你可能听说过科学教室墙上挂着的银河系插图，但你可能不知道这些海报的厚度比银河系本身的一个关键组成部分还要大。
图解：这张照片是用美国宇航局的哈勃太空望远镜拍摄的，它在距离地球大约4400万光年的古老椭圆星系NGC 4150中显示出新的恒星诞生。图源：美国宇航局和哈勃遗产团队
这其实并没有夸张。银河系就像早餐的煎蛋———扁平的薄圆盘环绕着凸起的中心。它真的很“瘦”，是一种令人难以置信的瘦。正如物理学家和福布斯通讯员吉利安·斯卡德尔的评价：银河系的“圆盘”大约有10万光年长，但只有0.6光年高。这意味着，它比一张普通的打印纸薄30倍。
天文学家指出在可观测的宇宙中大约有2000亿个星系。但当我们看到科幻电影中描绘的其他星系时，它们的基本形状往往与我们的相同。这其实是一种以人为中心的偏见。尽管有许多星系确实像银河系，但它们的形状和形式却大不相同。
星系的形状
在继续讨论之前，先让我们谈谈所有星系的共同点。星系是由引力结合在一起的复杂系统。它们由气体、恒星尘埃和数百万颗——有时甚至数十亿颗——恒星组成，这些恒星伴随着它们自己的行星和小行星带。
放下相似性不谈，每个星系都有一个独特的故事要讲。它们的历史都反映在它们的形状上。科学家把星系分成了几个基于外观的类别。银河系被称为螺旋星系，这意味着它看起来像一个宽而扁平的圆盘，中心向外有一个轻微的凸起。
这种结果是转速、时间和重力的产物。为了了解更多，我们与加州大学圣克鲁斯分校教授、天体物理学家拉贾·古哈塔库塔博士以及星系演化研究的权威者进行了交谈。在这个领域，素来百家争鸣。
地心引力试图把旋转的无定形物体拉入扁平的平面。随着时间的推移，由于重力和摩擦力造成的能量损失，云会被迫收缩。根据角动量守恒原理：当旋转物体收缩时，它会旋转得更快。你可以在溜冰场观察到，经验丰富的滑冰者会通过向内拉手臂来提高旋转速度。
所以，就像一团旋转的披萨团，螺旋星系是在不成形的气体/尘埃云高速平展时形成的。同样的物理力也会影响在这些星系边缘，这就是我们可以看到的类似尖“手臂”的外观。
古哈塔库塔说：“旋臂的类型与旋转速度有关。快速旋转的系统往往有一圈小而紧的手臂。相比之下，那些移动更慢的是更长的、松散的。博士告诉我们其中缘由可以由一个小的家庭实验实现：“想象一下搅拌你的咖啡。把奶油放在中间以外的地方。你会注意到奶油会形成螺旋形的图案，”。，如果迅速用勺子搅拌啤酒，螺旋形图案的手臂会越来越小，越来越紧。
中间凸起的奥秘
现在，让我们做一个简单的回顾。到目前为止，我们已经讨论了旋涡星系是如何发展的，以及它们的旋臂是如何形成的。但是这与中间凸起有什么关系？在旋涡星系的中心，你会发现一团非常古老的恒星围绕一个中心点旋转。这就是凸起。当星盘中的恒星在一个有秩序的水平面上移动时，构成凸出部分的恒星就像蜜蜂在蜂巢周围不规则地成群结队。天文学家仍在试图弄清楚这些凸起是如何形成的。一些人推测它们比其他螺旋星系的发展要早，而另一些人则持相反的观点。
图解：星系NGC4302N（左）和星系NGC4298（右）是像我们银河系这样的螺旋星系的例子。在哈勃太空望远镜1990年4月24日拍摄的图像中，它们看起来不同，因为它们在天空中的不同位置成角度。
想象一个膨胀的星系。这个东西没有光盘，要么看起来像一个巨大的圆形球体，要么是一个巨大的美式足球。在星系内部，恒星将围绕着星系中心点的各个方向运行。这就是一个椭圆星系。古哈塔库塔说，椭圆星系是由两个质量相当的螺旋星系合并而成的。（他也补充道，这可能不是形成椭圆星系的唯一过程。）
天文学家预测，我们自己的银河系也有可能类似的合并。如果它与附近的仙女座星系相撞，这个过程会把它们重组成一个椭圆星系。这个过程应该在30亿年后开始，在40亿年后结束。显然，这不是你我能看到的。但不管怎样，科学家们已经为这个未来的椭圆星系取了一个名字：“米尔科梅达”。
有趣的是，有些星系既不是螺旋星系，也不是椭圆星系。这些“不规则星系”没有凸起，形状各异。此外，科学家还观察到一些正在进行中的星系合并。也许有一天他们会看起来像是漂亮的、光滑的椭圆，但在目前，这些发展中的合并是杂乱无章的和扭曲的。还有一些已经知晓的案例，比如大螺旋星系一点一点、慢慢地吞噬了近距离的较小螺旋星系。就像汉尼拔·莱克特可能会说的，把蚕豆和基安蒂递给我。
图解：2007年哈勃太空望远镜拍摄到的NGC2207（左）和IC2163（右）旋涡星系之间的近星系碰撞。科学家预测，银河系将在大约30亿年后与我们的邻居仙女座星系相撞。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. howstuffworks- Hope
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3.原文来自：https://science.howstuffworks.com/why-some-galaxies-come-in-different-shapes.htm
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