大多数星系都是螺旋星系。还有哪些星系不一样？
我们来看看目前已知最大的旋涡星系是什么？
在漆黑的夜晚仰望天空，你可以用肉眼看到许多恒星、行星，甚至是暗淡的星团和星云。但是夜空中最大的结构是横跨穹顶的银河暗带。
从我们的角度来看，这是银河系的内平面。对于我们来说，它是非常巨大的，包括了数千亿颗直径为65438+百万光年的恒星。但银河系不是最大的旋涡星系，仙女座也不是这个星系群中的，但它是我们天空中角度最大的星系。
仙女座星系能成为我们天空中最大的星系是因为两个因素:
首先，它真的很大！直径约22万光年，包含约一万亿颗恒星，是银河系恒星数量的三到五倍，直径的两倍多。它是我们银河系中最大的星系。其次，它离我们很近！距离只有254万光年，是宇宙中最近的大星系。这个星系群中的星系之所以可以认为是一个集合，是因为它们都被引力束缚在一起！再过几十亿年，仙女座、银河系、三角星系和本星系群中的所有其他小星系将会融合在一起，形成一个独立的巨型星系。
星系合并后，最后的结果不是螺旋星系，而是一个巨大的椭圆星系！那么为什么会变成椭圆而不是螺旋星系呢？仅仅看一两个孤立的例子是解决不了问题的。如果我们想确切地知道星系合并中发生了什么，我们需要观察到目前为止我们所能看到的一切，并从中得出结论。
那么，如果我们观察宇宙中的星系，并以最大的星系为主，会发现什么呢？
上图中有两个明显的星系，其中一个的大小和银河系差不多。它就是图像右侧的螺旋结构:IC 4970，它正在引力的作用下与它巨大的邻居相互作用。
上图中的“巨型”星系有两个巨大的、不断膨胀且分散的旋臂，它们实际上比上图中我们看到的延伸得更远。美国国家航空航天局的GALEX飞船在紫外光下捕捉到了这个巨型星系的全貌，这个星系也是我们迄今为止在宇宙中发现的最大的螺旋星系。如下图:
这是NGC 6872星系，直径约52.2万光年。它是已知宇宙中最大的螺旋星系。当然，由于宇宙如此之大，很可能存在比这个更大的螺旋星系，但我们目前只确定了这个，因为它距离我们只有2亿多光年。NGC 6872的质量明显大于银河系或仙女座星系，甚至大于两个星系的总和。此外，它的物理尺寸要大得多。据我们所知，即使宇宙中有更大的旋涡星系，它们也不会比NGC 6872大多少。
但是宇宙中有许多星系比NGC 6872大得多。它们是椭圆星系！
宇宙中的巨人:椭圆星系
即使只看室女座星系团，它是离我们最近的大星系团，最大的星系是梅西耶87，直径约1亿光年，包含数万亿颗恒星，总质量是我们星系的200倍！
换句话说，在这个普通的星系类型中，一个普通的大椭圆星系让已知最大的螺旋星系相形见绌。但是宇宙中还有更大的椭圆星系。
上图中的星系是IC 1101，是迄今为止宇宙中最大的单个星系。它距离我们107亿光年，包含约100万亿颗恒星，几乎是银河系的1000倍，总质量为10 15个太阳质量，直径估计为500万到600万光年。
与已知最大的螺旋星系相比，已知最大的椭圆星系包括:
恒星的数量差不多是100倍，总质量大概是几百倍。在最大方向，大约是其物理大小的10倍。旋涡星系在椭圆星系面前就像小矮人一样！
旋涡星系是如何形成的？为什么宇宙中几乎所有最大的星系都是椭圆星系？
宇宙中有许多大星系，通常位于一个巨大星系团的中心。它们的质量通常是银河系的数百到1000倍，但没有一个是螺旋星系！比如上图中，天体炉星团右下角明亮的螺旋星系甚至比不上仙女座的质量，巨大的椭圆星系是仙女座总质量的许多倍。那么，为什么螺旋都是矮星呢？我们来看看旋涡星系是如何形成的！
在宇宙早期，大爆炸后不久，诞生时物质和能量比其他区域多一点的微小区域开始优先通过引力吸引物质。最终，足够多的物质被吸引到气团中，这导致了恒星和星团的形成。最先形成的星团是更大结构(非对称气体云)的一部分，它在最短的方向上最先坍缩，最先形成圆盘。随着时间的推移，圆盘吸收了越来越多的物质，聚集了附近所有的星团，并由于密度波形成了螺旋结构。与星系合并的中小星系团进入星系核心，一直保持着螺旋结构。这个过程发生在银河系，仙女座，以及几乎所有我们看到的螺旋星系。一团巨大的气体坍缩，“压扁”了，并因为重力开始旋转。因为盘的不稳定性，密度波出现螺旋结构，而螺旋星系一直都是螺旋结构，只是因为没有发生灾难性的膨胀来破坏这种结构。
然而，导致宇宙中更大星系形成的过程(与一个或多个其他螺旋星系合并)恰恰是在破坏宇宙中的螺旋结构！
这个过程在宇宙中非常普遍，那些从未经历过合并的孤立星系都是相对不受干扰的旋涡星系。当两个星系引力合并时，引力生效后恒星的旋臂会受到很大的扰动，会经历一个星爆阶段，即恒星形成极其活跃。一旦星爆阶段结束，星系将进入最终的椭圆状态。
如果你想让两个大星系合并并保持螺旋结构，你需要一个非常好的巧合。从统计数据来看，这不太可能发生。而且合并的次数越多，特别是大星系合并的次数越多，螺旋结构就越容易被破坏，最终得到一个椭圆结构。
但有些星系似乎是螺旋星系和椭圆星系的混合体，我们称之为“半合并”状态，即一个巨大的螺旋星系和一个小星系合并形成的椭圆结构的一部分。原始的螺旋星系在某种程度上保持完整。
这也是为什么宇宙中最大的旋涡星系没有那么大的原因。通过合并更大的星系，它们比螺旋星系更有可能成为巨型椭圆星系！