4.第二章 银河系和河外星系

推论
（3）一般认为脉冲星就是中子星
七、恒星的演化模式： 星际气体 （在自引力的作用下收缩聚合） 原始星 (中心温度达到700万度热核反应开始)
主序星
Байду номын сангаас
(中心以氢氦核反应为主)
内部氢燃料耗尽,外部氢氦核反应开始 红巨星 内缩外胀,中心温压升高 1亿度氦碳 6亿度碳铁 M☆＜1.4 M⊙ M☆＞1.4 M⊙ 白矮星 超新星爆发 M☆=1.4~2 M⊙ M☆＞2 M⊙
第二章 银河系和河外星系
第一节 恒星世界 第二节 银河系
第三节 河外星系
第四节 活动星系
第五节 星云
第六节 星系团和总星系 第七节 星系的起源与起源 第八节 宇宙的起源
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赫罗图——以恒星的绝对星等作纵坐标，表面温度作 横坐标的点聚图。（19-20） 恒星赫罗图
恒 星 绝 对 星 等 红巨星 序 星 主 矮星 恒星表面温度
六、恒星的多样性
1、变星和新星（爆发变星） （1）变星——在短时间内亮度发生变化的恒星。 可分为: ①交食变星——物理双星（周期10天左右） ②物理变星——膨胀收缩（几小时到几年）
在大麦哲伦星云中 爆发的超新星1987A
1987A距离我 们15万光年
红 超 巨 星
心宿二
球状星团M4
古老星团的红巨星和白矮星
天狼星
天狼星伴
天狼星及其伴星的X光照片
1929年哈勃发现 ——星系光谱 红移量与距离成正比。
第二节 银河系
一、质量与组成：约为1400亿个太阳 人马座 质量（可视质量） 二、结构与尺度：由核球和四条旋臂组成的典型旋涡状星系； 银盘直径10光年厚度6千光年，核球1.6万光年。 三、太阳在银河系位置的判断： 星云占10% 恒星占90%
（六）总星系：目前人类观测到的全部星系 总星系
总数:10亿个星系 尺度:250亿 光年
第三次出现206265”
三、恒星的运动
1、恒星运动速度（V）的分解： → 指向地球为负 V视 背向地球为正 2、恒星的自行和切向速度： ①自行（μ）——由于恒星长期定向 弧度/年 运动产生的角位移。单位 角秒/年 →

→
→ ★ → V切 V视
V = V视 + V切
→
→
μ
d
☆ →
V
例如：巴纳德μ=10.3″/年 ; 开普坦μ=8.8″/年
银河系的结构
银 河 旋涡状星系 —侧视
核球1.3万光年
银晕
太阳
2.4万光年
6千光年
银盘直径10万光年
银河系—最新推测的形状
美国威斯康星州的两名天文学
家经过6年研究2005年宣布：
最新结论———银河系的核心
是一条由恒星组成的、角度倾斜 的“星棒”。
科学家们形容说，银河系的银
核部分呈细棒状，由生成年数较 久远的恒星组成的，长度约为 2.7万光年。
黄白 黄
温度 （K） 代表
7500 6000 4500 3000
参宿 大熊 天琴 仙后 太阳 金牛 猎户 三 η α β α α
五、恒星的亮度与光度
1、亮度的定义（E）——天体的明亮程度（视亮度）。 2、光度的定义——恒星的发光强度。 3、星等——天体亮度或光度的等级。 ①视星等（亮度等级m）——古人将肉眼可见的恒星分为六等 （最亮的15颗定为1等，最暗的定为6等）。
（2）新星——在可见光波段首次测到且亮度在几天内增加 九个星等以上的恒星。（增亮2.1259=4000倍）
（3）超新星——亮度变幅超过17个星等的新星。 （增亮2.12517=1亿倍） 2、巨星与矮星 （1）红巨星：光度大、表温低、体积大、密度小的恒星。 （2）白矮星：光度小、表温高、体积小、密度大的恒星。
V视=
。 λ。静止光源某谱线的波长（A ） 。
λ 运动光源该谱线的波长（A）
当λ＞λ。称红移（恒星背离我们运动）V视 ＞0 λ＜λ。称紫移（恒星向着我们运动）V视 ＜ 0 4、根据塞曼效应证认恒星的磁场
当
Oh Be A Fine Girl Kiss Mi
光谱型
O
蓝 3-5 万
B
A
F
G
K
橙
M
红
颜色
蓝白 白 2万 1万
一、恒星含义和一般性状
二、恒星的周年视差与距离 三、恒星的运动 四、恒星的光谱信息 五、恒星的亮度与光度
六、恒星的多样性
七、恒星的演化模式
一、恒星含义和一般性状
1、恒星的定义——宇宙间由炽热气体组成，能自行发光的球状 或类球状天体。
2、恒星的成分： H（71%），He（27 %）其它（2 %） 3、恒星的直径: 为10-5—1800 D⊙ （太阳直径=140万km）
（注：上式为单纯物镜拍照时适用） 1弧度=360°/2π=57.3°=3438’=206265”
案例：如物镜F=2400mm 则α″=86″/mm
第二次出现206265”
3、弧度制：
弧度定义式： 当：L
L θ r
θ=L/r (无量纲）
= r 时→ θ=1（弧度） rπ/r =2π （弧度）
② V 的求算:

→ =166 km/s 结果得： 巴纳德 → =90 km /s ; 开普坦 V切 V切
中国的天文学家僧一行发现古代星 → 图的个别恒星位置有较大出入；英国的 μ恒星的自行（弧度/年） V切 = μd 天文学家哈雷发现 :天狼星、南河三、 d 为星地距离 大角的自行。
红移 λ＞ λ。 ）Girl ——恒星背离我们运动 Oh Be（ A Fine Kiss Mi
脉冲星是在 1967年10月由英国剑桥大学休尹、 2、巨星与矮星 贝尔发现，至今已测到380多颗，均为河内 3、中子星与脉冲星 星体，距离为100—2万秒差距不等。 （1）中子星——由中子组成的致密星体（30年代由郎道、 奥本海墨预言存在的天体）。
1、变星和新星
（2）脉冲星（PSR）——在无线电波段具有极短周期脉冲 辐射的恒星。 ①脉冲周期很短（0.03—4.3秒不等)。 观测特点 ②脉冲周期非常稳定（年变幅10-6—10-11 ） ③有稳定的平均脉冲轮廓（多为单峰或双峰型） ④有极强的磁场（磁感强度108 T特斯拉） ⑤高速自转（周期=0.03—4.3秒）形成磁脉冲 ⑥直径很小（15公里）密度很大（1014）
五、银河系对地球宇宙环境的影响
第三节—第六节（略）
天体系统

分为：三合星、四合星、五合 其中质量大的叫主星，质量小 分为：疏散星团、球状星团， 星、六合星 …….等。 的叫伴星。 两大类。
（一）天体系统的含义
不同质量规模的天体环绕其公共质心旋转的物理系统。
（二）双星、聚星与星团
1、双星：由两颗有物理联系的恒星组成的天体系统。 2、聚星：十颗以内有物理联系的恒星组成天体系统。 小行星双星系统 3、星团：十颗以上有物理联系的恒星组成天体系统。
这根“星棒”的长度比原先预
期的要长7000光年。
第二节 银河系
三、太阳在银河系位置的判断：
①银河——是银河系的日心（地心）天球投影。
②银河的亮度差异 冬至点附近最亮（人马座）银心方向 夏至点附近最暗（双子座）
③由此推断太阳偏离银心约为三万光年。
四、银河系的运动——方向：麒麟座；速度：214km/s ①太阳绕银心公转：周期2.5亿年;速度250km/s;方向天鹅座 ②太阳相对附近恒星的运动 方向：武仙座 速度：20km/s
（三）星系



质量: 由十亿到几千亿颗恒星组成 。 尺度：直径为几千到几十万光年 。 形态：不规则状、透镜状、椭圆状、 棒旋状、旋涡状。 16.5小时绕转一周 ——星系越远退行速度越大。 运动：从星系光谱红移推断
+
（四）星系群：由几十到几百个星系组成。 （典型尺度50万光年）
（五）星系团： 由几百到几千个星系组成。 （尺度1500万光年）
360°=2 1
弧度= 360°/2 π=（57.2958)°
= (57.2958×60)′
= (57.2958×60 ×60)″
即:
1 弧度= 206265″
或:
1″=1/206265(弧度)
☆ 恒星
☆ 3 、恒星的视差测距 ☆ 二、恒星的周年视差与距离（168） ☆ Dπ （100PC内适用） 1、恒星的周年视差：是指地球轨道半径（A）对于 ∵ D=206265A/π″ 地 某恒星的最大张角（ π）叫该恒星的周年视差。 ⊙ A ★ ∴D=1/π″（秒差距 ） 日 比邻星π=0.76″ 2、天文距离： 该恒星周年视差为:π=0.6″ πkm=1(A) ①天文单位（A）——日地平均距离≈1.496亿 该恒星的距离则为 :≈94605亿km ②光年—— 光一年通过的路程 。 。 。 D=1/1 π″=1 / 0.6=1.666 秒差距 光年= 63240天文单位 半年前 现在 迭加后 ③秒差距(PC )——周年视差（ π）为一角秒的恒星与太阳的距 ★ ★ ★ 离（D）定义为一秒差距。 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★★ + = 1.2″ 当π角很小时,π角所对的弧与弦近似相等。 于是有： π（弧度）=A/D ；将弧度化为角秒得： π″=206265A/D ；或：D=206265A/π″ 因为：目前大型望远镜的分辨 当π为1角秒时有： 率百分之一个角秒。 D=206265A=1秒差距（PC）=3.2616光年

例如：红巨星103 D⊙；白矮星 10-2 D⊙；中子星 10-5 D⊙ 。
4、恒星的质量: 为7%M⊙—120 M⊙ （ M⊙太阳质量） 5、恒星的密度: 太阳1.4； 中子星1014；矮星107；巨星10-6
第一次出现206265”
2、望远镜的放大倍率（G） F 定义式： G = f
3、照相底片比例尺（α″） 定义α″：底片上每毫米对应天体张角的角秒数。 定义式： α″=206265/F （F的单位为mm）
星际物质
中子星 1014g/cm3
黑洞 1015g/cm3
按恒星演化的推断一些星团已有250亿岁
红 超 巨 星
红 超 巨 星
心宿二
红 超 巨 星
心宿二
球状星团M4
蓝 超 巨 星
天津四
参宿七
蓝 超 巨 星
从蓝超巨星喷发的“星风”
白 矮 星
仙后座超新 星爆炸残骸
中子星
中 子 星
两颗中子星碰撞 发生剧烈的爆炸 超新星爆发后形成的中子星 和爆发残骸
http://t.cn/h6UxPR
• 百度视频搜索： • 宇宙解码1第1集：恒星
http://v.youku.com/v_show/id_XNDA0ODUzOTc2.html
• 宇宙解码1第2集：黑洞 • 宇宙解码1第3集：大爆炸 • 宇宙解码1第4集：星系 • 宇宙解码1第5集：太阳系
第一节 恒星世界

望远镜可见15等星； 照相术可现23等星。 太阳m=-26.7等； 天狼星m=-1.45等； 满月m=-12.7等。
② 绝对星等（光度等级M）——在距离某恒星10秒差距时所测 的视星等叫该恒星的绝对星等。

太阳M=4.9等; 天狼星M=1.4等; 满月M→不存在!
4、恒星的光度与表面温度关系：
五、银河系对地球宇宙环境的影响 • 地球大冰期成因探讨（50-52）
• 地球轨道的扩张是太阳系在运行到离银心较远的部位，太
阳绕银心公转的周期是2.5～3亿年，在一个周期中，太阳
系远离银心一次，可形成一次大冰期，而地球上已经发生 的三次大冰期——震旦纪大冰期、晚古生代大冰期和第四 纪大冰期的间隔也正好是2.5～3亿年，两者吻合。
92~98年银河系中心 的恒星的高速运动
新星爆发——形成美丽的 “太空玫瑰”
白矮星
白 矮 星
新星爆发——的星云残骸
新星爆发形成的沙漏星云
白矮星
超新星爆发——含苞欲 放的花
中子星
超新星爆发——蟹状星云（M 1）
1973—2001年的变化
中子星
M1位于金牛座，1054年 爆发，直径3光年，距离 我们4000光年。
四、恒星的光谱信息
静止光源λ 。 多普勒效应 ——由于波源与观察者之间 1、根据恒星光谱的峰值波长（能量 λ ）推算其表面温度 T： E 固体、液体发光为连续光谱 m 。 的相对运动导致观测波长改变的现象。 λm小 7 2.9×10 A T= ———— 紫移（λ＜λ。 ）——恒星向着我们运动 λm大 λm λm单位（A）；T单位（K） 气体发光为明线光谱 H 光谱 …. 2、根据恒星的光谱线 ☆ ★ ★ λ 0 f0 证认其物质成分。 波长λ He 光谱 3、根据多普勒效应测 光速 定恒星的视向速度 O B A F G K M → （λ-λ。）C λ。