河外星系的自转、大小和质量

  
　　自转。银河系有自转，这使我们自然联想到其他星系也有自转。要确定河外星系是否在自转，唯一的方法是测定星系视面上不同点的视向速度。如果星系在自转，它的一边应当离开观测者，另一边应当接近观测者。我们可以拍摄它们的光谱、测量谱线的位移，再扣除掉整个星系共有的位移，就可以得到星系视面上各点相对于星系中心的速度在视线上的投影值。也可以利用射电方法观测星系的中性氢21厘米谱线。对一些较近的星系观测结果表明，星系的确存在自转，星系的中心部分像刚体一样旋转，自转速度正比于到自转轴的距离。当r增至某个极大值时，自转速度最大。往外，自转速度缓慢减少。在星系的最外部分，星系做开普勒转动，即自转速度正比于r-1/2。目前对星系自转的实测工作做得还不多，这是因为星系一般都很微弱，要得到它的不同区域的足够准确的光谱很不容易。据统计，有自转资料的星系只有几百个。

　　大小。直接测定河外星系的角直径，可以用目视方法，也可以用照相方法、光电方法和射电方法。但是，不同方法测得的结果往往不同，有的甚至差别很大。比如仙女座大星云，在目视望远镜里直接用测微器测量，它的大小为160′×40′；用光电测光为270′×120′；在长曝光量的底片上，为270′×230′。困难的是如何确定星系的边界。因为，星系的亮度总是由中心向边缘减小的，在最外面的区域，亮度同背景差不多，要准确地定出星系的边界很不容易。霍姆伯在用照相方法研究星系时把底片上的亮度每平方角分26m处取为星系的边界，这样定出的星系半径称霍姆伯半径。测出了星系的角直径后，如果知道了星系的距离，就可以算出星系的线直径。结果表明，星系的线直径弥散很大。弥散最大的是椭圆星系，小的不足1千秒差距，大的超过50千秒差距，有些星系团中心的巨椭圆星系甚至大到超过100千秒差距。旋涡星系(包括棒旋星系)和不规则星系的弥散较小。旋涡星系的线直径在5—50千秒差距，没有发现比5千秒差距更小的。不规则星系的线直径平均说来较小，约1—10千秒差距。

　　质量。星系的质量是一个很重要的参量，测定的方法有好多种。例如利用双重星系测定质量、利用星系团定质量、利用星系的自转定质量等，这里就不详细叙述了。目前进行质量测定工作的星系数目还不多。从已有的资料来看，质量的弥散很大。椭圆星系的质量弥散最大，有的可以小到105M，有的则可大到1013M以上。旋涡星系的质量弥散较小，没有质量小于108M的。也很少有质量大于1012 M的。不规则星系的情况同旋涡星系差不多，不过，一般说来，它的质量稍小些。戴文赛先生等人研究了213个星系的质量。按照质量大小，他们把星系分为超巨系(5×10″1013M)、巨系1010-5×10″ M、中系(108-1010M)和矮系(105-108M)。他们的结果表明：椭圆星系从矮系到超巨系都有，旋涡星系则没有矮系，超巨系和中系也极少，绝大多数是巨系；不规则即没有超巨系，也没有矮系，都是巨系和中系。