哈伯序列

哈伯序列是哈伯在1926年提出的星系型态分类法，由于它的图形表示法很像音叉的形状，所以也称为哈伯音叉图。

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哈伯的系统建立在目视观测（原始的摄影干片）的基础上，将大部分的星系分为三类－ 椭圆星系、透镜星系和螺旋星系，第四类则是看起来形状不规则的不规则星系。直至今日，无论是专业的天文研究还是业余天文学的观测，哈伯序列仍是最常用的星系分类法。

## 星系分类

### 椭圆星系

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在哈伯序列的左侧（在感觉上都是用绘图来显示）是椭圆星系。椭圆星系在照片上呈现的都是光滑、没有特征的光度分布和椭圆形的外观。它们以字母E，伴随着一个数字$n$来标示它们在天空中呈现的椭率。在习惯上，$n$是椭率的十分法中最接近的整数，而椭率的定义是$\begin{matrix} e = 1-\frac{b}{a}\end{matrix}$。每一个椭圆都有长轴和短轴，相对的长度分别是$a$和$b$。在哈伯序列图中，椭率由左至右递增，接近圆形的椭圆星系（椭率为E0）在图的最左边。要注意的重点是，星系的椭率只是真实的三度空间在天球上的投影，与真实的形状只有间接的关系（例如，一个平坦的，像是铁饼形状的星系，如果从正面观察会是一个圆形，但以不同的倾斜角度观察就会成为不同椭率的椭圆）。在观测上，最扁平的椭圆星系椭率e=0.7（标示为E7）。这与真实的椭球体结构是一致的，而不仅是因为观测的角度所造成的椭率。

椭圆星系的例子有：M49、M59、M60、M87和NGC 4125。

### 螺旋星系

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在哈伯序列图右边的螺旋星系有两条平行的分支。螺旋星系有平坦的碟型和由恒星组成的螺旋臂结构（通常是两条旋臂），并且在中央有恒星聚集而凸起的核球。在全部的螺旋星系中，大约有一半的螺旋星系被观测到类似棒状的结构，由中央的核心延伸而出，其末端则是旋臂开始之处。在音叉图中，正规的螺旋星系是在上面的分支，以字母S来标示；在下端的分支是有短棒结构的螺旋星系，也称为棒旋星系，以字母SB标示。这两类螺旋星系都根据它们旋臂的结构再进一步的被细分。这些成员的细分是再增加一个小写字母，依序表示这些类型如下：

- Sa (SBa) –旋臂紧绕和平滑，有巨大与明亮的核心。
- Sb (SBb) –旋臂紧绕度的程度不如Sa（SBa），核心有些较暗淡。
- Sc (SBc) –旋臂松散，可以清楚的分辨星云和星团；核心更小也更暗淡。

哈伯序列的螺旋星系原先只细分出三项，热拉尔·佛科留斯加入了第四项：

- Sd (SBd) –旋臂非常松散，甚至残缺不全或不连续，大部分的亮度来自旋臂而不是核心。

虽然是更严谨的佛科留斯系统的一部分，Sd经常也被归类在哈伯序列中。基本的分类法也可以扩展使能做出更细腻的分类，例如介于两项之间的螺旋星系，可以使用两个小写字母来标示，像是Sbc就是形状介于Sb和Sc之间的螺旋星系。

我们的银河系已经被证实是棒旋星系，一般都被分类为SBb。但是，这样的分类仍有些不确定性，因为我们只是从一个方向观察我们的星系，而不知道从外部观测时会看到怎样的形状。

正规螺旋星系的例子有：M31、M47、M81、M104（阔边帽星系）、M51a（涡状星系）、NGC 300和NGC 772。

棒旋星系的例子有：M91、M95、NGC 1097、NGC 1300、NGC 1672、NGC 2536、NGC 2903。

### 透镜星系

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在哈伯音叉的中间，两条螺旋星系的分支与椭圆星系交会之处，是介于中间的透镜星系，标示为S0。这一类星系有明亮的核球，类似前述的椭圆星系，但有延伸的碟状结构环绕着。不同于螺旋星系的是透镜星系的星系盘没有可看见的螺旋结构，也没有有意义的恒星形成活动。星系核通常就是透镜星系主要的光源。正面对着的透镜星系与E0的椭圆星系很难区分，所以很多的分类是不确定的。当观察侧面时，有时可以看见凸出的尘埃带，会吸收来自星系盘的光线。

在哈伯序列分类刚被推出时，透镜星系还完全是被假设存在的星系。哈伯相信在极度平坦的椭圆星系和螺旋星系之间应该有一个中间的阶段。不久，观测上（哈伯本人和其他的观测者）就证实哈伯的想法是正确的，哈伯序列中的S0就被亚伦·山度基正式的加入了哈伯序列中。

透镜星系和螺旋星系曾经被合并在一起，统称为圆盘星系。

透镜星系的例子有：M85、M86、NGC 1316、NGC 2787、NGC 5866（纺锤星系）、半人马座A。

### 不规则星系

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有些星系因为没有规律的结构（既不是椭圆也不是碟状），因此未能归类在哈伯序列的分类中，就都归类为不规则星系。哈伯定义了两种不规则星系：

- Irr I：星系的外观不对称，并且缺乏中央的核心或明显的螺旋结构；取代的是只有年轻的恒星各自集结成团。
- Irr II：星系是平滑的，但是外观不对称，并且不能清楚的分辨出恒星或是恒星的集团。

佛科留斯在扩展哈伯序列时，将Irr I星系称为麦哲伦型不规则星系。在麦哲伦云－ 银河系的两个卫星星系，哈伯系列的分类是Irr I－被发现有微弱的螺旋结构之后，佛科留斯进一步将不规则星系分为大麦哲伦云的类型中，像大麦哲伦云的，会显示出一些螺旋的结构（会被标示为Sm），而没有明显可分辨的结构，像是小麦哲伦云（标示为Im）。在扩展后的哈伯序列中，像麦哲伦型的不规则星系通常安置在哈伯音叉的螺旋星系分支的末端。

不规则星系的例子有：M82、NGC 1427A、大麦哲伦云、小麦哲伦云。

## 物理意义

哈伯序列最初曾企图设定出星系演化之路是从椭圆星系经由透镜星系，然后成为螺旋星系或棒旋星系。因此，椭圆星系和透镜星系经常被称为“早期”星系，而螺旋星系和不规则星系则常被称为“晚期”星系。然而这张演化图看来上仍有其重要性，盘面和旋臂是许多年轻恒星的家，也是恒星形成的活跃区域，而椭圆星系都是老年恒星的族群。事实上，现在的证据有相反的看法：早期的宇宙看来是由螺旋星系和不规则星系控制的。在目前偏重的星系形成图片是：现在存在的椭圆星系是由早期的星系合并而成的。透镜星系也许是由螺旋星系演变而成的，它的气体被剥离，而留下来的未能继续的形成恒星。

## 缺点

对哈伯序列的主要批评是这种的星系分类是主观的分类，不同的观测者对同一个星系会有不同的分类（即使是熟练的观测者在分类时也会在两个哈伯类型之间难以抉择）。不同的分类标准也可能互相的分歧：例如，一个星系以核球为主，则通常很难与松散的旋臂紧密的组合在一起。对哈伯序列的另一个批评是分类是建立在二维的图像上，因此分类与真实的物理性质没有直接的关连性。特别是，问题在指向性上的效应特别显著（同一个的星系从正面看与相对的从侧面看会有很大的不同），因为视觉的分类对遥远或暗弱的星系是较不可靠的，而且星系的外观也会因为使用的波长不同而改变。不过，在星系天文学中还是普遍的使用哈伯序列来分类，并且从哈伯分类还是可以知道与星系相关的许多适当的物理性质，像是（恒星的）光度、颜色、质量，以及恒星的形成率等等.。

## 外部链接

- Galaxies and the Universe - an introduction to galaxy classification
- Near-Infrared Galaxy Morphology Atlas, T.H. Jarrett
- The Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey (SINGS) Hubble Tuning-Fork, SINGS Spitzer Space Telescope Legacy Science Project