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引力对宇宙的未来有深远的影响。如果宇宙中没有足够多的物质，它将从逐渐增长的速度永远膨胀下去，这样的宇宙被称为“开放宇宙”；如果质量过大，引力最终将阻止其膨胀，使宇宙又收缩而形成一次大“坍缩”，这就是“闭合宇宙”。如果质量大小正好合适，宇宙也将永远继续膨胀下去，但速度要慢一些。这种情况下，宇宙是平坦的，处于开放和闭合之间的平衡状态。
处于演化的不同时期的椭圆星系和旋涡星系。（HST）
数十亿年前的星系群图像，很多旋涡星系因宇宙形成初期星系过于密集而失去了原有的外观。（HST）
来自一百亿光年外星系的超新星1999ff的爆发为科学家们寻找宇宙演化的证据提供了帮助。（HST）
哈勃太空望远镜记录了一次宇宙中的伽玛射线大爆发，箭头所指为产生爆发的星系。（HST）
哈勃太空望远镜在伽玛射线大爆发之后一个月拍摄到一个神秘“火球”，科学家们对此深感困惑。（HST）
这是伽玛射线爆发星系的光学图片，由哈勃太空望远镜拍摄。（HST）
从宇宙的膨胀可以得出一个结论，即宇宙起源于一次时间、空间、物质和能量的大爆炸。宇宙膨胀的方式有两种不同的可能性：一种是一切物质从一个公共的起点出发向外运动，即发生了大爆炸；另一种则是在空间膨胀过程中不断有新物质在星系空间产生。后一种即稳恒态理论所持的观点。
假如大爆炸的确发生过，那么我们应该能够找到一些与之有关的证据。大爆炸宇宙学认为，随原始火球的膨胀和冷却，其余辉会充满整个宇宙，并以绝对温度3K的微小辐射形式表现出来。在3K的温度下，所有分子都将停止运动。这一微波背景辐射证据在一九六五年已被找到。该学说的另一个预言是：在质子、中子和电子从原始火球中凝聚出来时，每产生三个氢原子，就必然同时产生一个氦原子。近来对宇宙中元素相对丰度的测量显示宇宙中氢原子和氦原子的比较确实是三比一。宇宙大爆炸学说的其他一些观点在最近也都先后得到了证实。
然而问题并没有最终解决，无论根据今天的哪一种学说，都要求物质从一无所有之中产生，这真是太不可想象了。迄今为止这仍然是一个使天体物理学家深感困惑的问题。
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恒星系
更新时间2008…9…2 12：24：21 字数：3334
恒星系或称星系，是宇宙中庞大的星星的“岛屿”，它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。到目前为止，人们已在宇宙观测到了约一千亿个星系。它们中有的离我们较近，可以清楚地观测到它们的结构；有的非常遥远，目前所知最远的最系离我们有近两百亿光年。
按照宇宙大爆炸理论，第一代星系大概形成于大爆炸发生后十亿年。在宇宙诞生的最初瞬间，有一次原始能量的爆发。随着宇宙的膨胀和冷却，引力开始发挥作用，然后，幼年宇宙进入一个称为“暴涨”的短暂阶段。原始能量分布中的微小涨落随着宇宙的暴涨也从微观尺度急剧放大，从而形成了一些“沟”，星系团就是沿着这些“沟”形成的。
哈勃太空望远镜拍摄的遥远的年轻星系照片，其中包含有正在形成中的星系团（原星系）。（HST）
十八个正在形成中的星系团的单独照片。每个团快距地球约一百十亿光年。（HST）
著名的“哈勃深空”照片。展示了一千多个在宇宙形成后不到十亿年内形成的年轻星系。（HST）
哈勃深空图片。箭头所指的可能是迄今为止发现的最遥远的星系。（HST）
阿贝尔2218星系群。照片反映了宇宙中的“引力透镜”现象。（HST）
两个相邻的星系NGC1410、NGC1409因引力作用而互相吸取物质。（HST）
随着暴涨的转瞬即逝，宇宙又回复到如今日所见的那样通常的膨胀速率。在宇宙诞生后的第一秒钟，随着宇宙的持续膨胀冷却，在能量较为“稠密”的区域，大量质子、中子和电子从背景能量中凝聚出来。一百秒后，质子和中子开始结合成氦原子核。在不到两分钟的时间内，构成自然界的所有原子的成分就都产生出来了。大约再经过三十万年，宇宙就已冷却到氢原子核和氦原子核足以俘获电子而形成原子了。这些原子在引力作用下缓慢地聚集成巨大的纤维状的云。不久，星系就在其中形成了。
大爆炸发生过后十亿年，氢云和氦云开始在引力作用下集结成团。随着云团的成长，初生的星系即原星系开始形成。那时的宇宙较小，各个原星系之间靠得比较近，因此相互作用很强。于是，在较稀薄较大的云中凝聚出一些较小的云，而其余部分则被邻近的云所吞并。
同时，原星系由于氢和氦的不断落入而逐渐增大。原星系的质量变得越大，它们吸引的气体也就越多。一个个云团各自的运动加上它们之间的相互作用，最终使得原星系开始缓慢自转。这些云团在引力的作用下进一步坍缩，一些自转较快的云团形成了盘状；其余的大致成为椭球形。这些原始的星系在获得了足够的物质后，便在其中开始形成恒星。这时的宇宙面貌与今天便已经差不多了。星系成群地聚集在一起，就像我们地球上海洋中的群岛一样镶嵌在宇宙空间浩瀚的气体云中，这样的星系团和星系际气体伸展成纤维状的结构，长度可以达到数亿光年。如此大尺度的星系的群集在广阔的空间呈现为球形。
宇宙中没有两个星系的形状是完全相同的，每一个星系都有自己独特的外貌。但是由于星系都是在一个有限的条件范围内形成，因此它们有一些共同的特点，这使人们可以对它们进行大体的分类。在多种星系分类系统中，天文学家哈勃于1925年提出的分类系统是应用得最广泛的一种。哈勃根据星系的形态把它们分成三大类：椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。椭圆星系分为七种类型，按星系椭圆的扁率从小到大分别用E0－E7表示，最大值7是任意确定的。该分类法只限于从地球上所见的星系外形，原因是很难确定椭圆星系在空间中的角度。旋涡星系分为两族，一族是中央有棒状结构的棒旋星系，用SB表示；另一种是无棒状结构的旋涡星系，用S表示。这两类星系又分别被细分为三个次型，分别用下标a、b、c表示星系核的大小和旋臂缠绕的松紧程度。不规则星系没有一定的形状，而且含有更多的尘埃和气体，用Irr表示。另有一类用S0表示的透镜型星系，表示介于椭圆星系和旋涡星系之间的过渡阶段的星系。
属E0型椭圆星系的NGC4552。该星系位于室女座。
NGC4486，同样位于室女座，属E1型椭圆星系。
NGC4479属于E4型椭圆星系，位于室女座。
NGC205椭圆星系，属于E6型，位于仙女座。
位于六分仪座的NGC3115，属E7型椭圆星系，也有把它归为S0型的。
位于狮子座的NGC3623，属Sa型旋涡星系。
属Sb型的NGC3627旋涡星系，位于狮子座。
猎犬座的NGC5194旋涡星系，属Sc型。左侧是一个矮星系。
NGC3351位于狮子座，属SBb型棒旋星系。
SBc型棒旋星系NGC3992，位于狮子座。
银河系的卫星系“大麦哲伦云”，属不规则星系。
NGC3034不规则星系，位于大熊星座。（NAOJ）
宇宙中的大部分大星系都是旋涡星系，其次是椭圆星系，不规则星系占的比较最小。旋涡星系自转得比较快，其盘面中含有大量尘埃和气体，这些物质聚集成能供恒星形成的区域。这些区域发育出含有许多蓝星的旋臂，所以盘面的颜色看上去偏蓝。而在其棒状结构和中央核球上稠密地分布着许多年老的恒星。与旋涡星系相比，椭圆星系自转得非常慢，其结构是均匀而对称的，没有旋臂，尘埃和气体也极少。造成这种局面的原因是早在数十亿年前恒星迅速形成时就已经将椭圆星系中的所有尘埃和气体消耗完了。其结果是造成这些星系中无法诞生新的恒星，因此椭圆星系中包含的全都是老年恒星。
宇宙中约有十亿个星系的中心有一个超大质量的黑洞，这类星系被称为“活跃星系”。类星体也属于这类星系。
此外还有一类个子矮小的“矮星系”。这类星系不象大型星系那样明亮，但其数量非常多。银河系附近有许多矮星系，其数量比所有其它类型星系之和都多。在邻近的星系团中也已发现了大量的矮星系。其中一些形状规则，多半都含有星族II的恒星；形状不规则的矮星系一般含有明亮的蓝星。
星系的形状一般在其诞生之时就已经确定了，此后一直都保持着相对稳定，除非发生了星系碰撞或邻近星系的引力干扰。
在没有灯光干扰的晴朗夜晚，如果天空足够黑，你可以看到在天空中有一条弥漫的光带。这条光带就是我们置身其内而侧视银河系时所看到的它布满恒星的圆面——银盘。银河系内有约两千多亿颗恒星，只是由于距离太远而无法用肉眼辩认出来。由于星光与星际尘埃气体混合在一起，因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带。银河系的中心位于人马座附近。
银河系是一个中型恒星系，它的银盘直径约为十二万光年。它的银盘内含有大量的星际尘埃和气体云，聚集成了颜色偏红的恒星形成区域，从而不断地给星系的旋臂补充炽热的年轻蓝星，组成了许多疏散星团或称银河星团。已知的这类疏散星团约有一千两百多个。银盘四周包围着很大的银晕，银晕中散布着恒星和主要由老年恒星组成的球状星团。
天鹅－人马座方向的银河。
辉煌的银河系中心（银核）部分。
辉煌的银河系中心（银核）部分II。
织女、牵牛星－人马座方向的银河。
天鹰－人马座方向的银河。
长盾－人马座方向的银河。
从我们所处的角度很难确切地知道银河系的形状。但随着近代科技的发展，探测手段的进步在某种程度上克服了这些障碍，揭示出银河系具有的某些出人意料的特征。长期以来人们一直以为银河系是一个典型的旋涡星系，与仙女座星系类似。但最近的观测却发现，它的中央核球稍带棒形。这意味着银河系很可能是一种棒旋星系。另外，银河系是一个比较活跃的星系，银核有强烈的宇宙射线辐射，在那里恒星以高速围绕着一个不可见的中心旋转。这表明在银河系的核心有一个超大质量的黑洞。
银河系有两个较矮小的邻居——大麦哲伦云和小麦哲伦云，它们都属于不规则星系。由于引力的作用，银河系在不断地从这两个小星系中吸取尘埃和气体，使这两个邻居中的物质越来越少。预计在一百亿年里，银河系将会吞没这两个星系中的所有物质，这两个近邻将不复存在。
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恒星世界
更新时间2008…9…2 12：25：02 字数：4086
恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成长到衰老，最终走向死亡。它们大小不同，色彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。
恒星诞生在庞大的、较冷的分子尘埃和气体云中。在像银河系这样的旋涡星系里，这类分子云多达数千个。分子云的主要成分一般是氢和氦。当气体云的密度在外界的影响下增大到一定的程度时，云中的某些部分在引力的作用下开始向内收缩，气体和尘埃开始聚集到一起。同时气体团开始缓慢自转。这一过程所需的时间取决于恒星的大小，从一万年至一千万年不等。气体云最初的收缩是由邻近恒星的爆发或掠过的星系产生的冲击波压缩分子引起的。
“老鹰星云”（M16）里的恒星育婴场。巨大的氢分子云柱顶端的每个细小突起中都包裹着一颗新生的恒星。（HST）
成团的恒星和巨大的星云共同构成了这个位于NGC2363星系的恒星育婴场。（HST）
这是邻近的不规则星系小麦哲伦星云中的一处恒星育婴场。星云中的恒星不断在向四周吹散物质。（HST）
这是一个发光星云，也是恒星的诞生地。它位于人马座的银河系的邻近星系NGC6822。（HST）
这个位于大麦哲伦云的球状星团R136周围的星云中，诞生了大批的巨型恒星。（HST）
诞生在银河系的伴星系大麦哲伦云中的新生恒星正以强大的辐射将它周围星云NGC1748中的物质吹散。（HST）
这些区域密度的不断增加，形成了所谓的“原恒星”。随着越来越多的物质向内聚集，圆盘状的云环绕着的中心部分压力和温度不断升高，开始发出光和热。原恒星所消耗的能量主要由外围聚集拢来的物质来补充。由于外围的物质的持续聚集和收缩，四周的云盘阻隔了内部热量的散失，这使原恒星中心的温度不可避免地越来越高。当温度逐渐升到摄氏三百九十万度左右时引发核聚变。一颗原始的恒星诞生了。而原始恒星周围的盘状云团最终可能演变成一个行星系统。
一旦初生的恒星开始核燃烧，它们发出的巨大辐射流会阻止星际物质进一步向中心聚集，这使恒星不再能积聚更多的物质而继续长大；而来自恒星内部的辐射压还会把周围云中的物质向外驱散，使这些云中不继续产生新的恒星。也使行星系统的形成变得较为困难。在云中物质散尽之前，这些闪闪发光的恒星育婴场会呈现出一片灿烂辉煌。
恒星的大小各不相同，小型恒星质量只是太阳的十分之一，大型恒星则超过太阳质量的一百倍。质量为太阳百倍以上的恒星是不稳定的，它们将很快用完它们的核燃料；而如果恒星的质量小于太阳十分之一，那么它们注定是“不够格”的——它们的温度还没有上升至足以引发核聚变。我们称它们为“棕矮星”。棕矮星只能靠引力收缩来产生热量，所以将慢慢冷却并走向死亡。
大部分开始燃烧的恒星都由中心的氢聚变成氦的热核反应来提供能量，它们将平静地度过一生中的大部分时间。它们寿命的长短取决于其自身的质量。虽然质量大的恒星内部有更多的燃料，但是它内部的温度和压力也相应更高，这使核聚变反应的强度也成倍增大。这导致质量大的恒星寿命反而要短于质量小的恒星。我们五十亿岁的太阳刚好度过了一生中一半的岁月，它的核燃料还够它维持剩下五十亿年的平静日子。
图中的小星是银河系中最小的恒星之一。它的质量只有太阳的十分之一，亮度不足满月的八倍。（HST）
位于天兔座的棕矮星Gliese229B，它是图中的红巨星的伴星，距地球约十九光年。（HST）
猎户座一等星，可以看到它的外层大气。这是一颗很大的恒星，其直径超过木星轨道直径。（HST）
这是鲸鱼座的薴藁增二和它的伴星。左侧的薴藁增二是一颗巨大的红巨星。（HST）
天狼星424是一对双星。其中的B星是一颗棕矮星。（HST）
位于金牛座的昴星团（M45），肉眼可见。年龄约为五千万年，共有三百至五百颗恒星。
燃料终归是有限的，恒星中心的氢终将被消耗殆尽。氢快用完时，恒星的中心将并形成一个氦核。此时恒星的辐射压将抵挡不了它本身的引力，外层的物质开始向中心聚集，而收缩时产生的热又使氦核外尚未燃烧的氢达到核反应所需的温度。于是恒星在其氦核的周围形成了一个氢燃烧的“壳”，它推动着外层急剧膨胀，将恒星变成一颗“红巨星”。红巨星的体积比原来要大一百多倍。体积的膨胀导致恒星表面温度下降，但由于发光表面积同时剧增，其总能量输出和光亮度仍大幅增加。当我们的太阳处在这一阶段时，它的能量输出将增强一千倍，而它膨胀的外壳将越过水星轨道，将水星汽化。
赫茨普龙－罗素图（赫罗图）是表示恒星温度或颜色与光度之间关系的图。炽热明亮的蓝巨星位于左上方，而比较冷且暗的红矮星分布在图的右下角。大多数恒星，包括太阳都在从左上至右下的一条对角线上，这条对角线被称为主星序，主星序上的恒星称为主序星，都处于一生中的氢燃烧阶段。当恒星核的氢烧完后，它们就离开主序，开始氦燃烧而成为红巨星。最终红巨星坍缩，温度上升，成为白矮星。根据恒星的温度或颜色可把恒星分成以字母O、B、A、F、G、K、M表示的七种类型。O型是热的蓝星，M型是较冷的红星。
红巨星的氦核最终还是会坍缩并升温。当温度达到摄氏一千万度时，将引发又一轮的