第5章 星係天文學之父哈勃(1)(3 / 3)

1925年,哈勃又用“造父變星測距法”測定了人馬座星雲NGC6822的距離,證實了該旋渦星雲也是一個河外星係。同年,這一成果以“NGC6822,一個遙遠的恒星係統”為題發表在美國《天體物理學報》上。哈勃的這些工作,翻開了人類研究大宇宙的新的一頁,從此人們的視野超出了銀河係,進入了星係世界。

繪製“音叉圖”

1922年,哈勃發表了論文“彌漫銀河星雲的一般研究”,文中將銀河星雲分為行星狀星雲和彌漫星雲兩大類。他還指出有一類非銀河星雲存在,雖然他當時無法確認它們位於銀河係之外,但卻發現它們在空間分布上遠離銀河所在平麵(銀道麵),且離這個平麵越遠,所見到的非銀河星雲越多。在該文中,他還對非銀河星雲作了初步的分類。

1925年,國際天文學聯合會在英國劍橋召開學術會議,哈勃在會上作了一篇有關河外星雲形態分類的論文報告。當時他已認識到三年前他在論文“彌漫銀河星雲的一般研究”中所提到的非銀河星雲實際上就是位於銀河係之外的河外星雲(亦即河外星係),所以他在報告中已明確地將以前稱為的非銀河星雲改名為河外星雲。這篇報告經修改、整理後發表在1926年的《天體物理學報》上,論文題目是“河外星雲”。

在“河外星雲”一文中,哈勃指出大多數河外星雲都有一個在星雲中占主導地位的球狀核心,整個星雲對它表現出某種旋轉對稱性,這類河外星雲稱為規則星雲。它又可以分為橢圓星雲和旋渦星雲兩類:橢圓星雲以符號E表示,依據其橢率不同,又分為E0,E1,……E7共8個次型;旋渦星雲則又被分為正常旋渦星雲和棒旋星雲兩族,前者以符號S表示,後者以符號SB表示,後者與前者的最大不同在於星雲的中間有一棒狀物,這兩族旋渦星雲每族按旋臂由緊到鬆的程度不同均分為a,b,c三個次型。

在“河外星雲”一文中,哈勃認為除規則星雲外,還有一類星雲不具備中心核和某種旋轉對稱性,其形狀往往不規則,這類星雲稱不規則星雲,以符號Irr表示之,不規則星雲隻占河外星雲總數的3%以下。

後來,哈勃又對這一分類體係作了發展,並在1936年他出版的《星雲王國》一書中作了更詳細的描述。在該書中,他首次給出了一個河外星雲分類圖,由於此圖很像一個音叉,所以後人將此圖取名為“音叉圖”。此“音叉”的交接處列出了一種S0型星雲,它是無臂的旋渦星雲,哈勃當時認為它是一種多少帶有假設性的類型,但後人果然發現了許多S0型星雲,人們將它命名為透鏡狀星雲。此外還存在不規則星雲,在“音叉圖”中未予列出。

由於河外星雲的本質便是河外星係,所以哈勃當時所稱的橢圓星雲、正常旋渦星雲、棒旋星雲和不規則星雲後來分別改稱為橢圓星係、正常旋渦星係、棒旋星係和不規則星係。上述分類則被稱為星係形態的哈勃分類,亦稱星係形態的哈勃序列。哈勃序列表明眾多的星係乃是同一家族中互有聯係的成員。它在看來紛亂龐雜的星係王國中引入了秩序,仿佛為人們進入這個神秘的世界提供了一幅總體導遊圖。

20世紀30年代以後,陸續發現了多種特殊星係,這些星係的星係核中往往有強烈的活動。這類星係無法納入星係形態的哈勃分類之中。所以,人們進一步認識到,哈勃對星係形態的分類隻是對正常星係的一種分類。但由於正常星係在星係總數中占極大多數,因此除了對特殊星係的專門性研究工作之外,星係形態的哈勃分類至今還常被采用。

哈勃定律

哈勃對星係天文學的又一重大貢獻是發現了河外星係退行速度與距離之間存在著正比關係,即發現了著名的哈勃定律。

20世紀10年代,美國天文學家斯萊弗用裝在大望遠鏡上的高色散攝譜儀拍攝了數十個旋渦星雲的光譜,發現它們大多存在譜線紅移,根據多普勒效應,這種紅移可解釋為這些星雲在不斷退行,即遠離我們而去。