特殊星系

大小、形状或构造与众不同的星系

特殊星系是大小、形状或构造与众不同的星系。特殊星系通常是由两个星系之间的交互作用造成的，也许比典型的星系有更多的尘埃与气体，或是有较低的表面亮度，也或者有其他的特性，例如相对论性喷流。它们的形状由于和其他的星系遭遇，在巨大的引力下而呈现出高度的不规则性。像是在哈尔顿的目录中，特殊星系的符号是p或pec。

分类

特殊星系（peculiar galaxy）是指形态和结构不同于哈勃分类中正常星系的河外星系。这一类星系的特殊性质主要是因星系核的活动和主星系同伴星系之间的相互扰动造成的。特殊星系可分为类星体、塞佛特星系、N型星系、射电星系、马卡良星系、致密星系、蝎虎座BL型天体、有多重核的星系和有环的星系等等。这些星系的命名，有的是根据历史情况，有的是根据星系特性，有的是根据发现者的名字而来的。已知上述各类星系之间有重叠、交错的情况。例如，马卡良星系中至少有10%可归入塞佛特星系，N型星系中有很多又属于射电星系。

特征

形态特征

在照片上，大多数特殊星系和暗一些的背景星系相比较，有一个很亮的致密核。有的特殊星系外围有伴星系（常形成扰动形态），有的有外环，有的旋臂残缺。在射电图上，在一些射电星系外区，可以观测到相距很远的射电双子源或射电包层。绝大多数特殊星系都有核心区爆发遗留下来的痕迹：或是从中心向两个相反方向射出光学喷射物；或是向四面八方发散纤维状的稀薄气体；或是星系中心分裂；或是出现尘埃暗条。此外，有的还有不规则的电离氢区分布。

核心区的光度特征

有些特殊星系中心的致密核有很高的光度。与正常星系相比，它们有很强的射电、红外和 X辐射；光度有快速变化，时标短的只有几十分、几小时，长的以月、年计；有较强的偏振；连续谱多呈幂律谱──Sv∝ν-α，Sv为频率ν的单色辐射流量密度，α是频谱指数，在某一频率间隔内为常数。

光谱特征

有亮核的特殊星系，核区光谱都有较宽的发射线和高激发、高电离的禁线。有的星系，各个部分都有氢的Hα发射线；有的则只有核心才出现Hα发射线。

动力学特征

星系核周围区域往往观测到高速度非圆周运动的天体，有的可达每秒几千公里。特殊星系辐射的能量的大部分是非热能的。

性质和结构

星系的特殊结构的起因，除星系的相互扰动、星系盘密度波的引力扰动等因素外，最主要的是星系核的激扰或爆发。根据射电、红外、光学和 X光度变化的时标，可以估算各个波段活动区的大小。蝎虎座BL型天体的中心光学辐射区的大小约10^13厘米（相当于1个天文单位），外面可能是10^13～10^15厘米范围的射电发射区。塞佛特星系的光学辐射区的直径在 10^17厘米以上（相当于 1光年），红外辐射区大概是最外面的尘埃云，所以，星系核的活动发生在很小的空间范围以内。

此外，星系核的活动是一个多次反复的爆发过程。最直接的证明是射电星系中心核和外围子源的结构相似。几种特殊星系的寿命──类星体短于10^6～10^8年，强射电星系为10^8～10^9年，塞佛特星系为 10^8年──比它们爆发产物，例如喷射物、电离氢区、膨胀物质环的持续时间，约大一个量级。由此可以推测，星系核活动期间会有数次乃至十多次爆发。这就不难估算出整个活动期间释放的总能量：射电星系可达10^60尔格，类星体为10^62尔格，比银河系整个生存期间释放的总能量还要大得多。

关系

特殊星系与正常星系的关系

特殊星系按照光度构成一个能量序列，类星体最大，正常星系最小。这一事实表明，其活动现象和类星体可能有某种联系。现在流行的看法认为，塞佛特星系或许是类星体向正常旋涡星系演化的中间阶段；蝎虎座BL型天体可能是椭圆星系的早期演化阶段；有展源的射电星系也许是类星射电源演化的后期。因此，类星体似乎是性质多样的天体的集合。

一般认为，特殊星系的剧烈核心活动既可能发生在星系形成的早期，也可能出现在以后的演化过程中。星系核的爆发会加速星系的演化，还能破坏外形和结构，从而改变星系的类型。例如破坏星系的旋臂，使之变为透镜型星系或不规则星系。因此，研究特殊星系，对探讨星系的起源和演化具有重要意义。

几类特殊星系

1、射电星系

一般正常的星系都发射射电波，但我们一般将那些具有强射电发射能力的星系称为射电星系．这类星系的射电功率比正常星系强 100 到10 万倍，即达 1037－1047 尔格/秒．有些星系所产生的射电能量甚至超过了它们所产生的可见光能量．

射电星系的形态结构多种多样．最主要的几种形态结构是：致密型、核晕结构、延展的双瓣结构、复杂源结构及头尾结构．这些星系的形态结构均可从名字的字面理解．射电星系中大多数可归入椭圆星系一类，不规则星系很少，它们往往是星系团中最亮的成员星系．

首先被发现的射电星系是天鹅座A．到目前为止，已经测定了数千个其他射电星系的位置，其中最主要的有室女座射电星系M87及半人马座A 等．

2、塞佛特星系

这类星系因被美国天文学家塞佛特于1943 年发现而得名．这类星系都有一个明亮的恒星状核，核的周围有朦胧的旋涡结构、核区是激烈活动区．塞佛特星系的光谱中有很强的发射线，这些发射线通常是在一般星系光谱中看不到的．有些塞佛特星系的可视光度以长达数月的周期发生着变化；某些塞佛特星系发射着巨大的红外辐射；有的还是强大的X 射线源．尽管塞佛特星系的体积比一般星系要小得多，质量也小，但是它们以各种波长辐射的能量是大多数星系的100 倍．

塞佛特星系大都是漩涡星系，这类星系占漩涡星系的1－2% ．因此，许多天文学家认为，塞佛特星系实际上不是特殊星系，它们只是漩涡星系演化所经历的一个阶段．至于何种理论正确尚难定论．

3、N 型星系

这种类型的星系由摩根在50 年代所发现．这类星系的主要特征是有一个恒星状亮核以及比较致密的暗弱星云包层．星系的辐射大部分由核提供，表明核区是强活动区．有些N 型星系的周围可以看到旋臂．这类星系有的是射电星系，光谱同塞佛特星系相似，只是发射线较窄，核的宽度有变化．

4、马卡良星系

这类星系是因前苏联天文学家马卡良发现而得名．马卡良星系是具有反常强紫外连续谱的特殊星系．这类星系主要有两种类型．第一类为亮核型，即核是紫外源，这类星系占所有马卡良星系中的2/3,它们大多也是塞佛特星．另一类为弥漫型，紫外连续源分散在整个星系中，这类星系的较暗者多为不规则星系．发现马卡良星系多为密近而有相互作用的双重星系．

特殊星系中的蝎虎座BL 天体及类星体是非常重要的天体。

特殊星系按光度构成一个能量序列，类星体最大、正常星系比它们都小．这表明这些活动现象与类星体有某种联系．而类星体似乎是性质多样的天体集合．因此，研究特殊星系，对探讨星系的起源和演化具有重要意义．

研究成果

中国科大学者探测到特殊星系的X射线辐射

中国科学技术大学天体物理中心教授王俊贤和他的同事王挺贵教授、周宏岩副教授等人使用欧洲空间局XMM-牛顿X射线卫星，在X波段探测到一类特殊的星系核——极向外流宽吸收线类星体。这一发现改变了天体物理学家对类星体外流的认识，有助于人们更清楚地理解巨型黑洞如何吞噬和抛射气体。该研究结果发表在出版的美国《天体物理快报》上。欧洲空间局以《宇宙引擎给XMM-牛顿卫星带来惊喜》为题报道了该项研究成果。

类星体是宇宙中最明亮的天体，甚至可以在上百亿光年以外的距离上探测到。天文学家相信，类星体中心的巨型黑洞通过吞噬气体释放引力能提供巨量能源，被称之为宇宙引擎。有趣的是，类星体不仅吞噬气体，还通过特定的方式抛射气体。类星体抛射出的气体对星系本身产生显著影响，可能阻止恒星的形成，因此备受天体物理学家关注。

相当多的天体物理学家相信，几乎所有的类星体都在沿着特定的方向抛射气体，光线穿越被抛射的气体时产生宽的吸收线。中国科学技术大学天体物理中心的研究人员两年前发现了一类稀有的宽吸收线类星体，它们在特殊的方向上抛射气体。

使用欧空局XMM-牛顿卫星对这类特殊的类星体进行空间观测，王俊贤等人获得了最新的观测数据。通过观测，他们意外发现，这类特殊类星体所抛射的气体对X射线几乎是透明的，而常规的抛射气体会吸收大部分的X射线辐射，这使得它们尤其与众不同。这表明类星体可能以比预想更复杂的方式抛射气体。这个结果可以帮助改进计算机数值模拟，从而更好地揭示类星体吞噬和抛射气体，和通过抛射气体影响寄主星系的复杂物理过程。

据悉，该工作是在中国国家自然科学基金和中国科学院“百人计划”项目的资助下完成的。（胡胜友《科学时报》2008年4月11日）

照片

美公开59张星系相撞照片

美国宇航局（NASA）公开了59张宇宙中相互撞击的星系的精彩图片，庆祝哈勃太空望远镜的18岁生日。其中很多星系过去曾被希尔顿·阿普首次收录到他的《特殊星系星图集》一书中，这本书记载了当时通过地面望远镜观看到的一些奇形怪状的星系。

天文学家利用哈勃太空望远镜上的灵敏照相机和工具，发现这些星系的奇特形状是在星群间巨大的引力作用下产生的。由于引力将星系向一块拉，标准的银河螺旋形状和椭圆形被扭曲成奇怪的形状。