第四講銀河系、河外星系與活動星系1。銀河系基本性質(zhì)

銀河系－－太陽所在的星系第一頁，共五十二頁。銀河天文學基礎－星系2銀河系第二頁，共五十二頁。銀河系整體示意圖光學波段天文學基礎－星系3銀河系第三頁，共五十二頁。銀河系整體示意圖近紅外圖2m天文學基礎－星系4銀河系第四頁，共五十二頁。銀河系整體示意圖射電圖21cmHI天文學基礎－星系5銀河系第五頁，共五十二頁。銀河系整體示意圖X射線圖天文學基礎－星系6銀河系第六頁，共五十二頁。銀河系整體示意圖Gamma射線圖天文學基礎－星系7銀河系第七頁，共五十二頁。思考題銀河系主要由哪幾部分組成?太陽在什么地方?年老和年輕的恒星分別在什么地方最有可能發(fā)現(xiàn)?恒星在什么地方形成?如何知道星系中存在暗物質(zhì)暈?晴朗的天空為什么是藍的?為什么云是白的?天文學基礎－星系8銀河系第八頁，共五十二頁。銀河系的研究歷史(I)1610年意大利天文學家Galileo首先用望遠鏡仔細地觀測了天空，發(fā)現(xiàn)銀河由無數(shù)個恒星組成。1750年英國教士Wright認為太陽是無數(shù)呈球殼狀分布的恒星中的一顆。1755年德國人

Kant提出了銀河系是無數(shù)“宇宙島“之一。是一個由恒星組成的旋轉的扁平盤。天文學基礎－星系9銀河系第九頁，共五十二頁。銀河系的研究歷史(II)1785年英國天文學家WHerschel第一個對太陽附近的天空進行了巡天觀測，對不同方向的恒星進行計數(shù)，計算不同方向恒星的數(shù)密度。得到了第一幅銀河系的整體圖。結論是：銀河系是扁平狀的，太陽在中心附近。

Herschel被認為是銀河系天文學之父。天文學基礎－星系10銀河系第十頁，共五十二頁。銀河系的研究歷史(III)1922年荷蘭天文學家

Kapteyn首次利用照相底片進行了太陽附近不同方向恒星的計數(shù)，用統(tǒng)計視差的方法計算了恒星的距離，估計出銀河系直徑位50，000光年，厚度為10，000光年。結論一樣：銀河系是扁平狀的，太陽在中心附近。天文學基礎－星系11銀河系第十一頁，共五十二頁。太陽在銀河系中的位置Shapley(美國，1885-1972):球狀星團的空間分布(1920)

推翻了日心說,500年GlobularCluster：球狀星團人馬座方向天文學基礎－星系12銀河系第十二頁，共五十二頁。Shapley的銀河系模型▲球狀星團是銀河系的子系統(tǒng)。圍繞銀河系中心球對稱分布▲太陽島銀心的距離為16kpc▲銀河系是扁平的，直徑100kpc天文學基礎－星系13銀河系第十三頁，共五十二頁。早期銀河系模型比較Kepteyn1900

Shapley1920天文學基礎－星系14銀河系第十四頁，共五十二頁。早期模型的比較和問題因為都是在可見光觀測，銀河系盤上的塵埃有很大的影響。天文學基礎－星系15銀河系第十五頁，共五十二頁。銀河系基本性質(zhì)尺度：核球：半徑大約3kpc銀盤：半徑大約15kpc銀暈：半徑大約50kpc太陽離銀心大約8kpc物質(zhì)：核球：各種年齡，金屬豐度的恒星和星團，有氣體，塵埃銀盤：比較年輕的恒星，氣體，塵埃疏散星團，旋臂銀暈：年老的恒星，球狀星團天文學基礎－星系16銀河系第十六頁，共五十二頁。銀河系

基本性質(zhì)1。旋臂結構2。自轉曲線3。暗物質(zhì)4。恒星成分5。星團分布6。星際介質(zhì)天文學基礎－星系17銀河系第十七頁，共五十二頁。銀河系的旋臂(SpiralArm)天文學基礎－星系18銀河系第十八頁，共五十二頁。旋臂維持機制:

密度波引力增強天文學基礎－星系19銀河系第十九頁，共五十二頁。銀河系自轉曲線

確定銀河系質(zhì)量“銀盤自轉”–恒星/星云繞轉運動觀測結果:天文學基礎－星系20銀河系第二十頁，共五十二頁。自轉曲線--

可視物質(zhì)Vs.暗物質(zhì)引力效應銀河系幾乎所有可視物質(zhì)都在大約15kpc以內(nèi),如果只有可視物質(zhì),當r>15kpc后,V應下降實際情況:自轉曲線變平觀測結果Keplerianmotion：M：可視物質(zhì)

天文學基礎－星系21銀河系第二十一頁，共五十二頁。其它星系▲許多河外盤星系也有類似情況應有相當數(shù)量的不可見物質(zhì), 以維持高軌道速度天文學基礎－星系22銀河系第二十二頁，共五十二頁。銀河系主要成分之一

－－恒星的運動恒星：所有的恒星都繞銀心運動，較差運動太陽：V=220km/s,r=8.5kpc,P=(2r/V)=2.4億年

太陽誕生以來繞銀河系中心轉~20次旋臂：包含亮O,B型星(大質(zhì)量,年青星),HII星云

英仙臂,人馬臂,獵戶臂,巨尺臂,天鵝臂天文學基礎－星系23銀河系第二十三頁，共五十二頁。銀河系恒星分布星族I(POPI):銀盤上圓軌道運動年輕,金屬含量高星族II(POPII):銀暈里

隨機運動,軌道偏心率大年老,金屬含量低天文學基礎－星系24銀河系第二十四頁，共五十二頁。銀河系主要成分之二

－星團:疏散星團(OC)和球狀星團(GC)球狀星團M22疏散星團M67▲球狀星團(GlobularCluster)

105-7顆恒星組成,結構緊湊,球對稱分布▲疏散星團(OpenCluster)

102-3顆恒星組成結構松散,不規(guī)則分布天文學基礎－星系25銀河系第二十五頁，共五十二頁。星團的空間分布特征GC:分布在銀河系暈中銀心對稱年老恒星組成OC:分布在銀盤上銀面對稱年輕恒星組成天文學基礎－星系26銀河系第二十六頁，共五十二頁。銀河系主要成分之三

－－星際介質(zhì)

恒星之間并不是沒有東西的

存在星際介質(zhì):氣體(99%)和塵埃,磁場,荷電粒子

氣體中:90%H,其它主要是He

1.冷氣體:原子氫(H)或分子氫(H2)

2.熱電離氣體(一般在年輕恒星周圍)(HII區(qū))

恒星的發(fā)源地天文學基礎－星系27銀河系第二十七頁，共五十二頁。1。原子氫HI溫度:100K密度:10--100atoms/cm3.H原子21cm譜線觀測來研究天文學基礎－星系28銀河系第二十八頁，共五十二頁。銀河系HI21cm圖

天文學基礎－星系29銀河系第二十九頁，共五十二頁。2。分子云

▲

H2CO,

NH3,CH,OH,CS,等100多種分子

▲塵埃巨分子云GiantMolecularCloud(GMC): 質(zhì)量:106M⊙直徑:150l.y. 銀河系內(nèi)有幾千個GMC巨分子云內(nèi)部核區(qū): 直徑2-3l.y.溫度~100K 密度~107-109molecules/cm3.

這些區(qū)域是恒星形成開始的地方天文學基礎－星系30銀河系第三十頁，共五十二頁。銀河系HI和分子氫H2的分布HIH2天文學基礎－星系31銀河系第三十一頁，共五十二頁。塵埃(dust)的分布(1%)可見光紅外波段獵戶星云OrionNebula天文學基礎－星系32銀河系第三十二頁，共五十二頁。馬頭星云塵埃的分布天文學基礎－星系33銀河系第三十三頁，共五十二頁。典型的塵埃塵埃形成:恒星演化到紅巨星時,在它的冷的外殼會形成塵埃 然后隨紅巨星星風擴散到星際介質(zhì)中.天文學基礎－星系34銀河系第三十四頁，共五十二頁。塵埃的影響▲

消光extinction星光變暗1/▲

紅化reddening塵埃尺度與波長相當短波被散射,看上去會較紅紅化效應天文學基礎－星系35銀河系第三十五頁，共五十二頁。早晚太陽為什么紅看到藍天看到紅太陽光的散射與波長有關天文學基礎－星系36銀河系第三十六頁，共五十二頁。銀河系星際介質(zhì)主要成分空氣：1019atomscm－3地面實驗室：107atomscm－3天文學基礎－星系37銀河系第三十七頁，共五十二頁。銀河系SummaryGlobularCluster球狀星團OpenCluster疏散星團Bulge核球Halo暈天文學基礎－星系38銀河系第三十八頁，共五十二頁。銀河系Summary天文學基礎－星系39銀河系第三十九頁，共五十二頁。Endofthispart天文學基礎－星系40銀河系第四十頁，共五十二頁。太陽在宇宙中的位置天文學基礎－星系41銀河系第四十一頁，共五十二頁。1.太陽附近10光年內(nèi)太陽最近的天體4.22光年10光年銀河系中心方向天文學基礎－星系42銀河系第四十二頁，共五十二頁。2.太陽附近250光年銀河系中心方向太陽天文學基礎－星系43銀河系第四十三頁，共五十二頁。3.太陽附近5000光年銀河系中心方向太陽在獵戶座旋臂上人馬座旋臂獵戶座旋臂英仙座旋臂天文學基礎－星系44銀河系第四十四頁，共五十二頁。4.太陽在銀河系中的位置，離中心3萬光年10萬光年銀河系中心太陽天文學基礎－星系45銀河系第四十五頁，共五十二頁。太陽所在的星系叫銀河系銀河系光學波段圖大麥哲倫云小麥哲倫云銀河系中像太陽一樣的恒星大約有1000多億顆，人肉眼可見的大約只有6000顆恒星太陽銀河系中心距離3萬光年

天文學基礎－星系46銀河系第四十六頁，共五十二頁。5.銀河系附近衛(wèi)星星系，50萬光年太陽大麥哲倫云人馬座矮星系小麥哲倫云銀河系天文學基礎－星系47銀河系第四十七頁，共五十二頁。6.本地星系群，500萬光年仙女星系銀河系銀河系和仙女星系是本星系群中兩個最大的旋渦星系天文學基礎－星系48銀河系第四十八頁，共五十二頁。7.銀河系附近1億光年室女座超星系團本星系群天文學基礎－星系49銀河系第四十九頁，共五十二頁。8.銀河系附近超星系團，10億光年室女座超星系團天文學基礎－星系50銀河系第五十頁，共五十二頁。9.觀測宇宙目前發(fā)現(xiàn)的最遠天體：137億光年

半徑1