星系會有星雲相伴是因為它們在本質上是同一類物質，不同的只是它們的表現形式

那麼星系和星雲到底有著什麼樣的關係呢？為什麼星系的旁邊一般都會有星雲存在呢？下面我來和大家聊聊。

一、星雲是怎麼來的？

在討論星系和星雲的關係之前，我們得先搞清楚星雲是怎麼來的。我們一般認為在地球以外的外太空是真空的、沒有物質的，其實這個說法是不正確的，宇宙空間並不是真正的真空，其中充滿了各種各樣的物質。我們平常認為宇宙空間是真空的只是因為這裡的物質密度與我們地球的空氣密度相比較實在是低得可以忽略不計。

1.萬有引力使星際塵埃聚整合星雲

宇宙空間裡面充滿了星際氣體例如氫氣、氮氣，星際塵埃例如碳化物、氧化物等各種各樣的物質。這些物質在萬有引力的作用下慢慢開始聚攏，經過長時間的發展逐漸形成了密度較大的星雲。

2.超新星爆炸的殘骸形成星雲

如上圖所示，大質量恆星在發展到後期會因為自身內部的核聚變反應產生的能量不足，不足以抗衡引力的收縮，自身的物質在強大的引力下向恆星中心迅速靠攏，最後將引發超新星爆炸。爆炸會使恆星的大部分物質噴向星際空間形成星雲。

二、星系從星雲中誕生

以太陽系為例子，太陽系主要是由恆星太陽、行星、矮行星、衛星、小行星、彗星、塵埃組成，其中太陽的質量佔了太陽系總質量的99.86％。

如上圖所示，據科學家推算，太陽系起源於46億年前的一團星雲，由於星雲密度的不斷增加，使得星雲開始聚整合大型的顆粒，這些顆粒透過不斷的吸附最終演變成如今的太陽系。

個人以為，最初的星雲是伴隨大爆炸而來。混沌初開時空間記憶體在大量氣體灰塵及硬質顆粒等。恆星也是從星雲中產生，在高溫高壓下物質逐步凝聚。

在星系中恆星大都在星系核附近誕生，恆星是由星雲塌陷形成的。那星系核附近的星雲是這麼來的？根據宇宙大爆炸理論中星系中部的恆星應該比星系邊緣的恆星更古老，星系中心的星雲在星系剛形成時就消耗完了。

現實是星系邊緣的恆星比星系中部的恆星更古老，星系中心有用不完的星雲，不斷地有恆星在誕生。所以星系星核附近的星雲只能是由星系中心黑洞噴發出來的，未來得及形成恆星的星雲向星系邊緣擴散，加快星系的膨脹速度。

星雲是這個宇宙最重要的物質，它是萬星之母，並且不斷地為保持宇宙活力傳宗接代。

宇宙最開始一部分能量化為物質，這個物質就是星雲，又叫分子云。原始的分子云是很純淨的，我把它稱為處女雲。這種雲只有氫元素和氦元素，還有極微量的鋰。

這些元素開始在宇宙中均勻分佈，很稀薄，在引力作用下漸漸聚集到了一起，成了一坨一坨巨大的星雲團，正是這些星雲團中誕生了恆星和星系。

現代觀測已經完全證實了這一點，哈勃望遠鏡就觀察和拍攝到了許多星雲中正在形成的恆星。

原始星雲密度小，臨界質量很大，因此很少有恆星單獨產生，幾乎不都是一群恆星同時出生，形成一個星團。

一個球星星團生成的恆星可以達到1~10萬顆。這些星團在引力作用下相互靠攏，甚至碰撞重新組合，漸漸抱成更大的一團，就成了星系。

透過恆星的光譜譜線分析，可以得到恆星元素的相對含量。恆星金屬線是指恆星含有氦以上重元素的稱謂，第一代恆星形成時沒有這種金屬線，到了演化後期，由於恆星中心的核聚變反應，漸漸生成了一些重元素，金屬線就會出現。

早期恆星質量一般都很大，質量越大的恆星燃燒的越快，所以壽命很短。

大質量恆星在演化後期，會發生超新星大爆炸，在這種極端的溫度和壓力下，聚變出的重元素就越來越多，所以，宇宙元素是從輕到重，逐步生產出來的。

現在宇宙中存在的118重元素，除了氫和氦，都是恆星透過核聚變生成的，而鐵以上的重元素都是透過超新星大爆炸得到的。

太陽質量8倍以上的恆星死亡時才會發生超新星大爆炸。一般來說，8~30倍以上太陽質量的超新星爆炸後會留下一個星核，坍縮成一箇中子星。

這個中子星的質量在太陽的1.44倍~3.2倍之間，也就是說有約6.5~26個太陽質量的恆星物質被炸散飄蕩回了太空。

30倍太陽質量以上的恆星大爆炸後將會形成一個黑洞，黑洞質量至少在3倍太陽質量以上。

目前發現的最大質量恆星為距離我們16萬光年的R136a1，是太陽質量的265~315倍，這樣的超大質量恆星爆炸後，也是絕大部分物質飄散到了太空。

從我們太陽的光譜譜線分析，以及我們地球元素分析，我們太陽系就是形成於至少一次或者多次超新星大爆炸的再生星雲。

宇宙年齡已有138.2億歲，最早期的恆星除了紅矮星（這種恆星在早期存不存在還是個未知數），都早就毀滅了，因此現在宇宙中已經很難找到處女星雲形成的恆星了。

現在探測到的宇宙元素丰度為氫約佔71%，氦約佔27%，其他元素約佔2%，絕大多數恆星都差不多，這種丰度符合大爆炸宇宙論宇宙演化規律的推斷。

極少數恆星元素丰度有些差異，主要與年齡有關。

要理解為什麼星系都有星雲相伴，我們先必須瞭解什麼是星雲和星系。

星雲和星系是我們生活的宇宙中的兩種不同的東西。通常對星雲的理解與空間的其他特徵相混淆，尤其是星系。

星系是由恆星、恆星殘骸、星際氣體、塵埃和暗物質組成的引力束縛系統。星系是恆星和星際物質的大系統，通常包含數百萬到數萬億顆恆星，質量介於我們太陽的數百萬到數萬億倍之間，延伸數千到數十萬光年。“星系”這個詞來自希臘語galaxias（γαλαξίας），字面意思是“乳白色”，在天上其外觀為光的乳白色帶而得名。

最大的星系是巨型橢圓星系。

【圖為巨型橢圓星系ESO 325-G004】

【NGC 4414是Coma Berenices（後發星座）星座中的典型螺旋星系，直徑約為55,000光年，距離地球約6千萬光年。】

星系的大小從只有幾億（10的8次方）顆恆星的小矮星到擁有100萬億（10的14次方）顆恆星的巨行星不等，每顆恆星都繞著其星系的質心旋轉。

【仙女座星系】

星雲這個詞是拉丁詞，拉丁語為“雲”或“霧”。然而，星雲的作用不僅僅單純的指“雲”或“霧”這個概念。星雲是一團星際塵埃和其他電離氣體，特別是氦和氫。

一個星系的另一方面是由引力吸引在一起的恆星巨大集合。星系包含恆星系統，星團和星際塵埃。

【圖為鷹狀星雲的“創造之柱”。來自斯皮策望遠鏡的證據表明，這些柱子可能已經被超新星爆炸摧毀了，但是向我們展示這種破壞後產生的光要再過一千年才會到達地球。】

兩者之間的基本差異之一是它們的大小。

1、星系的大小通常比星雲要大很多。其次，星系記憶體在星雲。然而，星系不能包含在星雲中。當大量質量在星雲內積累時，相互之間的吸引力增加，星雲坍縮形成恆星。（這種情況不會發生在銀河系中，意味著整個星系不會崩潰而產生恆星）。

2、另一個值得注意的不同之處是，星系的壽命通常比星雲的壽命長。這是因為在一個巨大的星系中，星雲只是一個可以構成超過數百萬顆恆星的東西。因此，銀河系的生命與其中所有恆星的生命息息相關。這也意味著，如果一個星系內爆，數百萬或數十億顆恆星將會死亡，但是一個星雲只會導致一顆星死亡。

3、星系也以星團或群的形式存在於太空中，尚未觀察到星雲的這種模式。

4、星系和星雲是我們生活的浩瀚宇宙的不同特徵。需要注意的是，它們的大小差異很大，而星系擁有許多恆星，星雲只是一顆恆星的開始或結束。

要點：

星雲是一團星際塵埃，而星系則是一大群恆星；

星系的大小遠大於星雲的大小。星雲導致恆星形成；

星雲存在於星系中，星系不能存在於星雲中；

星雲分為發射，HII區域，超新星遺蹟和黑暗；

星系分為螺旋形，橢圓形和不規則形；

星系的壽命比星雲長，幾顆恆星的生命與星系的生命有關，而只有一顆恆星的生命與星雲有關；星系可以在太空中聚集。

因此，星系都有星雲相伴！

星雲是什麼物質產生的形態？

“星雲”一詞在天文學史上有所不同。在預伸縮時期，它被用來區分看起來是非恆星的物體和點狀恆星。當時已知的大多數“星雲”都被證明是開放的星團。因此，術語“星雲”被用於我們現在稱之為“Deepsky（深空）物件”的東西。

在早期的望遠鏡時代，這些物體的性質仍然是眾所周知的。在解決了開放叢集的情況下，所有其他的深度物件都被歸納為“星雲”。只有在大型望遠鏡的使用，光譜學的發現和19世紀下半葉的攝影發明才有可能將“真實的”星雲——即氣體和塵埃雲，與恆星組成的物體區分開來（球狀星團和星系）。

因此，星雲作為星際氣體和塵埃塊的性質，仍有幾種分類方案。第一種是基於光譜學和從星雲看到的光：

發射星雲：發射光，因為它們的氣體中的原子被所涉及的恆星的高能輻射激發。它們顯示了發射譜線。反射星雲：透過塵埃粒子反射附近恆星的光線。因此，它們的光譜與恆星的光譜相同，通常是連續光譜。吸收星雲或黑暗星雲：吸收光，它們的氣體成分可以看作是背景恆星的吸收光譜，它們的灰塵成分透過吸收和加紅背景光。

不過，這個方案沒有說明星雲的性質。

【三角發射星雲NGC 604】

【圖中的馬頭星雲就是暗星雲】

【該貓眼星雲屬於行星狀星雲】

【紅矩形星雲——原行星雲】

更現代的方案將恆星形成或前恆星狀星雲（基本上是漫星雲和暗星雲）與恆星後星雲（基本上是行星狀星雲和超新星遺蹟）區分開來。這些類中的第一類通常包括質量為100或幾千顆恆星的星際物質雲，而後者與處於高階進化狀態的一顆特定恆星有關，在其核生命結束時或剛剛結束時。

大約在1923年，在大辯論之後，很明顯很多“星雲”實際上是遠離我們自己的星系。1932年，哈勃宣佈幾乎所有的星雲都與恆星有關，它們的光照來自星光。

不同型別的星雲有各種形成機制。

一些星雲由已經存在於星際介質中的氣體形成，而其他星雲則由恆星產生。前一種情況的例子是巨大的分子云，這是最冷，最密集的星際氣體相，它可以透過更多擴散氣體的冷卻和冷凝形成。後一種情況的例子是行星狀星雲，它是由恆星在其恆星演化後期發出的物質形成的。

超新星的爆炸也導致其他星雲的形成。其中的最好的例子是蟹狀星雲，在Taurus。超新星事件記錄於1054年，標記為SN 1054。爆炸後產生的緊湊物體位於蟹狀星雲的中心，其核心現在是一顆中子星。

還有其他星雲形成行星狀星雲。這是低質量恆星生命的最後階段，就像地球的太陽一樣。質量高達8-10太陽質量的恆星演變成紅巨星，並在其大氣脈動期間慢慢失去其外層。當一顆恆星失去了足夠的物質時，它的溫度會升高，它所發出的紫外線輻射會使它所拋棄的周圍星雲電離。我們的太陽將產生一個行星狀星雲，它的核心將以白矮星的形式留在後面。

名為星雲的物體屬於4個主要群體：

H II區，含有電離氫的大型瀰漫星雲行星狀星雲超新星遺蹟（例如，蟹狀星雲）黑暗的星雲

HII區域是星際的區域的氫原子被離子化。它通常是一團部分電離的氣體，其中最近形成了恆星，其尺寸範圍為1至數百光年，密度為每立方厘米數個至約1百萬個粒子。

獵戶座星雲是現在已知的一個H II區域，是由尼科拉斯-克勞德·法布里·德佩雷斯克在1610年透過望遠鏡觀測到的，這是第一個被發現的這樣的天體。

【NGC 604，三角座星系中的巨大H II區域】

注意：並非所有類似雲的結構都被命名為星雲，Herbig-Haro物件就是一個例子。

Herbig-Haro（赫比格·哈羅）簡稱“HH天體”就是出現在恆星形成區的一種半星半雲狀的光學可見的天體。它是宇宙中由新生恆星所形成、形狀類似星雲的天體。

奇點大爆炸形成以氫元素為主的星雲，星雲是恆星的前身，而恆星又是白矮星、中子星與黑洞三種天體的前身，三種天體又是大爆炸奇點的前身，即回到奇點，迴圈往復，這就是宇宙總的演變過程。這個演變過程中，是以能量為基礎，以力為表現的物質發展過程。