橢圓星系

橢圓星系（Elliptical galaxy）是哈勃星系分類中的一種類型，具有下列的物理特徵：

恆星的運動是以不規則的運動為主，不同於漩渦星系的以自轉運動為主，只有少許的不規則運動。只有少許的星際物質、年輕的恆星很少、疏散星團的數量也不多。恆星多是年老的，屬於第二星族的恆星。較大的橢圓星系，都有以老年恆星為主的球狀星團。故被稱為“老人國”的星系。

橢圓星系的傳統形象是最初的爆發之後，恆星形成過程已經結束的星系，只留下衰老中的恆星仍在閃爍着光輝，但偶爾仍會有少量的恆星形成。通常，橢圓星系看起來是黃色或紅色，與在旋臂上有高熱的年輕恆星，發出淡藍色調的螺旋星系對比有很大的差異。 ^[1] 

橢圓星系：外形呈正圓形或橢圓形，中心亮，邊緣漸暗。按外形又分為E0到E7八種次型。

橢圓星系是河外星系的一種，呈圓球型或橢球型。中心區最亮，亮度向邊緣遞減，對距離較近的，用大型望遠鏡望遠鏡可以分辨出外圍的成員恆星。

“橢圓星系”形如橢圓，沒有或僅有少量氣體和塵埃，沒有HⅡ區，輻射大部分來自紅巨星，缺乏熱的亮恆星，顏色一般偏紅，沒有主導的繞軸自轉，像蜂羣那樣成員星在各自軌道上繞中心轉動，沒有漩渦結構。 ^[1] 

同一類型的河外星系，質量差別很大，有巨型和矮型之分。其中以橢圓星系的質量差別最大：橢圓星系根據哈勃分類，按其橢率大小分為E0、E1、E2、E3、…、E7共八個次型，E0型是圓星系，E7是最扁的橢圓星系。

質量最小的矮橢圓星系和球狀星團相當，而質量最大的超巨型橢圓星系可能是宇宙中最大的恆星系統，質量範圍約為太陽的千萬倍到百萬億倍，光度幅度範圍從絕對星等-9等到-23等。

橢圓星系質量光度比約為50~100，而旋渦星系的質光比約為2~15。這表明橢圓星系的產能效率遠遠低於旋渦星系。橢圓星系的直徑範圍是1~150千秒差距。總光譜型為K型，是紅巨星的光譜特徵。顏色比旋渦星系紅，説明年輕的成員星沒有旋渦星系裏的多，由星族II天體組成，沒有或僅有少量星際氣體和星際塵埃，橢圓星系中沒有典型的星族I天體藍巨星。

關於橢圓星系的形成，有一種星系形成理論認為，橢圓星系是由兩個旋渦扁平星系相互碰撞、混合、吞噬而成。天文觀測説明，旋渦扁平星系盤內的恆星的年齡都比較輕，而橢圓星系內恆星的年齡都比較老，即先形成旋渦扁平星系，兩個旋渦扁平星系相遇、混合後再形成橢圓星系。還有人用計算機模擬的方法來驗證這一設想，結果表明，在一定的條件下，兩個扁平星系經過混合的確能發展成一個橢圓星系。加拿大天文學家考門迪在觀測中發現，某些比一般橢圓星系質量大的多的巨橢圓星系的中心部分，其亮度分佈異常，彷彿在中心部分另有一小核。他的解釋就是由於一個質量特別小的橢圓星系被巨橢圓星系吞噬的結果。但是，星系在宇宙中分佈的密度畢竟是非常低的，它們相互碰撞的機會極小，要從觀測上發現兩個星系恰好處在碰撞和吞噬階段是非常困難的。所以，這種形成理論還有待人們去深入探索。

位於后髮座星系團邊緣的巨大橢圓星系NGC 4881（在左上方的球狀發光體） ^[1] 

橢圓星系的質量和尺度有很大的範圍：小到只有一萬秒差距到大過十萬秒差距，質量從10^5到接近10^13太陽質量。最小的矮橢球星系可能不會比典型的球狀星團大，但因為擁有相當數量的暗物質，所以不能歸類為星團。大部份這些小的橢圓星系都與其它的橢圓星系沒有關聯性。已知最大的單一星系M87（NGC4486）是橢圓星系。橢圓星系的尺度比任何其他種類的星系都更為寬廣。 ^[1] 

橢圓球的形狀曾經被認為是球體被拉長的程度不同所造成的，所以哈柏星系分類將橢圓星系依照扁率從非常接近球狀的E0，到非常扁平的E7。則認為橢圓星系的扁平率都相差不大，哈柏分類上的差異只是觀測的角度不同造成的結果。 ^[1] 

橢圓星系有兩種不同的物理類型：“盒狀的”巨大橢圓星系，是因為有些區域的不規則運動（非對稱的隨機運動）比其他的區域明顯造成的；和“盤狀的”普通大小和低亮度，有着各項同性的隨機運動，並且被星系自轉拉平的橢圓星系。

矮橢圓星系可能不是真的橢圓星系，她們的一些特徵像是不規則星系與晚期的旋渦星系，許多天文學家因此稱呼她們為“矮橢球”（注意：這仍然是有爭議的題目）。 ^[1] 

橢圓形和星系盤的核心突起有相似的特徵，並且一般都視為相同的物理現象。橢圓星系傾向集中在星系團的核心和存在於緊密集團的星系。最近的一些觀測發現少數的橢圓星系中存在着藍色的年輕星團，這可以解釋為星系的發展和演變中發生星系合併的現象。想法是：橢圓星系是兩個形態可能不同，但質量相當的星系發生碰撞與經歷長期合併作用的結果。

這種型態的星系合併在早期應該是很普遍的現象，而且發生的頻率高。較小的星系合併涉及兩個質量非常不同的星系，並且橢圓星系的質量是沒有限制的。例如，銀河系在正在合併一個小的星系（人馬座不規則矮星系）。 ^[1] 

天文學家使用哈勃空間望遠鏡上的大視場照相機3觀測了距離地球3，400萬光年的橢圓星系M105，意外地發現了年輕的恆星和星團，為星系演化提供了新的認識。

星系通常可以分為兩類：旋渦星系和橢圓星系。銀河系就是一個棒旋星系，恆星就位於它的星系盤中。盤中含有低温、稠密的氣體，它們會以每年一顆的速率誕生出恆星。然而，在橢圓星系中，幾乎所有的恆星都有數十億年的年齡，且幾乎不含低温氣體，沒有恆星形成。

由於無法看到單顆的恆星，天文學家通過觀測橢圓星系所發出的所有光線來研究其中恆星的形成。而新的研究則使用了“哈勃”靈敏的紫外觀測能力，可以識別出單顆的恆星。這一技術使得天文學即可以觀測恆星形成，哪怕形成率低至每100，000年僅形成一顆恆星。

儘管以前的觀測沒有在M105中發現恆星形成的跡象，但新的觀測卻發現了一些極藍的明亮恆星，它們的質量在10~20個太陽質量之間。此外，還看到了不是那麼藍的天體，他們不是單顆恆星而是由許多恆星組成的星團。綜合起來，M105中恆星的平均形成率為每10，000年誕生1顆恆星。這些發現也帶來了新的問題，例如產星的氣體來自何方？未來的觀測將會為橢圓星系中的恆星形成過程提供新的認識。 ^[1] 

北京時間11月27日消息，科學家經研究發現，宇宙採取一種不同尋常的方式讓“年老”的星系獲得新生，那就是嗜食同類。藉助於美國宇航局哈勃太空望遠鏡進行的最新觀測，科學家發現年老的橢圓形星系仍保持“青春活力”，這要歸功於它們遭遇併吞噬較小的星系。

由寬視場照相機3在近紅外光條件下拍攝的NGC 4150核心照片，揭示了這個橢圓星系內的塵埃和氣體流以及叢生的年輕藍色恆星，年輕藍星的年齡不到10億歲。有證據顯示，NGC 4150之所以能夠誕生新恆星是與一個矮星系合併的結果。

這項新研究支持了近來嶄露頭角的一種觀點，即絕大多數橢圓星系都擁有年輕恆星，讓“年老”的橢圓星系獲得新生。哈勃望遠鏡觀測負責人、牛津大學天文學家馬克·克羅基特表示：“橢圓形星系據信在數十億年前形成它們的所有恆星。它們耗盡了所有氣體，形成新的恆星。現在，我們在很多橢圓星系內發現恆星誕生證據，之所以能夠形成新恆星由吞噬小型星系所致。”

克羅基特指出：“‘哈勃’的觀測結果支持了這樣一種理論，即通過與矮星系撞擊合併，星系能夠在數十億年的變遷中提高自身活力。位於我們銀河系後院的NGC 4150便是一個充滿戲劇性的例子，展現了早期宇宙中存在的一種常見現象。”

“哈勃”拍攝的照片揭示了這個星系內部深處的狂暴與活躍。年輕藍星羣沿着中部周圍的一個環移動，環隨着星系移動旋轉。這個恆星繁育地的寬度大約在1300光年左右。長長的塵埃帶在微黃色的核心映襯下現出輪廓，核心由年老恆星構成。

根據“哈勃”對恆星顏色進行的分析，克羅基特及其研究小組計算出恆星形成過程大約開始於10億年前。在宇宙的歷史上，這是一個近期發生的事件。自此之後，NGC 4150的“恆星製造廠”便放慢腳步。研究小組成員、牛津大學的約瑟夫·希爾克解釋説：“我們看到的這個星系已經是恆星大爆炸之後的狀態。絕大多數大質量恆星已經死亡。最年輕的恆星年齡在5000萬年至3億年到4億年之間。相比之下，這個星系內的絕大多數恆星年齡卻在100億年左右。”

與另一個較小星系遭遇合並觸發了恆星形成過程，這與我們的銀河系吞噬附近的大麥哲倫星雲類似。研究小組成員、倫敦帝國學院和牛津大學的蘇迦塔·卡維拉吉表示：“我們認為大約10億年前與一個富含氣體的小星系合併讓NGC 4150得以擁有形成新恆星所必須的物質。年輕恆星內的‘金屬’——比氫和氦更重的元素——含量非常低，説明與NGC 4150合併的星系同樣金屬含量較低。與NGC 4150合併的應該是一個小矮星系，質量大約是NGC 4150的二十分之一。”

天文學家表示，與更大型星系之間的撞擊相比，類似這樣的小規模合併更為常見。一大一小星系發生相撞的頻率可能是其他撞擊的10倍。由於產生令人難以置信的“煙花秀”——扭曲的星系、長長的氣體流和數十個年輕星羣——大規模撞擊更容易觀察。相比之下，規模較小的合併更難探測，因為它們留下的痕跡很少

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在這張由哈勃太空望遠鏡拍攝的清晰影像裏，龐大的橢圓星系M60與旋渦星系NGC 4647構成了一個奇特的星系對。它們位於星系羣聚的室女座星系團之東側附近。有着蛋形外觀、由蜂擁的年老恆星羣聚而成的M60星系，離我們約5400萬光年；而NGC 4647內的年輕泛藍恆星、雲氣與塵埃，則聚成蜿蜒的旋臂結構旋繞於同一扁平盤內。旋渦星系NGC 4647的距離較遠，約為6300萬光年。這對星系又名為Arp116，兩個星系可能即將發生引力相互作用。M60 (又名為NGC4649)的寬度約為12萬光年，NGC4647星系略小，跨幅約為9萬光年，與銀河系相當。 ^[3] 

宇宙存在着“好鄰居和壞鄰居”，生命最有可能誕生於遠古巨大橢圓星系，然而矮星系被認為孕育生命概率最低，銀河系則介乎兩者之間。

目前，兩項最新研究縮小了勘測範圍，嘗試識別最有可能孕育生命形式的星系。英國聖安德魯斯大學鄧肯-福根(Duncan Forgan)説：“如果你關注恆星系統宜居地帶，以及星系內可能孕育生命的星體，為什麼不將注意力放在宇宙範圍內進行搜尋呢？”

英國達勒姆大學帕拉蒂卡-達亞爾(Pratika Dayal)負責這項研究，他將不同星系與存在生命形式的銀河系進行對比，他猜測宜居星系需要大量擁有行星環繞的恆星，但同時較少恆星卻降低了超新星數量。由於超新星爆炸可能導致附近星體出現物種滅絕事件，因此近代形成恆星數量較低則意味着很少的“定時炸彈”會引爆。

達亞爾基於觀測銀河系內超新星比例得出結論稱，巨型橢圓星系的質量是銀河系的兩倍多，但是不穩定年輕恆星數量不足銀河系的十分之一，如果銀河系內擁有一顆宜居行星，那麼巨型橢圓星系將擁有1萬顆宜居行星。宇宙中發現生命體最糟糕的區域是帶有大量新生恆星的矮星系，這種類型星系內會定期出現超新星爆炸，對整個星系進行“殺菌”。同時，缺少比氫更重的元素，難以形成行星。

美國內華達大學李曄説：“我們並非僅需要考慮超新星，伽馬射線暴同樣限制生命形式的孕育。地球被認為過去5億年裏僅出現一次伽馬射線暴，可能導致4.4億年前奧陶紀物種大滅絕，相比之下，同一時間表內活躍矮星系中類地行星將遭受100次伽馬射線暴。” ^[4]