第61章 仙女座星系

于椭圆星系E或不规则星系Irr）；

A：无棒状核心（区别于有棒的Sb型星系，如银河系被认为是Sbc型）；

(s)：正常螺旋（区别于透镜状星系Sb0）；

b：中等紧密的旋臂（a为最紧密，c为最松散）。

它的整体形态像一个巨大的“旋转风车”：中心是明亮的核球，向外延伸出扁平的盘状结构，盘内缠绕着两条对称的旋臂。这种结构是星系形成的典型结果——早期宇宙中，原始气体云在引力作用下坍缩，角动量守恒导致盘状结构形成，旋臂则是气体和恒星在盘内旋转时，因密度波压缩而诞生的“恒星工厂”。

2. 尺寸：本星系群的“巨无霸”

仙女座的直径约为22万光年（最新测量数据），是银河系（约10万光年）的2倍多。如果把银河系比作一个直径10厘米的硬币，仙女座就是一个直径20厘米的餐盘。它的“盘厚”约为2000光年，核球的直径约为1万光年——这个核球由年老的恒星组成，密度极高，是星系中最“拥挤”的区域。

3. 质量：暗物质主导的“重量级选手”

仙女座的总质量约为1.5万亿倍太阳质量（银河系约1万亿倍），其中可见物质（恒星、气体、尘埃）仅占约15%，其余85%是不可见的暗物质。暗物质不发射或吸收电磁波，却通过引力束缚着星系的所有结构——如果没有暗物质，仙女系的旋臂会因旋转过快而分崩离析，恒星也会逃逸到星系际空间。

质量测量的关键是旋转曲线：天文学家通过观测星系中恒星和气体的旋转速度，结合引力理论反推总质量。仙女座的旋转曲线显示，外围恒星的旋转速度并未随距离增加而下降（符合可见物质的引力预期），反而保持稳定——这说明存在大量暗物质晕，提供了额外的引力。

4. 距离与运动：朝向银河系的“慢跑”

仙女座与地球的距离是254±11万光年（基于造父变星、红巨星分支末端法和cepheid变量校准的最新结果）。值得注意的是，它并非静止不动——仙女座正以110公里\/秒的速度朝向银河系运动。这种运动通过“红移\/蓝移”观测发现：大多数星系因宇宙膨胀而远离我们（红移），但仙女座的谱线显示蓝移（波长变短），说明它在靠近。

三、星系内部：恒星的摇篮、死亡的遗迹与暗物质的阴影

仙女座星系的内部结构像一本“宇宙演化的教科书”，每一层都藏着不同的故事。

1. 核球：年老恒星的“养老院”

仙女座的核球是星系的“心脏”，直径约1万光年，包含约1000亿颗恒星。这里的恒星几乎都是 popution II 恒星（年老恒星），年龄超过100亿年，金属丰度极低（金属指氦以上的元素）——它们是宇宙早期（大爆炸后约1亿年）形成的第一代恒星的后代。核球的颜色偏黄、偏红，因为老年恒星的温度较低，发出的光以可见光的长波为主。

核球中心是一个超大质量黑洞（Sbh），质量约为1亿倍太阳质量（是银河系中心黑洞Sgr A*的25倍）。通过观测核球周围恒星的运动轨迹（比如一颗名为S2的恒星，绕黑洞一周仅需16年），天文学家确定了它的质量和位置。这个黑洞相对“安静”，因为它周围的物质供应较少，吸积盘释放的辐射较弱，不像类星体那样明亮，但它的存在证明：几乎所有大型星系的中心都有一个超大质量黑洞，两者共同演化。

2. 盘状结构：恒星的“托儿所”

仙女座的盘状结构是星系的“主体”，直径约20万光年，厚度约2000光年。盘内充满了 popution I 恒星（年轻恒星），年龄从几百万年到几十亿年不等，金属丰度较高——这些恒星由盘内的气体和尘埃形成，继承了前一代恒星的重元素。

盘的核心是旋臂：仙女座有两条主要旋臂（编号为a和b），以及一些次要的旋臂碎