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星系是如何形成的?如銀河系,仙女座星系等?

廣義上星系指無數的恆星系(包括恆星的自體)、塵埃(如星雲等)組成的運行系統。參考銀河系,它是一個包含恆星、氣體的星際物質、宇宙塵和暗物質,並且受到重力束縛的大星系。那麼,星系是如何形成的?

星系是如何形成的

星系的形成和演化目前科學界並沒有統一的結論,一直以來都是眾說紛紜,有些說法已經被廣泛接受,但仍然有不少人質疑。以下做詳細說明。

星系的形成包含了兩方面,一是上下理論,二是下上理論。上下理論是指:星系乃由一次宇宙大爆炸中形成,發生在137億年前。另一個學說則是指:星系乃由宇宙中旳微塵所形成。原本宇宙有大量的球狀星團,後來這些星體相互碰撞而毀滅,剩下微塵。這些微塵經過組合,而形成星系。

星系是如何形成的

目前接受度最廣的說法是:

按照宇宙大爆炸理論,第一代星系大概形成於大爆炸發生後十億年。在宇宙誕生的最初瞬間,有一次原始能量的爆發。隨著宇宙的膨脹和冷卻,引力開始發揮作用,然後,幼年宇宙進入一個稱為「暴漲」的短暫階段。原始能量分布中的微小漲落隨著宇宙的暴漲也從微觀尺度急劇放大,從而形成了一些「溝」,星系團就是沿著這些「溝」形成的。

星系是如何形成的

隨著暴漲的轉瞬即逝,宇宙又回復到如今日所見的那樣通常的膨脹速率。在宇宙誕生後的第一秒鐘,隨著宇宙的持續膨脹冷卻,在能量較為「稠密」的區域,大量質子、中子和電子從背景能量中凝聚出來。一百秒後,質子和中子開始結合成氦原子核。在不到兩分鐘的時間內,構成自然界的所有原子的成分就都產生出來了。大約再經過三十萬年,宇宙就已冷卻到氫原子核和氦原子核足以俘獲電子而形成原子了。這些原子在引力作用下緩慢地聚集成巨大的纖維狀的雲。不久,星系就在其中形成了。大爆炸發生過後十億年,氫雲和氦雲開始在引力作用下集結成團。隨著雲團的成長,初生的星系即原星系開始形成。那時的宇宙較小,各個原星系之間靠得比較近,因此相互作用很強。於是,在較稀薄較大的雲中凝聚出一些較小的雲,而其餘部分則被鄰近的雲所吞併。同時,原星系由於氫和氦的不斷落入而逐漸增大。

星系是如何形成的

原星系的質量變得越大,它們吸引的氣體也就越多。一個個雲團各自的運動加上它們之間的相互作用,最終使得原星系開始緩慢自轉。這些雲團在引力的作用下進一步坍縮,一些自轉較快的雲團形成了盤狀;其餘的大致成為橢球形。這些原始的星系在獲得了足夠的物質後,便在其中開始形成恆星。這時的宇宙面貌與今天便已經差不多了。星系成群地聚集在一起,就像我們地球上海洋中的群島一樣鑲嵌在宇宙空間浩瀚的氣體雲中,這樣的星系團和星系際氣體伸展成纖維狀的結構,長度可以達到數億光年。如此大尺度的星系的群集在廣闊的空間呈現為球形。

以上是我對問題「星系是如何形成的?」的回答,歡迎大家在評論中與我交流討論。

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