第四篇 银河系和河外星系2(河外星系)资料
银河系与河外星系
• 星系的中心凸出部分,是一个很亮的球状,直径约为两万光年,厚一万光年,这个区域由高密度的恒星组成,主要是年龄 大约在一百亿年以上老年的红色恒星,很多证据表明,在中心区域存在着一个巨大的黑洞,星系核的活动十分剧烈.
• 晕轮部分: • 银河晕轮弥散在银盘周围的一个球型区域内,银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低,分布着一些由老年 恒星组成的球状星团,有人认为,在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区,称为银冕,银冕至少延伸到距 银心一百千秒差距或三十二万光年远处. • 银河系在天空上的投影像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样，所以古称银河或天河，一年四季都可以看到银河， 只不过夏秋之交看到了银河最明亮壮观的部分。
制作人：林益帆
银河系
• 银河系是太阳系所在的星系，包括1000到4000亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类 型的星际气体和星际尘埃。银河系本体直径约为120,000光年（不考虑银晕），中心厚度约 为12,000光年。银河系总质量是太阳的2100亿倍（2015年的计算结果，误差率20%）。 • 银河系是棒旋星系，具有巨大的盘面结构，由明亮密集的核心、两条主要的旋臂和两条未 形成的旋臂组成，旋臂相距4500光年。太阳位于银河一个支臂猎户臂上，至银河中心的距 离大约是26,000光年。
银河系
• 银河系大约包含两千亿颗星体,其中约一千亿颗恒星——我们的太阳就是其中之一.它是一个典型螺旋状恒星系,直径 约为十万光年,太阳距离银河中心约二万八千光年.银河系有三个主要组成部分：银盘、银核和晕轮.
• 银盘:
• 银盘是星系的主体,直径约为八万光年,中间部分厚度大约六千光年,太阳附近银盘的厚度大约为三千光年,银盘主要 是由四条巨大的旋臂环绕组成,它是由无数的蓝色恒星组成的,太阳就位于人马座臂和英仙座臂之间的猎户座臂上, 距离银心两万八千光年或者８、５千秒差距.旋臂的形成与银河系创生时期的星系核的活动有关系. • 中央凸起部分:
银河系的资料
银河系的发现经历了漫长的过程。
望远镜发明后，伽利略首先用望远镜银河系观测银河系，发现银河系由恒星组成；而后，T.赖特、I.康德、J.H.朗伯等认为，银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。
18世纪后期，F.W.赫歇尔用自制的反射望远镜开始恒星计数的观测，以确定恒星系统的结构和大小，他断言恒星系统呈扁盘状，太阳离盘中心不远。
他去世后，其子J.F.赫歇尔继承父业，继续进行深入研究，把恒星计数的工作扩展到南天。
[1]20世纪初，天文学家把以银河为表观现象的恒星系统称为银河系。
J.C.卡普坦应用统计视差的方法测定恒星的平均距离，结合恒星计数，得出了一个银河系模型。
在这个模型里，太阳居银河系结构图中，银河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距。
H.沙普利应用造父变星的周光关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。
他提出的模型是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在中心。
沙普利得出，银河系直径80千秒差距，太阳离银心20千秒差距，这些数值太大，因为沙普利在计算距离时未计入星际消光。
20世纪20年代，银河系自转被发现以后，沙普利的银河系模型得到公认。
银河系是一个巨型棒旋星系（漩涡星系的一种），Sb型，共有4条旋臂。
包含一、二千亿颗恒星。
银河系整体作较差自转，太阳处自转速度约220千米/秒，太阳绕银心运转一周约2.5亿年。
银河系的目视绝对星等为－20.5等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。
这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。
关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年。
而科学界认为宇宙大爆炸大约发生137亿年前。
另一说法，银河直径约为8万光年。
编辑本段年龄推测根据已知长寿命放射性核的衰变时间（即半衰期），从某些放射性中子俘获元素的丰度数据可以测定银河系中最年老恒星的年龄，从而定出银河系的年龄。
银河系及河外星系
银河系及河外星系一、课程标准●描述地球所处宇宙环境，运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。
（1）标准解读地球所处的宇宙环境是指以地球为中心的宇宙环境，可以从宏观和微观两个层面理解。
宏观层面上是指地球在天体系统中所处的位置，即地月系—太阳系—银河系—总星系；微观层面上是指地球在太阳系中所处的位置。
了解地球所处的宇宙环境，目的不是要系统学习天文知识，而是要为认识地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星打基础。
在太阳系九大行星中，从质量、体积、运动等方面看，地球只是其中的普通一员，但是，存在生命尤其是高级智慧生命又使地球成为太阳系中特殊的一员。
很显然，地球上为什么适宜于生命生存和繁衍是本条“标准”的重点要求。
从本条“标准”的设计来看，说明地球上存在生命的原因，不仅要从地球自身条件和行星际空间条件分析，还要从恒星际空间条件分析。
“标准”将地球的特殊性限定在太阳系范围之内，隐含着在太阳系之外可能有存在生命的星球。
实际上，人类一直在为寻找“外星人”而努力，目前已在太阳系之外发现了几十颗可能会有生命的行星。
根据本条“标准”的要求，学生在分析地球的普通性和特殊性时，要会运用有关资料加以说明。
这些资料如太阳系九大行星的比较数据、地球在太阳系中的位置图、地球本身的条件等。
（2）教学重点•地球上为什么适宜于生命存在和繁衍。
（3）教学目标•能用自己绘制的示意图说明地球所处的宇宙环境；•能选用一定的资料（数据、图表等）说明地球行星的普通性与特殊性；•在地外生命存在的可能性探讨活动中，能运用自己搜集的资料，表达自己的观点；•尝试运用已学知识，写一段文字，表达宇宙环境认识方面的一个观点。
（4）教学方法•小组讨论法、图表分析法、比较分析法二、知识结构认识过程人三、教学过程一、人们对宇宙的认识（板书）【引导、讲解】人们对宇宙的认识经历了一个漫长的历史时期。
在人类发展的初期，由于人们的活动范围狭小，往往凭自己的直觉认识世界，看到眼前的地面是平的，就以为整个大地也是平的，并把天空看做是好像倒扣在平坦大地上的一口巨大的锅，于是，便有了“天圆地方”的说法。
河外星系的概念
河外星系的概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊那神秘又遥远的河外星系呀！你说这宇宙就像一个超级大的神秘宝库，而河外星系呢，就是宝库里那些闪闪发光、让人好奇不已的宝贝。
咱生活的银河系已经够大够神奇了吧，但河外星系那可是多得像天上的星星一样数都数不过来。
你想想，在那无尽的黑暗中，有着一个个如同梦幻般的河外星系。
有的可能像一个大大的圆盘，里面装满了数不清的星星；有的也许像一条长长的飘带，星星们就像镶嵌在上面的宝石。
这不就跟咱地球上的各种美丽风景一样嘛，只不过它们是在宇宙这个超级大舞台上。
河外星系离我们那叫一个远啊，远到我们都难以想象。
就好像你站在这头，而它们在超级超级远的那头，远到让你觉得怎么努力都够不着。
可这并不妨碍我们对它们的好奇和向往呀！我们通过望远镜去窥探它们的模样，就好像在偷偷看一个神秘的宝藏。
有时候我就想啊，那些河外星系里会不会也有像我们地球一样的星球呢？说不定上面也有一群“小伙伴”在好奇地看着我们呢！这多有意思呀！而且河外星系的种类也是五花八门的，有椭圆的、螺旋的，还有各种奇奇怪怪形状的。
这就好比地球上的动物，有老虎、狮子这样凶猛的，也有兔子、小鸟这样可爱的。
咱对河外星系的了解其实还只是冰山一角呢。
这就像是一个巨大的谜团，等着我们一点点去解开。
我们不断地探索、研究，希望能发现更多关于它们的秘密。
每次有新的发现，不就跟找到了宝藏的钥匙一样让人兴奋嘛！咱普通人虽然不能像科学家那样去深入研究河外星系，但这并不妨碍我们去想象呀！我们可以在脑子里构想出各种奇妙的场景，把河外星系想象成任何我们想要的样子。
这也是一种乐趣呀，不是吗？河外星系就是宇宙送给我们的一份神秘大礼，虽然它远在天边，但却能让我们的思绪尽情地遨游。
我们可以尽情地去探索、去想象，让自己沉浸在宇宙的奇妙之中。
所以呀，别小瞧了这些遥远的河外星系，它们可有着无穷的魅力等着我们去发现呢！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
河外星系
河外星系
河外星系，简称为星系，是位于银河 系之外、由几十亿至几千亿颗恒星、星云 和星际物质组成的天体系统。目前已发现 大约10亿个河外星系。
分类
• 椭圆星系：外形呈正圆形或椭圆形，中心亮， 边缘渐暗。 太阳系所处的银河系系是一个旋涡星系，主 要由质量和年龄不尽相同的数以千亿计的恒星和 星际介质（气体和尘埃）所组成。 在椭圆星系中，比E7型更扁的并开始出现旋 涡特征的星系，被称为透视星系。 不规则星系：外形不规则,没有明显的核和旋 臂,没有盘状对称结构或者看不形呈正圆形或椭圆形，中心 亮，边缘渐暗。它没有或仅有少量气体和尘埃， 辐射大部分来自红巨星，缺乏热的亮恒星，颜 色一般偏红，没有主导的绕轴自转，像蜂群那 样成员星在各自轨道上绕中心转动，没有漩涡 结构。
透视星系，它是比E7型更扁的并开始出现漩 涡特征的星系。透镜星系是椭圆星系向旋涡星系 或者椭圆星系向棒旋星系的过渡时的一种过度型 星系。
椭圆星系，外形呈正圆形或椭圆形，中心亮，边缘渐 暗。它没有或仅有少量气体和尘埃，辐射大部分来自红巨 星，缺乏热的亮恒星，颜色一般偏红，没有主导的绕轴自 转，像蜂群那样成员星在各自轨道上绕中心转动，没有漩 涡结构。
不规则星系，外形不规则，没有明显 的核和旋臂，没有盘状对称结构或者看不 出有旋转对称性的星系。
河外星系简介
刘毓 曹欣欣 徐智雄 张诗尧 150441116 151041402 150440330 150440334
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星系概述
目 录
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河外星系概述
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3
河外星系中的重要星系
ONE
星系概述
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星系概述
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星系（英语：galaxy）〃或译为银河〃源自于希 腊语的“γαλαξίας”（galaxias）。广义上星系指 无数的恒星系（当然包括恒星的自体）、尘埃 （如星云）组成的运行系统。参考我们的银河系〃 是一个包含恒星、星团、星云、气体的星际物质、 宇宙尘和暗物质〃并且受到重力束缚的大质量系 统〃通常距离都在几百万光年以上。星系平均有 数百亿颗恒星〃是构成宇宙的基本单位。典型的 星系〃从只有数千万（107）颗恒星的矮星系到 上兆（1012）颗恒星的椭圆星系都有〃全都环 绕着质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星 际物质之外〃大部分的星系都有数量庞大的多星 系统、星团以及各种不同的星云。 （位于后发座的NGC 4414是一个典型的 漩涡星系，直径55,000光年，距离6,250光 年）
约超过50个星系，其重心位于 银河系和仙女座星系之间的某 处。本星系群中的全部星系覆 盖一块直径大约1000万光年的 区域，本星系群的波速频散为 61±8 km/s。
1
星系概述
本星系群又属于范围更大的室女座超星 系团。
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｜
本星系群中两个质量最大的成员是银河
系与仙女座星系。这两个星系又都各自 拥有一个自己的卫星星系系统。银河系 的卫星星系系统包括人马座矮椭球星系 （人马座）、大麦哲伦星系、小麦哲伦 星系、大犬座矮星系、小熊座矮星系、 天龙座矮星系、船底座矮星系、六分仪 座矮星系、玉夫座矮星系、天炉座矮星 系、狮子座I、狮子座II以及杜鹃座矮星
5 星系天文学-第四章-银河系结构和演化
(4-2)
式中 K 为单位长度的消光系数，与介质的组成、密 度、物理条件以及辐射波段有关。 r 引入光学厚度 (r, l , b) 0 K (r, l, b)dr 则式(4-2)变为
E E0e ( r ,l ,b )
2. 单位长度消光值 a 与总消光 A 总消光 A A(r, l , b) m m0
星际物质从成份来说可以分为气体和尘埃两种，但 它们往往是混杂在一起的，在密度高的地方构成星际 弥漫云，又有亮星云和暗星云之分。除了云之外就是 分布在星际云之间的连续介质。 亮星云从发光机制来说包括发射星云和反射星云两 种。发射星云因附近高光度恒星的辐射激发而发光， 星云中间通常有一个或一群光谱型早于B1的高温恒星。 这些恒星有着丰富的紫外辐射，使星云气体激发，从 而产生光致电离而形成星云发射光谱，所以称为发射 星云。除大量的炽热气体外还包含有少量的尘埃物质。 光能量主要集中于一些发射线，如H、H 和H 。
a (r , l , b) a 1.086 K A (r , l , b) ar
这种情况下有时引入透明系数 P e K 于是可以得到 E E0e Kr E0 P r 当 K = 0 时，P = 1，介质完全透明 ； K = ∞ 时，P = 0，介质完全不透明。
m M 5 lg r A(r ) 5
计算的距离不同，r' 称为视距离，r 称为真距离，它们 间的关系是 5 lg r ' 5 lg r A(r ) 或 r ' r 10 0.2 A( r ) 当消光物质为均匀分布时有
5 lg r ' 5 lg r ar r ' r 10 0.2 ar
1. 星光吸收。星际尘埃会吸收和散射星光，且对蓝光 比对红光更厉害。星际气体则不同，它会在恒星光谱 中形成明显的吸收线，因此可以借助某些原子或离子 造成的特征吸收线来探测星际气体的存在。 特征吸收谱线的强度用等值宽度W 来表征。W 与视 线方向致吸收原子数密度 N 间的对数关系 lgN－lgW 称 为生长曲线，可用来确定 N。 2. X射线观测。所有星系中都包含大量炽热 (T>105K) 气体,其中H和He完全被电离, 称为等离子体，主要在极 端紫外 (EUV)和X射线波段发出辐射，能量范围为13.6 －100eV (EUV) 、0.1－1KeV（软X）、1－10KeV（中 X）、>10KeV（硬X）。
河外星系
星系大小
椭圆星系的大小差异很大，直径一般在3300多光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16 万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2.9万光年之间。
星系质量
星系的质量一般在太阳质量的100万至亿倍之间。椭圆星系的质量差异很大，大小质量的差竟达1亿倍。相比 之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。
星系亮点
河外星系是面光源，人们可以测量它的表面亮度，研究表面亮度的变化规律。一般说来，物质密度越大，辐 射就会越强，光度在星系视面上的变化情况反映了物质分布的情况。因此，研究亮度的变化规律，对了解星系的 结构是很有价值的，不同类型星系的表面亮度是不相同，椭圆星系的亮度、旋涡星系的亮度、透镜状星系的亮度 各有不同。
星系的主要组成部分是恒星，累积光谱主要是类似于恒星的吸收光谱。也有相当多的星系，光谱中除了吸收 线外还有一些发射线。椭圆星系中有发射线的最少。从椭圆星系到不规则星系，有发射线的星系所占的比例越来 越大。对Sc系和Irr系来说，有发射线的占绝大多数。少数特殊河外星系的光谱主要就是发射线，吸收线很少， 有的甚至完全没有吸收线。
1917年，美国天文学家里奇拍摄星云NGC6946时，在其中发现了一颗新星。
物理性质
01
星系结构
02
星系亮点
03
星系05
星系光谱
星系结构
E系一般由核和晕组成。核又分为核球和核心。有些矮E系没有核。S系（包括SB）最复杂。 由于观测技术的改进，发现有的透镜状星系仍可看出有旋涡结构，实际上应该是Sa或SBa，但也有一部分SO 和SBO至今看不出任何旋涡结构。
棒旋星系
与旋涡星系平行的还有一类，称棒旋星系，符号为SBb棒旋星系的特点是一个棒状物，棒的中心部分有核球， 旋臂从棒的两端向外延伸出去。与旋涡星系类似，棒旋星系也可分成SBa、SBb、SBc等次型。
银河系河外星系太阳系地月系的关系
银河系河外星系太阳系地月系的关系
银河系是我们所在的星系，它包含了太阳系。
太阳系是由太阳和所有围绕它运转的天体组成的一个星系。
地球是太阳系中的一颗行星，而月球则是地球的卫星，它们共同组成了地月系。
从宇宙的角度来看，银河系是一个庞大的星系，包含数百亿颗恒星以及它们的行星和其他天体。
太阳系则是银河系中的一个小小的部分，它包括了八大行星和许多小行星、彗星以及其他天体。
地球和月球则是太阳系中的天体，它们共同组成了地月系，月球围绕地球运转，与地球一起绕太阳运动。
从天文学的角度来看，银河系是一个宏大的星系，包含了大量的恒星系统，而太阳系则是其中的一个微小的组成部分。
地球和月球则是太阳系中的天体，它们之间通过引力相互作用，共同构成了地月系。
从地球观测的角度来看，我们处于太阳系中，而太阳系又位于银河系中。
地球和月球之间的相互作用导致了潮汐现象的产生，这是地月系中引力相互作用的结果。
总的来说，银河系是太阳系所在的星系，太阳系包括地球和月球，它们共同构成了地月系。
这些天体之间通过引力相互作用，共同构成了宇宙中复杂的天体系统。
银河系与河外星系
6200万光年外星系相撞奇观
E0椭圆星系
仙女座大星云是一个Sb型旋涡星系
大麦哲伦云
小麦哲oaming\iCan3\下载 视频\太阳系、银河系和宇宙.flv
• /v/b/113909656-3760441754.html
1光年=光速×365×24×60×60
/programs/view/iNnMe MPz_mE/ • 河外星系，简称为星系，是位于银河系之外、 由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质 组成的天体系统。目前已发现大约10亿个河 外星系。银河系也只是一个普通的星系。人 们估计河外星系的总数在千亿个以上，它们 如同辽阔海洋中星罗棋布的岛屿，故也被称 为“宇宙岛”。
什么叫银河系？
• 银河系（the Milky Way 或Galaxy）是太阳系所在的天体系 统，包括一千二百亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各 种类型的星际气体和星际尘埃。银河系是一个旋涡星系， 具有旋涡结构，即有一个银心和四个旋臂，旋臂相距4500 光年。太阳位于银河一个支臂猎户臂上距离银河系中心约 3.3万光年。 • • 从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼，大铁饼的 直径有10万光年。中间最厚的部分约3000～6500光年。
玫瑰星云
蛇夫座暗星云
行星状星云
天鹅座网状星云 55
思考与讨论：
你知道银河系这个庞大的天体系 统是由什么组成的吗？
银河系的组成
银 河 系
｝
1、大量恒星
2、星际气体 3、尘埃物质
看几组照片，看看银河 系的形状。
庞大的车轮状的旋涡系统
中间突起的大透镜
银河系的形状：
1、从正面看：像是一个车轮状 的旋涡系统。 2、从侧面看：主体部分像是 一个中间凸起的大透镜。
宇宙天文学_第 4 章_星系
第四章 星系
➢4.1 银河系 ➢4.2 河外星系
注：本幻灯片所用图片素材，部分来源于网络
星系是几十亿至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等组成的天体系统。 星系的运动包括两方面：一是星系内部的运动，二是星系整体的运动。
4.1 银河系
一. 银河系的结构
➢ 银河系大体上可以分为银盘和银晕两部分： 银盘是圆盘状的恒星密集区 ➢ 银晕是一个范围更大的、比较接近球状的区域。 ➢ 银河系具有旋涡状结构。 ➢ 银河系的基本参量 • 银河系总质量：10 11 M ⊙ ~10 12 M ⊙ • 银河系恒星数：1.2×10 11 颗 • 银河系年龄：10 10 年 • 银河系直径：30 000秒差距 • 太阳距银心距离：10 000秒差距 • 肉眼可观察恒星：6000颗
二. 银河系的运动
三. 星族
四. 银河系经典理论与起源学说简介
➢ 18世纪中叶，人们普遍认为银河系中的恒星是对称分布的。1785年赫歇耳用恒星计数法描绘出银河的结构， 认为银河是扁平状的结构1930年最终确立了现代银河系的结构。银河系的起源理论同宇宙起源理论紧密相关。 按照大爆炸宇宙论，原星系是由于宇宙中物质密度起伏以及和起伏有关的引力不稳定性形成的。按稳恒态理 论，星系是连续形成的。从研究太阳附近年老恒星的运动资料得出，富含金属的恒星在坍塌过程中最先形成， 原银河系中的大部分物质则保持气态并继续沉降，在损失若干能量后变成银盘。
➢ 根据迄今为止的有关银河的观测资料，可大致给出银河系可能的起源和演化史：100多亿年前，有一个巨大的 星系际云，在自身引力的作用下收缩，在收缩过程中分成了若干云块，其中一块大云形成了后来的银河系， 其他云块则形成大、小麦哲伦星系和其他河外星系。系的分类 星系形状的四种不同类型
银河系和河外星系(PPT课件(初中科学)34张)
上海天文台65米射电望远镜 。
上海天文台 佘山观测基 地1.56米光 学望远镜圆 顶室高约8层 楼。
上海佘山观测站 60厘米激光测距 仪 ，2万千米的 误差在1厘米之 内。
阿雷西博是一个射电望远镜，它是世界上最大的单台射 电望远镜，直径350米，设在中美洲波多黎各（美国托管 地） 。
4.银河系是个巨大的“飞盘”，直径：1_0_万__光__年； 总质量：相当于_1_4_0_0_亿__个__太__阳__；年龄： ___0_0_亿__年___。
5.太阳系距离银河系中心约___2_._3_万______光年。太阳系 运转速度高达 _2_5_0_K__m__/_s__。
5.一光年指_光__在__一__年__中__走__过__的__距__离___，即
=_6__3_2_3_9_._8天文单位
光年和天文单位都是长度单位
太阳系的直径是
118000 0000千米， 如果以光年做为 单位，仅为 0.001光年。
在整个宇宙中 仅仅是一颗尘埃。
1.银河系的年龄已经长
达__1_0_0_亿___ 年了。
2.太阳约距银河系中心___2_._3_万_光年。太阳系同银 河系中其他天体都环绕着_银__河___系__中__心___旋转. （太阳系绕银河系运转的速度高达__2_5_0____km/s）
银河系正视图
正面：车轮状旋涡系统（从核心向外伸出四条 旋臂）
银河系侧面图
更远地看
侧面：中间突出的大透镜（大多数恒星和星际物质 密集在银河系中心平面附近）
三、银河系的组成
1、大量恒星
（约2000亿-3000亿颗，而人的肉眼看到 的只有6000颗左右比较明亮的星）。
2、星际物质 星际尘埃 星云
银河系是一个非常庞大的天体系统。
银河系与河外星系
• 星系的中心凸出部分,是一个很亮的球状,直径约为两万光年,厚一万光年,这个区域由高密度的恒星组成,主要是年龄 大约在一百亿年以上老年的红色恒星,很多证据表明,在中心区域存在着一个巨大的黑洞,星系核的活动十分剧烈.
• 晕轮部分: • 银河晕轮弥散在银盘周围的一个球型区域内,银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低,分布着一些由老年 恒星组成的球状星团,有人认为,在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区,称为银冕,银冕至少延伸到距 银心一百千秒差距或三十二万光年远处. • 银河系在天空上的投影像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样，所以古称银河或天河，一年四季都可以看到银河， 只不过夏秋之交看到了银河最明亮壮观的部分。
银河系
• 银河系大约包含两千亿颗星体,其中约一千亿颗恒星——我们的太阳就是其中之一.它是一个典型螺旋状恒星系,直径 约为十万光年,太阳距离银河中心约二万八千光年.银河系有三个主要组成部分：银盘、银核和晕轮.
• 银盘:
• 银盘是星系的主体,直径约为八万光年,中间部分厚度大约六千光年,太阳附近银盘的厚度大约为三千光年,银盘主要 是由四条巨大的旋臂环绕组成,它是由无数的蓝色恒星组成的,太阳就位于人马座臂和英仙座臂之间的猎户座臂上, 距离银心两万八千光年或者８、５千秒差距.旋臂的形成与银河系创生时期的星系核的活动有关系. • 中央凸起部分:
• 地球所在的星系 • 答案{B} • A,地月系 B,银河系 C,太阳系 D,河外星系
• 下列天体系统属于同一层次的是： • 答案{B} • A．地月系和银河系 B．银河系和河外星系 • C．总星系和河外星系 D．太阳系和河外星系
• 太阳系所在星系称为 • { A } • A．银河系 B．河外星系 • C．恒星星系 D．以上三种星系都可 • 比银河系低一级的天体系统是： • （B） • A．地月系 B.太阳系 C.河外星系 D.总星系
河外星系特点
河外星系特点嘿，朋友！想象一下，当我们在晴朗的夜晚仰望星空，那些璀璨的繁星总是让我们充满了无尽的遐想。
而在那遥远的宇宙深处，除了我们熟悉的银河系，还有着神秘而奇妙的河外星系。
我有个朋友叫小李，他可是个不折不扣的天文迷。
有一次，我们一起去郊外露营，晚上躺在草地上，望着满天繁星，他就滔滔不绝地跟我讲起了河外星系。
“你知道吗？”他兴奋地说，眼睛里闪烁着光芒，“河外星系那可真是宇宙中的超级大宝藏！”河外星系的大小和形状那叫一个五花八门。
有的像圆盘，有的像椭圆，还有的就像被调皮的孩子揉皱了的纸团，奇形怪状，让人惊叹不已。
这难道不像是一个超级大的“宇宙形状派对”吗？而且，河外星系中的恒星数量多得简直超乎想象。
就拿我们银河系来说，恒星数量大概有1000 亿到4000 亿颗，已经让人觉得很震撼了。
可有些河外星系中的恒星数量比我们银河系还要多得多！这就好比我们以为自己拥有了一座大花园，结果发现别人的花园比我们的大上好几倍，甚至几十倍！河外星系之间的距离也是远得让人咋舌。
它们相互之间隔着难以想象的遥远空间，就好像是一群孤独的巨人，在浩瀚的宇宙中彼此守望，却又难以触及。
再说河外星系的运动，它们可不是乖乖待在原地不动的。
有的在快速旋转，有的在相互靠近，甚至还有的可能会发生碰撞！这就像是在宇宙这个大舞台上，上演着一场又一场惊心动魄的“星际舞蹈大赛”。
想象一下，如果我们能够瞬间穿越到一个河外星系中，会看到怎样的景象呢？也许那里的星星更加明亮，色彩更加绚烂；也许那里有着我们从未见过的天体和奇妙的现象。
河外星系的神秘和奇妙，让我们人类对宇宙的探索永无止境。
它们就像是一个个隐藏在黑暗中的宝藏盒子，等待着我们去揭开它们的秘密。
总之，河外星系就是宇宙中最迷人、最神秘、最让人充满向往的存在。
它们以其独特的魅力，不断吸引着我们去探索、去发现、去追寻那无尽的宇宙奥秘。
河外星系介绍
河外星系哈佛的夏普利于1923年开始研究河外星系，他对天文学家们所熟知的NGC 6822星云进行观测后得出结论，这一星云比银河系中的任何星云都要遥远。
因此，康德提出的“岛宇宙”至少有一个是成立的。
NGC 6822星云与银河系之间的距离大约是62.5万光年，类似于麦哲伦云与银河系的距离。
夏普利之后，在河外星系研究方面取得进展的是赫伯尔，他成功地拍摄到了最近旋涡星云中的单颗恒星照片。
赫伯尔用威尔逊山2.5米直径的望远镜为许多恒星拍摄了照片，这其中就包含造父变星。
这些造父变星的距离很容易测定，同时，它们所属的旋涡星云的距离也都可以测定。
不过，这需要天文学家经常为这些旋涡星云拍照，以便测量出造父变星的运行周期。
赫伯尔在采用这种方法对旋涡星云进行测定后，于1925年宣布它是银河系之外的星系。
“仙女座大星云”是旋涡星云中能为肉眼所见的最明亮的旋涡星云。
在秋冬季的夜空，只要是对飞马座中的大正方形有所了解的人，都能轻易找到这个星云。
我们暂且将这个大正方形想象成一个勺子，勺柄朝向东北方。
这个旋涡星云就在勺柄第二颗星的东北方一点，肉眼看上去像是长长的微弱光斑呈现在天上。
就算是通过望远镜也无法观测到这个星云的构造，但从拍摄的照片中能够看出来它是扁平状星云，它的边与我们有约15˚的倾斜角，肉眼所见的明亮核周围包裹着暗淡的盘。
仙女座旋涡星云的距离是80万光年，这是一个非常大的星系。
相邻的三角座中最近的旋涡星云M33，仅用肉眼几乎已难以看见它。
这个星云与我们的距离尽管比仙女座星云近5%，但由于它的直径只有约1.5万光年，因此看起来也比较暗。
三角座旋涡星云以平面对着我们，所以能清楚观测到它的构造。
从核的反方向上延伸出的分支向着同一个方向，且在同一个平面上弯曲。
据推测，河外星系中大约有200万颗亮度可以通过2.5米望远镜观测到的星，其中大部分都是旋涡星云，它们的距离在约100万光年到1.5亿光年之间。
旋涡星云的直径大小平均在5000光年到10000光年之间，这主要取决于它们的弯曲程度。
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▪ 在形态上，透镜状星系与旋涡星系的主要差别是没有 旋臂；与椭圆星系的主要差别是有星系盘。
▪ 主要由年老恒星组成，气体很少。
(5)不规则星系 ▪ 外型或结构无明显对称性的星系，符号为Irr。 ▪ 无旋臂和中心核区。 ▪ 富含星际气体、尘埃和年轻恒星。
银河系实际直径30 kpc！
沙普利—柯蒂斯 (Shaplry-Curtis) 关于“宇宙尺 度”的大辩论
▪ 辩论焦点：
(1) “旋涡星云”的距离是多大？
(2) “旋涡星云”是恒星系统还是气体 云？
宇宙是由无数类 似“旋涡星云” 的星系构成的。 “宇宙岛”
“旋涡星云”是银河系内气体 云，银河系就是整个宇宙。
仙女座大星系M31(Sb)
(3) 棒旋星系 (barred spiral galaxies)
▪ 中心有棒状结构的旋涡星 系，符号为SB。
▪ 旋臂源于棒的两端。 ▪ 按照核球的大小和旋臂的
缠卷程度，旋涡星系可以 分为SBa, SBb, SBc三个次 型。其中Sa型核球最大， 旋臂缠卷最紧。
(4) 透镜状星系
因此“仙女座大星云”必定是河外星 系!
2. 星系的哈勃分类
▪ 根据星系形态的不同，1926年哈勃首先提出星系 可以分为椭圆星系、透镜状星系、旋涡星系、棒 旋星系和不规则星系5种类型，称为哈勃分类。
椭圆星系
旋涡星系 透镜状星系
不规则星系
棒旋星系
宇宙星系的数目1010数量级！ 哈勃“音叉”图
(1) 椭圆星系 (elliptical galaxies)
1920年4月26日美国科学院在华盛顿博 物馆礼堂召开了“宇宙的尺度”的辩论 会。
沙普利
柯蒂斯
哈勃的裁决：
—“宇宙岛” 的最终胜利！
▪ 1926年，哈勃分解出“仙女座大 星云” (M31) 中的造父变星。 →证实“仙女座大星云”确实是恒 星系统。 由造父变星周光关系估计“仙女座 大星云”的距离150 kpc（实际距 离800 kpc）> 最远的球状星团的 距离(100 kpc)。
▪ 椭球形的星系，符号为E. 按椭率大小的增加分 为E0、E1...E7八个次型。
▪ 主要由星族Ⅱ恒星构成，没有星系盘，没有或 仅有少量星际气体和尘埃，颜色偏红。
▪ 中心区域最亮，亮度向边缘递减。
(2) 旋涡星系 (spiral galaxies) ▪ 具有旋涡结构的星系，符号为S。 ▪ 中心是球状或椭球状的核球，外面是扁平的星系盘。
1929年哈勃与哈马逊发现由 星系谱线红移得到的星系退行 速度V与星系的距离D成正比， 称为哈勃定律
V＝H0×D 其中哈勃常数 H0在50-100 kms-1Mpc-1取值， 一般取75 kms-1Mpc-1
Hubble
Humason 哈勃和哈马逊得到的星系视向速度与距离的关系图
哈勃定律的意义
▪ 哈勃定律反映了宇宙的膨胀 由宇宙膨胀引起的星系的谱线红移称为宇宙学红移。
从核球两端延伸出两条或两条以上螺旋状旋臂叠加 在星系盘上，盘外面是球状的星系晕。 ▪ 星系盘颜色偏蓝，星系晕和核偏红。 ▪ 在星系盘、特别是旋臂上主要是星族I恒星以及气 体和尘埃，核球和星系晕主要由星族Ⅱ恒星组成。
草帽星系M104， Sa型
▪ 按照核球的大小和旋臂的缠卷程度，旋涡星系可 以分为Sa, Sb, Sc三个次型。Sa型核球最大，旋 臂缠卷最紧，Sc型核球最小，旋臂缠卷最松。
1.0
vr
(z (z
1) 2 1) 2
1c 1
目前的距离 (Mly) 0.0 1401 8815 21022 27101 30096
D c (z 1)2 1 H0 (z 1)2 1
2. 星系质量的测量
(1) 旋涡星系的自转曲线法 谱线位移 →自转速度 → 质量
假设v表示距离星系中心r 处星系的旋转速度，则r以 内星系的总质量m可以由 下式估算：
第四篇 银河系和河外星系（2）
——河外星系
漩涡星系
椭圆星系
本讲内容
§1 星系的形态和分类 §2 星系距离和质量的测量 §3 活动星系 §4 星系的形成和演化 §5 星系群与超星系团
§1 星系的形态和分类
1. 河外星系的发现 1750年，英国教士赖特提出银河是恒星系统。 1755年，康德在《自然通史和天体论》一书中指 出旋涡星云的扁平形态是由于转动引起的，它们 是和银河类似的 “宇宙岛”。 宇宙中无数的恒星系统可形象比喻成汪洋大海中的 岛屿。
标准烛光源 最远距离（Mpc）
O,B型超巨星
~30
新星
~60
电离氢（HII区）
~80
Ia型超新星
~650
明亮星系
~1500
(3) 红移法
▪ 1912-1920年，斯里 弗通过测量旋涡星系 谱线的Doppler位移 发现绝大多数的星系 具有谱线红移，即它 们正在远离银河系。
一些星系的距离、CaII的H、 K谱线和退行速度
星系的距离D＝V/H0
如果宇宙的膨胀是均匀的，可以确定：
宇宙的年龄 t＝D/V＝1/H0
▪ 星系的退行表明在过去它们必定离得很近，宇宙膨
胀的起点是什么？（宇宙大爆炸学说）
利用星系红移测量星系的距离
红移z
0.0 0.1 1.0 10.0 100 ∞
退行速度V（c）
0.00.095来自0.60.984
1.0
IC5152
M82
§2 星系距离和质量的测量
1.星系距离的测量
(1) 利用造父变星的周光关系 测量星系距离 最远距离：~20 Mpc (2) 标准烛光法 通过比较星系中可证认的某些 标准（明亮）天体的视星等和 绝对星等来确定星系的距离。
m-M=5logr-5
星系M100中的造父变星
不同标准烛光源的测量范围
星云的观测
▪ 1781年法国天文学家梅西耶 发表了包含110个星云的“梅 西耶星表”，其中40个实际 上是星系。
▪ 1800年英国天文学家威廉.赫 歇尔发表包含2500个星云天 体的星表，大部分是旋涡星云。
▪ 争论的焦点：星云是恒星系统 还是气体云？星云分布是在银 河系内还是银河系外？
▪ 1920年，沙普利发现球状星团的空间球对称分布， 用球状星团作为银河系边界的标记来确定银河系 结构和尺度，确定银河系的大小（100kpc）和太 阳系到银心的距离(16kpc）。沙普利认为星云是 分布在银河系内，反对“宇宙岛”的观点。