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银河系：我们的家园星系

银河系是一个棒旋星系，包含1000亿到4000亿颗恒星，包括我们的太阳。它的跨度约为10万光年，这意味着即使以光速行进，从一端到另一端也需要10万年。我们的太阳系位于银河系中心约2.6万光年的地方，在一条叫做猎户臂的旋臂上。整个太阳系以约每小时51.5万英里的速度绕银河系中心运行，但银河系如此巨大，完整绕行一圈需要大约2.25亿到2.5亿年。在晴朗黑暗的夜晚，你可以看到银河系呈现为横跨天空的一条淡淡光带，那实际上是数十亿颗遥远的恒星模糊地融合在一起。

星系的类型

科学家根据形状将星系分为几种主要类型。旋涡星系（如银河系）有一个明亮的中心和向外弯曲的旋臂，外观像一个风车。椭圆星系呈光滑的圆球形或椭圆形，从近似球形到非常扁长都有。不规则星系没有特定形状，通常看起来杂乱或不规则，有时是因为被附近星系的引力拉扯变形。天文学家埃德温·哈勃于1926年创立了第一个星系分类体系，科学家们至今仍在使用他体系的更新版本。

什么让星系保持完整

引力是防止星系中所有恒星、气体和尘埃飞散的力量。然而，当科学家测量星系内恒星的运动速度时，他们发现仅靠可见物质的引力不足以让星系维持完整。这个谜题导致了暗物质的发现——一种看不见的物质，构成宇宙中约85%的所有物质。暗物质不发出光或热，所以我们无法直接看到它，但我们可以通过它对恒星和星系的引力作用来探测它。在大多数大型星系（包括银河系）的中心，都有一个质量是太阳数百万甚至数十亿倍的超大质量黑洞。

星系如何形成和变化

科学家认为，星系在大约138亿年前大爆炸发生后的数亿年内开始形成。物质的小团块通过引力聚集在一起，最终演变成最初的微小星系。数十亿年来，这些小星系相互合并形成更大的星系，这一星系合并的过程至今仍在继续。当星系碰撞时，它们不会像汽车那样猛烈撞击，因为星系内的恒星间距太大，大多数恒星会彼此错过。然而，碰撞产生的引力会重塑两个星系，有时在数百万年间将旋涡星系转变为椭圆星系。

星系团和超星系团

星系并不均匀地分布在宇宙中，而是聚集在由引力维系的星系群里。小型星系群可能只包含少数几个星系，而大型星系团可以容纳数百甚至数千个星系。银河系属于一个叫做"本星系群"的小型星系群，其中包含约80个星系，包括仙女座星系和三角座星系。星系团进一步组织成更大的结构，叫做超星系团，是已知宇宙中一些最大的结构。我们的本星系群是拉尼亚凯亚超星系团的一部分，该超星系团跨越约5亿光年，包含约10万个星系。

你能看到的著名星系

有几个星系可以不用望远镜就能从地球上看到，更多的可以用双筒望远镜或小型望远镜看到。仙女座星系是距银河系最近的大型旋涡星系，距离约250万光年，在北半球秋季的晴朗夜晚可以看到一个模糊的光斑。大麦哲伦云和小麦哲伦云是两个从南半球可见的不规则矮星系，它们像卫星一样绕银河系运行。距离约2300万光年的旋涡星系M51是望远镜爱好者最喜欢的观测目标，因为它的旋臂格外清晰美丽。大约45亿年后，银河系和仙女座星系预计将发生碰撞，并最终合并成一个更大的星系。

研究星系

天文学家使用许多不同的工具和技术来研究宇宙各处的星系。哈勃太空望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜等强大的望远镜拍摄了数十亿光年之外星系的详细图像，向我们展示了宇宙早期的面貌。射电望远镜探测来自星系的不可见无线电波，揭示隐藏的气体云和从黑洞射出的能量喷流。通过研究遥远星系发出的光，科学家可以弄清楚它们含有哪些元素、运动速度以及距离有多远。2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜已经发现了有史以来观测到的一些最古老、最遥远的星系，它们形成于大爆炸后不到4亿年。