1 哈勃和星系分类“音叉图”

    哈勃(Edwin Powell Hubble，图1)，美国天文学家，观测宇宙学的开创者. 1889年11月20日生于美国密苏里州马什菲尔德，1953年9月28日卒于美国加州圣马力诺.

图1 哈勃(1889~1953)

    哈勃对20世纪天文学作出许多贡献，被尊为一代宗师.其中最重大贡献有二：一是确认星系是与银河系相当的恒星系统，开创了星系天文学，建立了大尺度宇宙的新概念；二是发现了星系的红移--距离关系，促使现代宇宙学的诞生.哈勃研究过约600个星系，其中17%是椭圆星系，50%是标准涡旋星系，30%是棒旋星系，而不规则星系只占3%.

       1926年，哈勃提出了著名的星系分类“音叉图”(图2)，试图将繁多的星系用外观进行分类，成为容易识别的序列.

图2  哈勃的星系分类"音叉图"

    在哈勃的星系分类中，包括外观从圆形E0到椭圆形E7的椭圆星系，椭圆星系只有核球，没有旋臂；用S 代表具有涡旋结构的星系. 涡旋星系又分为a，b，c 3 种次型：Sa 型中心区大，稀疏地分布着紧卷旋臂；Sb 型中心区较小，旋臂较大并较开展；Sc 型中心区为小亮核，旋臂大而松弛. 哈勃认为，有些星系中央有棒状结构，有些则没有：SBa 到SBc代表有中央棒状结构的涡旋星系，Sa 到Sc 是中央没有棒状结构的涡旋星系.

    在天体研究中首先引入涡旋观念的是法国的笛卡尔，他提出了以太涡旋理论，认为以太是一种非常稀薄的连续流体，没有重量，物体作用是通过以太挤压来传递的，天体在以太中运行不会受到任何阻力. 笛卡尔认为，在自然界中只有通过物质的接触才能发生作用和产生运动. 他想象一个粒子让出了位置，则被临近粒子占有，而空出的位置又同时为第3个粒子所有. 粒子不断调换位置，作循环的旋转运动，结果就形成了物质的涡流. 1669年，荷兰的惠更斯以水碗里的涡旋把涂蜡的卵石拉向碗中心的实验，来支持笛卡尔的学说. 他把旋转的水比作以太涡旋，认为以太由于旋转而具有了力图离开中心物体的倾向，从而又迫使其中的物体向中心物体靠拢.

    涡旋星系通常具有明亮的旋臂. 20世纪40年代，林德布拉德提出了用星系密度波来解释涡旋结构. 他认为旋臂并不是永远由一些固定的恒星组成的“物质臂”，而是随着时间的不同，会在这里聚集更多的恒星.

    美藉华裔学者林家翘等，1964年提出了准稳涡旋结构假说，认为涡旋星系的基态是稳恒且又是轴对称的. 他们证明，涡旋结构一旦形成就会长期维持下去，还求出了密度波的色散关系，成功地解释了许多观测事实，同时又在密度波理论的基础上，研究了大尺度的星系激波，为解释恒星的形成提供了一种可能的机制.

    星系动力学的研究虽然成果已不少，但涡旋结构的起源至今仍未能弄清楚，就是已经建立起来的理论，也还带有半经验的性质.