圖解宇宙簡史：與霍金一起探索宇宙的起源和命運
宇宙中，星系形態各異，但最常見的是圓盤狀，比如我們的銀河系。這就讓人不禁好奇，為什麽星系大多呈圓盤狀，而不是圓球呢？
旋轉的力量
要理解星系的形狀，得從最初的宇宙談起。早期宇宙混沌和狂暴，熾熱的氣體雲團到處遊蕩，相互碰撞，進行著各種激烈的化學反應。
隨著時間推移，氣體雲團開始在重力的作用下慢慢收縮，逐漸形成星系種子，並開始旋轉起來。
試想一下，當你站在遊樂園的旋轉木馬上，會感覺自己被甩向外邊緣。這種感覺就是離心力的作用。
同樣道理，旋轉的氣體雲團在離心力的作用下逐漸扁平化，形成了一個巨大的旋轉盤，這就是星系圓盤形成的關鍵步驟。
透過旋轉，氣體雲團中的物質得以在一個平面上更均勻地分布，所有的物質都在旋轉中找到自己的位置，逐漸從混亂的狀態轉變為有序的結構。
重力與動量
除了旋轉，還有一個重要因素影響星系的形狀，那就是重力和角動量。重力使得氣體雲團向中心聚集，而角動量則決定了旋轉的速度和方向。
氣體雲團在重力的拉扯下向中心塌縮，根據角動量守恒，旋轉速度會加快，就像花式溜冰選手在旋轉時收緊手臂會旋轉得更快一樣。
整個過程就像在制作披薩一樣，原本松散的面團在旋轉中逐漸被拉伸、變薄，最終形成了一個圓盤狀的結構。
角動量造成旋轉速度不斷增加，最終形成了一個穩定的旋轉盤，為恒星的形成和運動提供了一個穩固的平台。
恒星的軌跡
既然星系是圓盤狀的，那麽盤中的恒星是怎麽運動的呢？其實，恒星在星系中的運動也受到了同樣的旋轉和重力的影響。大多數恒星在圓盤中沿著近似圓形的軌域執行，就像地球圍繞太陽的軌域一樣。
這些軌域的形成和維持，都依賴於重力和離心力的平衡。重力將恒星拉向星系的中心，而離心力則讓它們保持在一定的軌域上，不會被直接拉進中心。這種平衡使得恒星能夠在星系中穩定執行，避免了混亂的碰撞和紊亂的軌跡。
科學家們透過觀測恒星的軌跡，了解了它們在星系中的分布和運動規律。幫助人類理解了星系的結構，也揭示出恒星形成和演化的過程。
銀河系：典型的圓盤星系
我們最熟悉的圓盤狀星系非銀河系莫屬。銀河系是一個典型的 漩渦 星系，圓盤直徑約為10萬光年，厚度卻只有約1000光年，就像一個巨大而扁平的光碟。
銀河系的螺旋臂其實是恒星、氣體和塵埃的密集區，在旋轉中形成了優美的形態。你可以把銀河系想象成一個巨大的旋轉木馬，恒星按照各自的軌跡在螺旋臂中遊走。
銀河系中心，有一個超級大質素黑洞，質素是太陽的幾百萬倍，如同銀河系的重力心臟，影響著周圍的恒星和氣體的運動。盡管人類無法直接看到這個黑洞，但透過觀測其對周圍物質的重力作用，科學家們確定了它的存在。
另外，銀河系的圓盤並不是孤立的，它被一個巨大的光暈包圍，光暈中充滿了暗物質和稀疏的恒星。這個光暈提供了銀河系形成的重要線索，表明在漫長的演化過程中，銀河系經歷了多次星系合並和碰撞事件。
不同類別的星系：並非都是圓盤
雖然圓盤星系是宇宙中最為常見的，但並非所有星系都是圓盤狀的。例如，橢圓星系和不規則星系就有著不同的形態。
首先，讓我們認識一下橢圓星系。這類星系，形狀像橢圓或橄欖球狀，沒有明顯的結構或旋臂，恒星分布較為均勻，看起來有些像是宇宙中的光點雲。星系中的恒星通常年紀較大，缺乏新的恒星形成區域，光線看起來比較平滑和古老。
不規則星系的形狀無固定模式，充滿隨機性和混亂。常見的不規則星系有大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲，都是銀河系的衛星星系。這種星系由於與其它星系發生過碰撞或重力幹擾，失去了原本的結構，成為了宇宙中的「格拉斯哥流浪」。
還有一種特殊的星系 叫作 透鏡狀星系，介於橢圓星系和螺旋星系之間，擁有一個凸起的中央核球，但缺乏明顯的螺旋臂，看起來有些像扁平的飛碟，視覺上既有橢圓星系的平滑，又有螺旋星系的結構感。
每一種形態的星系都講述著一段獨特的宇宙故事，反映了不同的形成和演化歷史。
星系碰撞
當兩個星系互相靠近時，它們之間的重力作用會導致星系內部的恒星軌域發生變化。原本井然有序的圓盤結構可能被撕裂，形成復雜的形態。
有時，兩個螺旋星系碰撞後會形成一個巨大的橢圓星系。原本的結構被撕裂、重組，最終變成了新的形態。科學家們透過電腦模擬，揭示出碰撞過程中形成的結構，由被重力拉伸的恒星和氣體組成，看起來如同宇宙中的傑出畫作。
例如：天鵝座A，由兩個星系碰撞後形成的巨大射電星系。碰撞改變了原本的形狀，還激發了星系中心的超大質素黑洞，產生出強烈的射電波輻射，成為宇宙中最亮的射電源。
星系的形狀並非一成不變，在宇宙的漫長歷史中不斷演化。早期宇宙中的星系可能更加混亂和不規則，經過數十億年的演化和自我調節，逐漸形成了今天的穩定結構。
星系之間的重力作用和碰撞不斷改變它們的形態和結構。螺旋星系可能在碰撞後變成橢圓星系，不規則星系則可能在與其它星系的互動中重新獲得穩定的形態。
星系中心，超大質素黑洞不斷吸引周圍的物質，激發出強烈的能量輻射，影響著整個星系的演化。同時，星系中的恒星也在不斷形成和死亡，超新星爆發將重元素散布到星系中，為下一代恒星的誕生提供了原材料。
