爆炸宇宙学的实测依据。

星系分布

星系在宇宙空间的总体分布是各个方向都一样，接三重星系。加上仙女座大星系等构成了该星系群。

旋涡星系

旋涡星系符号为S0，它具有一个核心部分，称为核球。核球外面是一个薄薄的圆盘。从核球外缘附近有两条或更多条旋臂向外延伸出去，极少发现有一条旋臂的。核球部分有的比较圆，有的比较扁，也可以用E0—E7来表示核球的形状。[5]

旋涡星系还可以分为Sa、Sb、Sc等次型。分类的标准有两条旋臂的开展程度与核球的相对大小。Sa型核球的相对大小最大，旋臂缠得最紧；Sc型核球的相对大小最小，旋臂最开展。如果旋涡星系是“极向”的，即其对称轴与视线重合，它的旋涡特点就很容易看出来；如果对称轴与视线垂直，旋涡形状就不容易看出来。同时，由于星系对称面附近星际物质的消光作用，常可看到一条暗带。多数旋涡星系有两条对称的旋臂，如猎犬座旋涡星系M51、三角座旋涡星系（M33）；室女座河外星系又称草帽状星系，是巨大的旋涡星系，从侧面看中央突出呈球形，赤道边缘呈盘状，四周有旋臂。但是一般说来，多旋臂常出现在星系外边缘，而且很短，缠得很紧。还有些旋涡星系的形状很特殊，例如有的有环状结构，有的旋臂极不规则，呈“V”字形等等。

棒旋星系

与旋涡星系平行的还有一类，称棒旋星系，符号为SBb棒旋星系的特点是一个棒状物，棒的中心部分有核球，旋臂从棒的两端向外延伸出去。与旋涡星系类似，棒旋星系也可分成SBa、SBb、SBc等次型。分类的依据与旋涡星系一样。SBa型的旋臂最不开展，看起来像希腊字母“θ”，核球最大。SBc型的旋臂最开展，像一个大写的拉丁字母“S”，核球也最小。

不规则星系

不规则星系符号为I或In。它具有不规则的形状，又分为两个次型IrrI。IrrI型不规则星系中心没有核，看不出有旋转对称性，它的恒星组成类似于Sc，偶而隐约可以看见旋涡结构。IrrⅡ型则完全不规则，是一种特殊天体，如著名的M82。

活动星系

活动星系，这是一些核心部分非常明亮而且有强烈活动的星系。核发出的光往往占星系总辐射的大部分。它又包括很多种类型如N星系、赛佛特星系等等。从星系数按类型的分布来看星系中旋涡星系（包括棒星系）所占比例最大，约60%以上，不规则星系占比例最少，仅占2%左右。

范登堡按照绝对星等的大小把河外星大致系分为五类：超巨系、亮巨系、巨系、亚巨系和矮系。这五类分别以罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V表示。基于此，范登堡提出了河外星系的二元分类法，是在哈勃类型的基础上再加上光度型。这种分类法与恒星的二元光谱分类法很类似。