古人类|星系通过合并增大新疆维吾尔自治区|塔里木盆地

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在 20 世纪下半叶，有两种相互竞争的星系形成模型：“自上而下”和“自下而上” 。在自上而下的模型中，星系是由更大的气体云坍塌形成的。在自下而上的模型中，星系由球状星团大小的较小实体合并而成。在这两种模型中原始云的角动量决定了最终演化出的星系的形式。据认为，一个原星系用大量的角动量倾向于形成平坦的，快速旋转的系统（一个螺旋星系），而一个与发展成更接近球形的系统非常小的角动量（一个椭圆星系）。
从 20 世纪到 21 世纪的过渡恰逢我们对星系演化的理解发生了戏剧性的转变。不再相信星系是平稳而独立地演化的。事实上，很明显，星系之间的碰撞在它们的演化过程中一直发生——而这些碰撞远非罕见事件，而是星系在遥远的过去发展的机制，也是它们改变结构和的手段。即使是现在的样子。对星系演化的这种新理解的证据主要来自两个来源：使用新的、更灵敏的仪器对附近星系进行更详细的研究，以及在宇宙年轻时看到的对极远星系的深入调查。最近对包括银河系在内的附近星系的调查显示了过去星系碰撞和捕获的证据。对于银河系，最显着的例子是人马座星系，它已经被我们的星系吸收了。现在它的星星散布在天空中，它的七个球状星团与银河系的球状星团混合在一起。银河系周围的恒星长尾是由这次相遇形成的，并作为事件几何形状的线索。第二个残余星系，被称为大犬座矮星系，也可以通过探测我们银河系外围的星流来追踪。这些星系支持这样的观点，即银河系是由许多较小星系合并而成的碎片混合体。
在仙女座星系（M31）也有涉及碰撞和增生过去。它独特的亲密伴星 M32 显示出一种结构，表明它以前是一个正常的、质量更大的星系，在过去的一次遭遇中，它的大部分外部部分和可能所有的球状星团都被 M31 丢失了。对仙女座星系外部的深入调查揭示了恒星流和云的巨大连贯结构，其性质表明这些结构包括被巨大中央星系“吞噬”的较小星系的外部残余物，以及喷射出的 M31 恒星云由于碰撞的强大潮汐力。更壮观的是目前在更遥远但仍在附近的宇宙中正在碰撞和吸积过程中的星系。碰撞的症状是星系形状的失真（特别是旋臂的），形成由潮汐作用分巨弧，并且所述增强的星和速率星簇的形成。在任何地方观察到的一些最大、最明亮的年轻星团位于两个星系聚集在一起的区域，它们的气体和尘埃云在壮观的宇宙烟花表演中碰撞并合并。星系通过合并增长这一事实的第二种证据来自对非常遥远的宇宙的非常深入的调查，尤其是那些用哈勃太空望远镜(HST) 。这些巡天，尤其是哈勃深场和哈勃超深场，发现的星系是如此遥远，以至于 HST 观测到的光在它们非常年轻的时候就离开了它们，只有几亿年的历史。这使得可以直接探测和测量宇宙年轻时的年轻星系。结果是对一个非常不同的星系宇宙的看法。早期的宇宙不是巨大的椭圆星系和大旋涡，而是由看起来只是碎片的不规则小天体组成。这些是最终形成更大星系（如银河系）的基石。许多显示出缺乏重元素的恒星正在积极形成，因为许多重元素在这些恒星形成时还没有被创造出来。
NGC 5866
这些早期的恒星形成速度非常快，但直到大约 10 亿年后才达到顶峰。此时的星系显示出最大的激发氢量，这表明恒星形成率很高，因为年轻、非常热的恒星对于激发星际氢以被探测是必要的。从那时起，大量物质被锁定在恒星（尤其是白矮星）中，以至于没有足够的星际尘埃和气体来实现如此高的恒星形成率。帮助我们理解星系形成方式的一项重要进展是计算机模拟的巨大成功。高速计算恒星、星际物质和暗物质组合的引力历史表明在大爆炸之后，宇宙发展为一种类似网络的物质排列，在网络的链相交处质量逐渐凝聚。在这个过程的模拟中，巨大的星系形成，但每个星系都被一百个左右的小物体包围。这些小天体可能对应于矮星系，例如环绕银河系的那些星系，但其中只剩下十几个左右，其余的可能是由主星系吸积的。这种称为“n 体模拟”的计算机模型在模拟星系碰撞和帮助解释天文学家观察到的各种潮汐臂和喷流的存在方面特别成功。