天体物理学史
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• 图12－12 彭齐亚斯（右）与威尔逊站在他们(tā men)的天线旁
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• 图12－14 COBE取得(qǔdé)的数据与黑体谱在0.1％内相符 （×号为测量数据，曲线为理论预计）
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• 图12－15 COBE得到的背景(bèijǐng)辐射图
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脉冲星的发现 (fāxiàn)
• 并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。 • 安东尼·休伊什教授本人也因脉冲星的发现 • 而荣获1974年的诺贝尔物理学奖， • 尽管人们对贝尔小姐未能获奖而颇有微词。
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• 图12－17 休伊什在做实验(shíyàn)
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• 图12－18 1967年11月28日从射电源CP1919第一次观测到周期性的脉冲(màichōng)信号
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• 1965年，美国新泽西州贝尔实验室的两位无线电工程 师阿尔诺彭齐亚斯和罗伯特威尔逊却十分意外(yìwài) 地发现了这种宇宙辐射场，当时他们正在为跟踪一颗 卫星而校准一具很灵敏的无线电天线
• 图12－11 贝尔实验室的射电望远镜喇叭形天线(tiānxiàn)
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• 1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺彭齐亚斯和罗 伯特威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接受 “回声”卫星(wèixīng)信号。为了检测这台天线的噪 音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。他们发 现，在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯 号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的 变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。
• 图12－8 1929年伽莫夫（右）和考克饶夫在一起(yīqǐ)
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宇宙背景(bèijǐng)辐射 的发现
• 1948年美国科学家阿尔弗和赫尔曼预言，宇宙大爆炸 产生的残系辐射，由于宇宙的膨胀和冷却，如今它所 具有的温度约为绝对零度(juéduìlíngdù)以上5开，或 者说5K(绝对零度(juéduìlíngdù)等于摄氏零下273.15 度，即-273℃)。但是他们的预言并未引起人们的普遍 重视。
• 图12－27 威尔金森微波(wēibō)各向异性探 测器
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• 图12－28 斯隆数字(shùzì)太空勘测望远镜
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• 图12－29 2003年，从WMAP获得的宇宙(yǔzhòu)婴儿时期图像（读者可以与图12－15 比较）
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• 图12－30 宇宙学和粒子物理学原来(yuánlái)是
1655-1656年惠更斯发现土星(tǔxīng)的“耳朵”是一些光 并发现猎户座星云
哈雷发现恒星自行和哈雷彗星
18世纪末，W.赫谢尔创立了恒星天文学
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图
片
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(zǒuxiàng)
成 熟
天
体
物
十 九 世 纪
理 学 由 孕 育
得益于
走
向
三种 (sān zhǒnɡ) 物理学 方法
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1 光度学 2 分光学(guāngxué) 3 照相术
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• 图12－19 脉冲星沿磁轴方向射出的辐射束，象探照灯一样(yīyàng)迅速扫过空间
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• 图12-20 赫尔斯正在(zhèngzài)用计算机巡查脉冲星
精品文档• 图12－21 从源自冲(màichōng)双星发射出引力波
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黑洞的产生过程类似于中子 星的产生过程；恒星的核心 在自身重量的作用(zuòyòng) 下迅速地收缩，发生强力爆 炸。当核心中所有的物质都 变成中子时收缩过程立即停 止，被压缩成一个密实的星 球。但在黑洞情况下，由于 恒星核心的质量大到使收缩 过程无休止地进行下去，中 子本身在挤压引力自身的吸 引下被碾为粉末，剩下来的 是一个密度高到难以想象的 物质。任何靠近它的物体都 会被它吸进去，黑洞就变得 像真空吸尘器一样
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1865
(pāishè)
拉 塞 佛
年 拍 摄
的 月 球 照 片
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匹克林谱系(pǔxì) 之谜
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n2 3646.1 n2 16
人们(rén men)称以上这个谱系为匹克林谱系
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1884年，巴尔末提出了氢光谱的公式
1913年玻尔提出氢原子的定态跃迁原子模型，遇到了 匹克林谱系的困扰
方温度略高，在相反的方向温度略 低，人们认为这是由银河系运动带 来的多普勒效应所引起的。
• 图12－24 哈勃太空(tàikōng)望远镜
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• 图12－25 日美高级宇宙及天体(tiāntǐ)物理卫星
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弗里兹·扎维奇发现，大型星系 团中的星系具有极高的运动速 度，除非星系团的质量是根据 其中恒星数量计算所得到的值 的100倍以上，否则星系团根 本无法束缚住这些星系。之后 几十年的观测分析(fēnxī)证实 了这一点。尽管对暗物质的性 质仍然一无所知，但是到了80 年代，占宇宙能量密度大约 20%的暗物质以被广为接受了
• 图12－26 哈勃和他观测 (guāncè)的天体（Physics Today 1999年5月号封面）
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宇宙学中，暗能量是某些 人的猜想，指一种充溢空 间的、具有负压强的能量。 按照相对论，这种负压强 在长距离类似于一种反引 力。如今，这个猜想是解 释宇宙加速膨胀和宇宙中 失落物质(wùzhì)等问题 的一个最流行的方案。
里德伯肯定了他们是氢的光谱
1913年9月初发表(fābiǎo)的伊万士氢谱结果支持波尔理论
匹克林谱系之谜被解开
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恒星演化理论(lǐlùn)的建 立
提出太阳的反应能源 主要来自4个氢核聚 变变为氢核的过程 (guòchéng)，称为pp反应。提出了碳循 环
• 图12－7 贝特
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1956年伽莫夫发表了 “膨胀(péng zhàng) 宇宙的物理学”描 述从原始高密状态 和膨胀(péng zhàng) 地概貌
天天体体(t(itāiānntǐt)ǐ物)物理理学的发 学发展
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天体(tiāntǐ) 物理学 的兴起
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公元前129年 古希腊天文学家喜帕恰斯 目测恒星(héngxīng)亮度 并根据亮度把恒星 (héngxīng)划分为六个等 级
这可以说是最早的光度学 测量
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1609年伽利略第一次使用光学望远镜观测天体， 绘制月面图 记录大量木星卫星的运动资料 发现了土星(tǔxīng)的“耳朵”·太阳黑子·太阳的自转
相通的
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• 贝尔检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号，它们的 周期十分稳定，为1.337秒。起初她 以为这是外星人“小绿人（LGM）”发来的 信号，但在接下来不到半年的时间里，又陆陆续续发现了数个这样的脉冲信号。 后来人们确认这是一类新的天体，并把它命名(mìng míng)为脉冲星(Pulsar，又称 波霎)。脉冲星与类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子一道，
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• 图12－22 黑洞(hēidòng)示意图
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后来人们在不同波段上对微波背景 辐射做了大量的测量和详细的研究， 发现它在一个相当宽的波段范围内 良地符合黑体辐射谱，对应温度大
约2.7K（近3K）并且在整个天空 上是高度各向同性的，只是具有 一个微小的偶极各向异性：在赤 经11.3±0.1 h，赤纬4±2°的地
• 图12－12 彭齐亚斯（右）与威尔逊站在他们(tā men)的天线旁
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• 图12－14 COBE取得(qǔdé)的数据与黑体谱在0.1％内相符 （×号为测量数据，曲线为理论预计）
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• 图12－15 COBE得到的背景(bèijǐng)辐射图
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脉冲星的发现 (fāxiàn)
• 并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。 • 安东尼·休伊什教授本人也因脉冲星的发现 • 而荣获1974年的诺贝尔物理学奖， • 尽管人们对贝尔小姐未能获奖而颇有微词。
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• 图12－17 休伊什在做实验(shíyàn)
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• 图12－18 1967年11月28日从射电源CP1919第一次观测到周期性的脉冲(màichōng)信号
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• 1965年，美国新泽西州贝尔实验室的两位无线电工程 师阿尔诺彭齐亚斯和罗伯特威尔逊却十分意外(yìwài) 地发现了这种宇宙辐射场，当时他们正在为跟踪一颗 卫星而校准一具很灵敏的无线电天线
• 图12－11 贝尔实验室的射电望远镜喇叭形天线(tiānxiàn)
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• 1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺彭齐亚斯和罗 伯特威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接受 “回声”卫星(wèixīng)信号。为了检测这台天线的噪 音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。他们发 现，在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯 号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的 变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。
• 图12－8 1929年伽莫夫（右）和考克饶夫在一起(yīqǐ)
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宇宙背景(bèijǐng)辐射 的发现
• 1948年美国科学家阿尔弗和赫尔曼预言，宇宙大爆炸 产生的残系辐射，由于宇宙的膨胀和冷却，如今它所 具有的温度约为绝对零度(juéduìlíngdù)以上5开，或 者说5K(绝对零度(juéduìlíngdù)等于摄氏零下273.15 度，即-273℃)。但是他们的预言并未引起人们的普遍 重视。
• 图12－27 威尔金森微波(wēibō)各向异性探 测器
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• 图12－28 斯隆数字(shùzì)太空勘测望远镜
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• 图12－29 2003年，从WMAP获得的宇宙(yǔzhòu)婴儿时期图像（读者可以与图12－15 比较）
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• 图12－30 宇宙学和粒子物理学原来(yuánlái)是
1655-1656年惠更斯发现土星(tǔxīng)的“耳朵”是一些光 并发现猎户座星云
哈雷发现恒星自行和哈雷彗星
18世纪末，W.赫谢尔创立了恒星天文学
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图
片
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(zǒuxiàng)
成 熟
天
体
物
十 九 世 纪
理 学 由 孕 育
得益于
走
向
三种 (sān zhǒnɡ) 物理学 方法
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1 光度学 2 分光学(guāngxué) 3 照相术
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• 图12－19 脉冲星沿磁轴方向射出的辐射束，象探照灯一样(yīyàng)迅速扫过空间
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• 图12-20 赫尔斯正在(zhèngzài)用计算机巡查脉冲星
精品文档• 图12－21 从源自冲(màichōng)双星发射出引力波
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黑洞的产生过程类似于中子 星的产生过程；恒星的核心 在自身重量的作用(zuòyòng) 下迅速地收缩，发生强力爆 炸。当核心中所有的物质都 变成中子时收缩过程立即停 止，被压缩成一个密实的星 球。但在黑洞情况下，由于 恒星核心的质量大到使收缩 过程无休止地进行下去，中 子本身在挤压引力自身的吸 引下被碾为粉末，剩下来的 是一个密度高到难以想象的 物质。任何靠近它的物体都 会被它吸进去，黑洞就变得 像真空吸尘器一样
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1865
(pāishè)
拉 塞 佛
年 拍 摄
的 月 球 照 片
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匹克林谱系(pǔxì) 之谜
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n2 3646.1 n2 16
人们(rén men)称以上这个谱系为匹克林谱系
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1884年，巴尔末提出了氢光谱的公式
1913年玻尔提出氢原子的定态跃迁原子模型，遇到了 匹克林谱系的困扰
方温度略高，在相反的方向温度略 低，人们认为这是由银河系运动带 来的多普勒效应所引起的。
• 图12－24 哈勃太空(tàikōng)望远镜
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• 图12－25 日美高级宇宙及天体(tiāntǐ)物理卫星
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弗里兹·扎维奇发现，大型星系 团中的星系具有极高的运动速 度，除非星系团的质量是根据 其中恒星数量计算所得到的值 的100倍以上，否则星系团根 本无法束缚住这些星系。之后 几十年的观测分析(fēnxī)证实 了这一点。尽管对暗物质的性 质仍然一无所知，但是到了80 年代，占宇宙能量密度大约 20%的暗物质以被广为接受了
• 图12－26 哈勃和他观测 (guāncè)的天体（Physics Today 1999年5月号封面）
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宇宙学中，暗能量是某些 人的猜想，指一种充溢空 间的、具有负压强的能量。 按照相对论，这种负压强 在长距离类似于一种反引 力。如今，这个猜想是解 释宇宙加速膨胀和宇宙中 失落物质(wùzhì)等问题 的一个最流行的方案。
里德伯肯定了他们是氢的光谱
1913年9月初发表(fābiǎo)的伊万士氢谱结果支持波尔理论
匹克林谱系之谜被解开
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恒星演化理论(lǐlùn)的建 立
提出太阳的反应能源 主要来自4个氢核聚 变变为氢核的过程 (guòchéng)，称为pp反应。提出了碳循 环
• 图12－7 贝特
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1956年伽莫夫发表了 “膨胀(péng zhàng) 宇宙的物理学”描 述从原始高密状态 和膨胀(péng zhàng) 地概貌
天天体体(t(itāiānntǐt)ǐ物)物理理学的发 学发展
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天体(tiāntǐ) 物理学 的兴起
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公元前129年 古希腊天文学家喜帕恰斯 目测恒星(héngxīng)亮度 并根据亮度把恒星 (héngxīng)划分为六个等 级
这可以说是最早的光度学 测量
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1609年伽利略第一次使用光学望远镜观测天体， 绘制月面图 记录大量木星卫星的运动资料 发现了土星(tǔxīng)的“耳朵”·太阳黑子·太阳的自转
相通的
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• 贝尔检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号，它们的 周期十分稳定，为1.337秒。起初她 以为这是外星人“小绿人（LGM）”发来的 信号，但在接下来不到半年的时间里，又陆陆续续发现了数个这样的脉冲信号。 后来人们确认这是一类新的天体，并把它命名(mìng míng)为脉冲星(Pulsar，又称 波霎)。脉冲星与类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子一道，
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• 图12－22 黑洞(hēidòng)示意图
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后来人们在不同波段上对微波背景 辐射做了大量的测量和详细的研究， 发现它在一个相当宽的波段范围内 良地符合黑体辐射谱，对应温度大
约2.7K（近3K）并且在整个天空 上是高度各向同性的，只是具有 一个微小的偶极各向异性：在赤 经11.3±0.1 h，赤纬4±2°的地