事实上,当今宇宙中存在有不少的球状星系(团),为什么我们“看到”的几乎都是扁平星系呢?有天文学家认为,我们过去的观测手段不够先进,远距离观察难以分辨,其次是扁平星系物质分布比较疏松。
在高清天文望远镜(例如哈勃空间望远镜等)被使用后,才使得越来越多的球状星系(团)被发现,因为球状星系普遍距离地球遥远。据报道,银河系中离地球最近的两个球状星系是NGC6397和M4,它们到地球的距离为7200光年。先后被发现的球状星系还有,位于银心附近人马座的M22,半人马座的欧米伽星团,巨蛇座的M5,武仙座的M13,天箭座的M71等等。(有关球状星系以后再详细讨论)
所谓扁平星系,就是星系物质比较疏散且倾向于分布在星系的盘状平面上。就银河系而言,就是银盘面附近,其周围的天体分布整体呈扁平状,星系上下的空间天体数量明显少很多。
大家知道,星系的天体质点系群整体是绕星系中心在作公转运动,而这种公转不是任意的,是绕着一根假想的通过盘面中心且垂直于盘面的轴做匀速圆周运动。
一个星系可以看成是一群天体质点的质点系的集合体,它们彼此独立,依靠引力而聚集成一个大家庭,共同绕着星系中心轴公转。星系中心往往都存在有巨大质量的核心天体,甚至大多还有黑洞。
从理论力学知道,质点系中各个质点的动量对于固定轴的矩之矢量和,称为质点系对该轴的角动量(即动量矩),一个质点m,速度v,矢径为r的质点对中心轴的角动量为 L=r·mv。质点系对中心轴的角动量等于所有质点的动量对该轴的矩之矢量和:
动量与角动量的关系:动量p=mv,角动量L=r•mv =rp
星系中天体质点系的运动保持平衡稳定,必须是质点系的角动量的矢量和守恒,即角动量守恒定律。当星系的天体质点系所受外力对中心轴之矩的和始终等于零时,星系对该轴的角动量保持不变,星系状态稳定。
例如,行星与太阳间的引力始终指向太阳中心,行星对太阳中心的角动量守恒。根据开普勒行星运动定律,行星在运动平面内同一时间扫过相等的面积,满足这种运动规律使得行星及太阳系长久稳定。
当星系物质疏散,只有星系物质呈扁平状分布时,恒星与恒星之间的角动量交换在非常近的距离上交换轨道角动量,星系才会愈发紧实和稳定,银河系就是十分典型的例子。有专家认为,扁平状星系外围存在的暗物质晕,也有利于星系稳定演化。
这类天体物质疏散的星系,在大爆炸后的早期刚聚集成稀疏的球状时极不稳定,随着时间的流逝和漫长的演化,它们将会越来越趋向于稳定的扁平状结构。