矮星系是什么?包含哪些种类?

银河系大约包含了2000亿颗恒星,而作为银河系的小伙伴大麦哲伦星系却只包含了300亿颗恒星,但是这两者都算是比较大的了,宇宙中还有很多星系只包含了1000万~10亿颗恒星,这就是矮星系。所以矮星系就是一类体型比较小的星系,它们内部的恒星数量一般只有数千万颗到数百亿颗之间,直径一般只有几百光年到几千光年之间。

大麦哲伦星云,是银河系的一个卫星星系,有的时候它也被归类为矮星系
麦哲伦星云,是银河系的一个卫星星系,有的时候它也被归类为矮星系

矮星系是如何形成的?

科学家认为矮星系的形成和活动都会受到周围较大星系相互作用的严重影响,很多矮星系只是一些大星系的潮汐尾产生的。当大星系在形成或者合并的时候,会拖着长长的潮汐尾,这个里面都是数以亿计的恒星,这些潮汐尾中的恒星在其他大星系的引力影响之下独立出来,就可能会形成矮星系。

正是因为矮星系和大星系之间的紧密联系,所以很多矮星系都是绕着某个大星系运行的,比如在银河系周围就有20个矮星系围绕银河系运行。

矮星系可能是由大星系的潮汐尾产生的,所以规模普遍偏小
矮星系可能是由大星系的潮汐尾产生的,所以规模普遍偏小

矮星系有哪些类型?

椭圆矮星系

这是一类形状和普通的椭圆星系差不多的矮星系,只是尺寸更小而已,它们在星系群和星系团中很常见,通常是其他星系的伴星。

球状矮星系

曾经被认为是椭圆矮星系的一个亚型,现在被认为是一个独立的矮星系类型,它们的特点是几乎没有气体或尘埃,最近也没有恒星形成,它们的形状大体上是呈现球状,并且具有较低的光度。因为它们比较暗淡,所以实际上比较难以发现。球状矮星系中的恒星98%的年龄都超过20亿年,而且有一些甚至有超过100亿年的历史,另外这些矮星系中的恒星都是贫金属的,这说明球状矮星系可能具有比较久的历史

不规则矮星系

不具有明显规则形状的矮星系,也是比较常见的一种矮星系类型。

凤凰矮星系是一个矮不规则星系,其内部区域有年轻的恒星,外围有较老的恒星。
凤凰矮星系是一个矮不规则星系,其内部区域有年轻的恒星,外围有较老的恒星。

螺旋矮星系

这是螺旋星系的矮化版本,具有一系列的特征:低光度、小直径、低亮度和低氢质量,螺旋矮星系在宇宙中比较少见,有人认为矮螺旋星系可以转变为矮椭圆星系,特别是在密集的星团环境中。

麦哲伦型矮星系

只有一个旋臂的矮星系,以大麦哲伦星云为原型,它们可以被认为介于矮旋涡星系和不规则星系之间。

蓝色致密矮星系

蓝色致密矮星系是一个包含大量年轻、炽热、大质量恒星的小星系。这些恒星中最亮的是蓝色的蓝超巨星,导致星系本身呈现蓝色。大多数蓝色致密矮星系也被归类为不规则矮星系或透镜状矮星系。因为它们是由星团组成的,所以蓝色致密矮星系缺乏统一的形状。它们强烈消耗气体,这导致它们的恒星在形成时变得非常暴力。

蓝色致密矮星PGC 51017
蓝色致密矮星PGC 51017

蓝色致密矮星系在形成新恒星的过程中不断冷却。星系的恒星都是在不同的时间段形成的,因此星系有时间冷却并积累物质以形成新的恒星。随着时间的推移,这种恒星形成会改变星系的形状。

超微弱矮星系

超微弱矮星系是一类包含数百到十万颗恒星的星系,使它们成为宇宙中最微弱的星系。超微弱矮星系在外观上类似于球状星团,但具有非常不同的特性。与球状星团不同的是,超微弱矮星系包含大量的暗物质,并且范围更广。

超微弱矮星系是已知的最受暗物质支配的系统。天文学家认为,超微弱矮星系保留了大量早期宇宙的宝贵信息,因为迄今为止发现的所有超微弱矮星系都是可能很早之前就形成的古老系统,有一些甚至出现在宇宙大爆炸后和再电离时代之前。

超紧凑矮星系

超致密矮星系是一类恒星密度非常高的致密星系。它们被认为直径只有大约200光年,但是却包含了约1亿颗恒星。理论上,这些超紧凑矮星系可能是一些椭圆矮星系的核心,当这些椭圆矮星系和其他星系发生引力作用的时候,它外围的恒星和物质被剥离了,最后就剩下一个致密的核心区域,这就是超紧凑矮星系。

处女座星团天顶星团Abell1689昏迷星团等中发现了超紧凑矮星系。特别是,下一代处女座星团调查小组在处女座星团的核心区域发现了前所未有的约100个超紧凑矮星系。首次对处女座超紧凑矮星系的全局特性进行相对稳健的研究表明,超紧凑矮星系具有与正常球状星团不同的动态和结构特性。

超紧凑矮星系的一个极端例子是M60-UCD1,距离我们大约5400万光年,在160光年半径内包含大约2亿个太阳质量;它的中心区域包含的恒星比银河系地球区域的恒星更接近约25倍。

再比如M59-UCD3,它的直径只有500光年,但是它的恒星密度是太阳系周围的1万倍,啥概念呢,如果地球位于M59-UCD3星系中,那么我们晚上能够看到一百万颗星星。

M59-UCD3和M85-HCC1是两个恒星密度最大的超紧凑矮星系,恒星密度堪比银河系核心
M59-UCD3和M85-HCC1是两个恒星密度最大的超紧凑矮星系,恒星密度堪比银河系核心

不过M59-UCD3还不是密度最大的超紧凑矮星系,M85-HCC1的恒星密度是太阳系附近的100万倍,是已知密度最大的星系。

处女座星团中的两个超紧凑矮星系具有重量分别为星系质量的13%和18%的超大质量黑洞

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