银河系的形成和演化

银河系的形成和演化

在100多亿年前，在本超星系团的靠近边缘的部分有一个很大的星系际云，它在收缩中分成了3个云，1个大云和2个小云。大云就形成银河系，两个小云分别形成大麦哲伦云和小麦哲伦云。

大云在收缩中成为球状，开始时内部密度比较均匀，由于湍流和其他原因，逐渐出现了一些密度较高的区域。这些区域就形成球状星团，数目有二三百个。收缩中，云的中心部分密度增加最快，逐渐形成一个中心密集区。受到这中心密集区的吸引，球状星团向它下落，围绕着中心密集部分（也就是围绕银河系的中心——银心）在偏心率很大而且对银道面倾角也很大的椭圆轨道上转动起来，球状星团原来形成的地方就是它的椭圆轨道的远银点（轨道上离银心最远的一点）。随着这个大云的收缩，内部运动渐趋一致，有一个转动方向渐渐占了上风，而且由于角动量守恒，转动加快。尚未形成恒星的小云互相碰撞，损失能量，扁化为银盘，盘内逐渐形成了包括盘星族恒星和中介星族Ⅰ恒星（包括太阳）在内的大量恒星，它们都在大致圆形的轨道上绕银心转动。在此之前，球状星团中那些质量较大的成员星已经演化到了晚期，它们通过爆发曾把自己内部的重元素抛到星际空间。因为盘星族和星族Ⅰ的恒星是由加进了不少重元素的星际物质形成的，所以它们都含有较多的重元素。有一部分球状星团会瓦解，它们的成员星就成为单独存在的星族Ⅱ恒星，我们今天观测到的球状星团的成员星也都是星族Ⅱ的恒星，支持了这种看法。星族Ⅱ恒星的质量都比较小，和太阳质量相差不多。这是因为，那些质量较大的星族Ⅱ恒星由于演化较快，抛射出大量物质后已经变成了中子星或黑洞，剩下的就只有质量小的恒星了。随着银河系中心部分物质密集程度的增加，对星族Ⅱ恒星的吸引增强，星族Ⅱ恒星的运动轨道变小。今天观测到的星族Ⅱ恒星的运动轨道比原来的轨道小了不少。在银河系的核心部分，恒星高度密集，恒星之间常常会彼此碰撞，甚至会有两个恒星合成一个的，这就加快了演化速度。所以，在银河系的核心部分常常会出现超新星爆发，形成大大小小的黑洞，而且小的黑洞还会合成大的黑洞。随着演化的进行，银河系的核心部分还形成了一个大小约20光年×30光年的银核，它发出很强的无线电辐射。在这个区域内部，恒星更加密集，而且其中心有一个大小约2光年（或更小）的核心，这可能是一团磁场很强、转动很快、密度比较大的等离子体（磁轴和自转轴不一致）。银核发出很强的磁阻尼辐射和其他种类的非热致辐射，也很可能还发出引力辐射。银核已发生过不只一次的活动，在银核周围观测到的那许多射电源，就是银核活动时抛出的电离气体云（主要由质子和电子组成），它们不断发出热辐射。今天观测到的高银纬星云，则可能是银核在1300万年前一次较厉害的活动中抛射出来的。形成旋臂的物质，也很可能至少有一部分是从银核抛射出来的。在旋臂里，形成的是极端星族Ⅰ的恒星，这包括O型和B型星、金牛T型星、星协，以及银河星团星际气体和尘埃也高度集中在旋臂里。