为什么星系的形状会不同？

仰望夜空，你会瞥见来自数千亿星系的恒星。有些星系像我们的银河系一样旋转着蓝色的圆盘，另一些则是红色的球体或畸形的、块状的混乱或介于两者之间的东西。为什么会有不同的配置？事实证明，一个星系的形状告诉了我们这个星系超长生命中的一些事件。

在最基本的层次上，星系的形状有两种分类：盘状和椭圆形。加州理工学院的理论天体物理学家卡梅隆·哈默尔斯说，一个圆盘星系，也叫螺旋星系，形状像煎蛋。这些星系有一个球形的中心，像蛋黄一样，被一个气体和恒星组成的圆盘包围着，类似于蛋清。银河系和我们最近的星系邻居仙女座都属于这一类。

理论上，盘星系最初是由氢云形成的。重力将气体颗粒聚集在一起。随着氢原子的靠近，云开始旋转，其集体质量增加，这使得它们的引力也随之上升。最终，重力会导致气体坍塌成一个旋转的圆盘。大部分气体都在边缘，在那里它为恒星形成提供了食物。据美国宇航局称，埃德温·哈勃一个世纪前证实了我们自身以外星系的存在，他称之为盘星系晚期星系，因为他怀疑它们的形状意味着它们在宇宙历史上形成较晚。

另外，哈勃称之为早期型星系的椭圆星系似乎更古老。澳大利亚墨尔本斯文伯恩大学（Swinburne University）研究星系演化的观测天体物理学家罗伯特巴塞特（Robert Bassett）表示，椭圆星系中的恒星不像盘状星系那样旋转，而是有更多的随机运动。椭圆星系被认为是星系合并的产物。巴塞特说，当两个质量相等的星系合并时，它们的恒星开始互相吸引，扰乱了恒星的自转，形成了一个更随机的轨道。

不是每次合并都会产生椭圆星系。银河系实际上相当古老和巨大，但仍保持着圆盘状。它通过简单地吸收比我们的银河系小得多的矮星系，并从宇宙中收集游离气体来增加它的质量。然而，我们的盘状姐妹星系仙女座实际上正直奔银河系。因此，数十亿年后，这两个螺旋星系可能会合并，两个星系中的每一个星盘都会抵消另一个的旋转，从而形成一个更随机的椭圆星系。

这些合并绝非一蹴而就。它们需要上亿，甚至数十亿年。事实上，在我们看来，一些正在进行的合并进展如此缓慢，以致于它们看起来是一成不变的。巴塞特说：“它们基本上处于完全相同的状态，在整个人类文明中都没有改变。”

最后，一个不常见的形状，透镜状星系似乎是椭圆星系和圆盘星系的混合体。巴塞特说，可能是当一个盘状星系耗尽所有气体，无法形成任何新恒星时，现有恒星开始相互作用。它们相互之间的引力拖拽形成了一个看起来像扁豆的形状——一种椭圆形，但仍然是一个旋转的圆盘。

巴塞特说，到目前为止，科学家们发现的星系及其三维形状，是通过使用数千张二维图像，并依靠星系颜色和运动等其他属性来填补空白的。

例如，年轻的盘状星系的蓝色证实了这一点。蓝色恒星一般都比较大，它们燃烧得更快、更热（蓝光的频率更高，因此比红光更有能量）。同时，椭圆星系中充满了被称为红矮星的老恒星，它们的燃烧速度和温度都不太高。

哈默尔斯说：“尽管我们已经了解了我们周围巨大的天体结构，但仍有很多我们不知道的东西。星系的形成和演化是天文学和天体物理学领域最大的悬而未决的问题之一。”