哈工大天文学概论——银河
天文学中的星系和银河系
天文学中的星系和银河系天文学是一门探索天体及宇宙的科学，其中最具代表性的莫过于对于星系和银河系的研究。
它们是天文学领域中最重要的研究对象，人类对于其的了解也越来越深入透彻。
本篇文章将从不同的角度来探讨星系和银河系的知识。
一、星系的定义及概述星系是指一群天体，它们彼此之间通过万有引力相互约束并转动。
一个星系可以由仅有少数的几星体组成，也可以拥有数不尽的恒星和行星。
根据不同的星系形态，星系可以分为椭圆型星系、棒旋型星系和不规则星系三种，其中最为常见的是棒旋型星系。
棒旋型星系由中心处的旋转棒和周围的旋臂组成，与地球上的机械钟齿轮十分相似。
这种类型的星系则包含了我们所属的银河系。
二、银河系的定义及概述银河系是指由几亿颗恒星、恒星积聚的物质和星际物质构成的星系，它是我们所在宇宙的一个常见成分。
银河系大约距离地球26,000光年，其宽度约为10万光年，总质量则估计为10^12个太阳质量。
银河系具有丰富的物质与多样的星系结构，同时也是人类最重要的天文对象之一。
三、星系和银河系的形成星系和银河系的形成是一个长期且复杂的过程，在它们发展的早期，它们几乎都是由各种天体碰撞和聚集而成的。
在星系、特别是银河系的形成中，黑暗物质也很可能扮演了着重要的角色，它们随着恒星的形成和行星的形成而不断凝聚和积累。
随着时间的推移，一些星系和银河系又会发生相互合并的过程，由此形成所谓的巨型星系和超星系。
这种合并和聚集的过程不仅帮助我们了解了这些天体的形成和演化，也为我们提供了理解宇宙演化中几个关键问题的方法。
四、星系和银河系的研究方法为了理解星系和银河系的演化，天文学家们进行了许多不同的研究，其中一些研究方法与我们熟知的科学领域比较相似，例如特定的实验数据分析和计算机模拟。
而在其他方面，有些天文学家更喜欢利用观测数据和观测技术来解决这些问题。
与其他天体不同，星系和银河系通常需要利用大型天文望远镜和望远镜阵列来获取高质量数据。
随着这些设备不断升级，我们对于它们内部的结构和演化过程了解也愈加深入。
天文学知识：银河系的结构和成分
天文学知识：银河系的结构和成分银河系是我们所处的宇宙中一个非常普通的星系，它位于局部群中心，是宇宙中最重要的星系之一。
银河系是一个由数十亿颗恒星簇集而成的巨大星系，直径约10万光年，厚度约2千光年。
它的中心区域是一个超大质量黑洞，质量约为太阳质量的4百万倍，是宇宙中最大的黑洞之一。
银河系中有数以万计的恒星和行星系统，这些行星被广泛认为是可以居住的。
由于这个巨大的结构，银河系成为天文学中的代表性对象，研究银河系的结构和成分是天文学领域中的焦点之一。
银河系由各种不同类型的恒星和暗物质构成，它们在银河系中的分布和数量对于研究银河系的结构和演化过程非常重要。
银河系的结构可以简单地分为四个主要组成部分：盘状结构、核球状结构、暗物质晕和外围星际介质。
其中盘状结构占据了银河系的大部分，它是一个薄的圆形结构，由大量的恒星，气体和尘埃组成。
在这个盘状结构中心，存在一个称为核球状结构的区域，它是一颗高密度的中央恒星团的周围，质量相当于太阳的几十万倍，是巨大恒星的家园。
暗物质晕是银河系结构的重要组成部分，它占据着整个银河系几乎90%的质量，但是对于我们来说，它是一个神秘的存在。
暗物质晕是一种由碰撞受限的暗粒子组成的物质，它的存在是基于银河系分子云的动力学研究和星系团的质量分布测量。
目前，科学家们尚无法通过任何实验来直接检测和量化暗物质晕，但是它对于解释各种天文现象至关重要。
最后一个组成部分是外围星际介质，它是银河系中最稀薄的区域，是银河系中各种各样的气体和尘埃的来源。
外围星际介质经常被观察到在恒星形成区域和超新星爆发区域中产生非常明显的辐射效应。
此外，银河系中还有很多其他类型的物质，例如行星、恒星残骸、彗星、小行星、流星等。
这些物体的存在为我们提供了关于宇宙演化的有用信息，并且它们的运动和变化也揭示了银河系的复杂结构和演化。
总的来说，研究银河系的结构和成分非常复杂而又困难，需要高科技设备和数学建模方法来分析数据。
银河系在宇宙中只是一个小小的组成部分，但它在研究宇宙学、天体物理学、宇宙学和宇宙演化等方面具有非常重要的意义。
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。
天文学中的银河系的结构和演化规律
天文学中的银河系的结构和演化规律银河系是我们所在的星系，它是由数十亿颗恒星、气体和尘埃组成的，形态呈螺旋状。
对银河系的研究，既是天文学的重要领域，也是认识宇宙和了解地球所在的宇宙环境的关键。
银河系的结构银河系包括盘、暗物质晕和球状星团3部分。
其中，盘是最为明显的部分，它是由若干个“臂”组成的。
这些“臂”从中心处开始螺旋式延伸出去，并与整个盘面呈现出大约4度的倾斜。
盘面的厚度大约只有1千光年，所以即使最为明亮的恒星在我们的天空中分布很广，但它们实际上来自同一个祖先星云。
暗物质晕是一层环绕整个银河系的暗物质层，它的存在是为了解释与所有星系的引力相互作用和加速膨胀的事实。
球状星团则是成千上万个小的恒星群，他们聚集在银河系的中心，形成球形的团体。
演化规律：银河系的形成和演化是一个复杂的过程。
理论模拟和观测结果显示，银河系可能是由多次合并和重组小的星系最终形成的。
在银河系的演化过程中，恒星和气体都会发生行星形成、恒星诞生和死亡等重要事件。
行星形成是重要的天文学问题之一。
科学家们认为，行星形成功率主要来自星际介质的吸积。
行星形成还可能与原行星盘的结构有关，这是一种在年轻恒星周围的扁平气体和粉尘环。
行星的类型也很多，比如包括类地行星、巨行星和棕矮星。
恒星的形成和演化也是银河系的重要问题。
恒星形成的过程是由星际云的斯地玛西因塔结构引起的潮汐引力，并伴随着内部受挤压而加速旋转的幸存物质形成的。
大多数恒星，如太阳，是由主序星演化而来的。
主序星是指在恒星演化过程中，质量和压力保持稳定、温度和其它参数随之有视觉变化的恒星。
而老年熄灭的恒星通常演化为白矮星或黑洞。
最终，整个银河系是由大量的辐射和引力场相互作用的结果，其中恒星的演化、行星的形成和气体流动等各种因素相互影响。
整个银河系在漫长的时间尺度中在稳定向前前进，人类通过对这其中规律的深入了解，才能在更高的层次上认识宇宙的这一方面。
百科全书-天文篇-银河系 简介
百科全书-天文篇-银河系简介
银河系是地球所在的星系，也是人类所知道的最大星系之一。
它是由数百亿颗恒星、行星、气体和尘埃组成的庞大天体系统。
银河系的形状类似于一个扁平的旋转盘，中心区域比较厚实，向外逐渐变薄，直径约10万光年，厚度约2千光年。
银河系中心区域有一个超大质量黑洞，质量约为4百万个太阳质量。
银河系中还有许多星云、星团、超新星遗迹等天体，这些天体的研究对于了解宇宙的演化和结构具有重要意义。
银河系的形成和演化是一个复杂的过程，目前学界对于其形成和演化的机制还存在争议。
据目前的研究结果，银河系大约形成于130亿年前，形成的原因可能与宇宙初期的物质密度扰动有关。
在漫长的演化过程中，银河系不断吸收和融合其他星系，这些星系的物质和能量丰富，对于银河系的形态和演化产生了重要影响。
银河系的星际介质中含有大量气体和尘埃，这些物质是新恒星形成的原料，也是太阳系中行星和卫星形成的原料。
银河系的观测和研究是天文学中的重要课题之一，目前已经有多个天文望远镜和探测器对银河系进行了观测和研究。
通过这些观测和研究，人类对于银河系的结构、演化、恒星形成等方面有了更加深入的认识，也为人类探索宇宙的奥秘提供了重要线索。
哈工大天文学概论第13节精品PPT课件
旋臂上的恒星形成与演化
Example: Star Formation in the Spiral Galaxy M81
银心和银晕
1. 核球 (bulge)与银心 (Galactic center)
3. 银河系结构
银河系是一个包含2×1011颗恒星的、具有旋 涡结构的盘状星系。 质量~ 1012M⊙，直径 ~ 105 ly (30 kpc)
主要成分
(1) 银盘 (disk) （旋臂spiral arm）、 (2) 核球 (bulge) 、 (3) 银晕 (halo) 、(4) 银冕 (corona)
太2.2阳×1的08转y动r. 角速度ω0 = A－B=25 kms-1kpc-1，转动周期为
2. 银河系的自转曲线和质量分布
(1) R < R0 : HI云 测量在视线方向上的一系列HI云的21厘米谱线的最大位移 → 最大视向速度Vr, max →轨道运动速度 Vr, max = R(ω－ω0) → 轨道半径 R = R0 sin l
→ ω(R), V(R)
(2) R > R0 : CO分子云和HII区 转动角速度ω (R) ：
观测HII区的发射线、分子云的CO分子毫米波谱线和 脉泽(maser)谱线测定视向速度
利用Oort公式 Vr =R0 (ω －ω0) sin l
→ω (R)
轨道半径R：
CO分子云常和HII区成协，可以由HII区内的高温恒星 测定其距离。
The Galactic Center region is filled with relativistic electrons and magnetic fields, producing strong radio emission. The nucleus is marked by a bright radio source, Sagittarius A*.
哈工大天文学概论——银河
d M1 d M2 d 2M2
F
GM 1M 2 d2
M2
G (2M 1 ) M 2 GM 1M 2 F 2 2 d d2
2M1
F
G (2 M 1 )(2 M 2 ) GM 1M 2 4 d2 d2
2M1
d M1 2d M1 d/2 M1 M2
F
GM 1M 2 F 2 (2d ) 4 d2
– Newton‟s Laws then guarantee Galileo‟s observation of Falling Bodies – What is the dependence on distance ?
Comparing an apple to the moon
• Newton‟s fascinating thought process :
– The distance between them:
• Objects closer together feel a stronger force.
– It does not depend at all on the shapes, colors, or compositions of the two objects.
A Curved Path
• But, of course the Moon really moves along a curved path:
– According to the first law, it is deflected from a straight-line path by the force of gravity. – This causes the moon to fall a little bit towards the Earth, deflecting its path into an arc.
银河的知识
银河的知识银河是指一群恒星、行星、恒星残骸、星际物质和暗物质等等组成的天体系统。
它是宇宙中最大的构造，由数千亿颗恒星和其他天体组成。
银河能够维持稳定的状态是因为它的自身引力能够抵抗背景宇宙膨胀的力量。
银河有许多种类，最常见的是螺旋银河、椭圆银河和不规则银河。
螺旋银河是最常见的一种类型，它们呈螺旋状的外形，中心有一个明亮的核心区域，被螺旋臂环绕。
椭圆银河则呈椭圆形或圆球形，没有明亮的核心区域和螺旋臂。
而不规则银河则没有明显的形状特征，通常由碰撞和合并等过程形成。
银河中心有一个非常巨大的黑洞，被称为银河系中心黑洞。
这个黑洞质量约为太阳的400万倍，它的引力对银河中的恒星和其他物质产生着巨大的作用。
银河中心黑洞周围形成了一个称为银河中心区域的非常活跃的地区，有强烈的引力和高能粒子的辐射。
银河中的恒星分布不均匀，有些地区星星云集，而有些地区则密度较低。
银河中还存在着大量的星际物质，如尘埃和气体，它们对恒星的形成和演化起着重要作用。
当星际物质聚集到一定程度时，它们就会开始坍缩，并通过引力逐渐形成新的恒星。
银河也是宇宙中很多其他天体的家园，如行星、太阳系和彗星等。
行星是绕恒星运行的天体，太阳系中的地球就是其中之一。
彗星是一种由冰和岩石组成的天体，它们通常在轨道附近环绕太阳，当接近太阳时，冰会融化形成尾巴，形成美丽的彗星。
银河还被用作天文学家研究宇宙的大尺度结构的工具。
利用银河的分布和运动，科学家能够研究宇宙的演化和组成。
通过观测银河，并研究其中的恒星和其他天体，我们可以更深入地了解宇宙的奥秘。
总的来说，银河是宇宙中最大的构造之一，由数千亿颗恒星和其他天体组成。
它有多种类型，其中最常见的是螺旋银河、椭圆银河和不规则银河。
银河中心有一个巨大的黑洞，周围形成了一个活跃的地区。
银河中的恒星和其他天体的分布不均匀，星际物质对恒星的形成起着重要作用。
银河也是宇宙中其他天体的家园，如行星和彗星。
通过研究银河，我们能够更好地了解宇宙的演化和组成。
天文学概论_6_银河系和河外星系
NASA预言40亿年后银河系将与仙女座星系相撞
星系相撞的结果
• 两星系相撞的结果往往是质量较大的星系将
质量较小的星系“吃掉”，合并成一个更大一 些的星系。 • 合并过程漫长，长达几十亿年。有时，两个 椭圆星系相撞会变成两个旋涡星系，有时两个 旋涡星系相撞以后也会合并为一个椭圆星系。 相撞导致的结果由多种因素决定。 • 计算机数值模拟星系的碰撞。
蝌蚪星系：距离地球4.2亿光年，拖着一条由恒星组 成的“尾巴”酷似一尾游动着的蝌蚪。
老鼠星系：是一对旋涡星系（NGC4676a和 NGC4676b），两个星系互相作用，分别拖着由恒星和 气体组成的长尾
子 弹 星 系 团 的 多 波 段 合 成 图
星系团也会碰撞
旋涡星系NGC1232 旋涡星系M101
草帽星系（旋涡） 基本是侧面对着我们，看不清楚旋涡结构
3，棒旋星系
• 中心有棒状结构。
• 旋臂源于棒的两端。 • 属于旋涡星系。
NGC 1365
4，透镜状星系
介于椭圆星系和旋涡星系之间的、无旋臂的盘星系。 • 主要由年老恒星组成，气体很少。
5，不规则星系
• 没有一定形状
的亮斑，没有核 球，没有旋臂。 • 大、小麦哲伦 云：离银河系最近。观测到许多与银河系中相同 的天体，有像太阳一样的恒星，巨星、超巨星、 变星、中子星、造父变星；星团、星云等。
6、不平静的特殊星系
与正常星系不同，表现各异，很复杂，有 如下几种： （1）射电星系：射电波段特别强； （2）赛弗特星系：光度强，兰光连续谱； （3）星暴星系：恒星大量产生； （4）致密星系：直径小，密度大，像恒星： （5）爆发星系：大量抛射气体； （6）马卡良星系：紫外连续谱强；
NGC1232
关于银河的知识
关于银河的知识银河，又称银河系，是指包含太阳系在内的一系列恒星、行星、星云等天体的集合体。
它是宇宙中最大的星系之一，也是我们所处的宇宙家园。
本文将从不同的角度介绍关于银河的知识。
一、银河的起源和形成银河的起源可以追溯到宇宙大爆炸之后，大约距今约138亿年前。
当时，宇宙中存在着大量的氢、氦等元素，这些元素通过引力作用逐渐聚集在一起，形成了最初的星云。
随着星云的不断收缩和旋转，其中心的密度逐渐增大，最终形成了一个个星团和恒星。
二、银河的结构和组成银河可以分为三个主要部分：中心区、盘状结构和外围球状结构。
中心区是银河的核心部分，包含着大质量黑洞。
盘状结构是银河的主要组成部分，其中包含着大量的恒星、行星、星云等。
外围球状结构则是银河的外围区域，包含着一些散落的星团和星际物质。
银河中的恒星主要由氢和氦等元素组成，其中氢元素占据了绝大多数。
除了恒星外，银河中还存在着大量的星际物质，如星云、尘埃、气体等。
这些星际物质对于新恒星的形成起着关键作用。
三、银河系内的运动银河系内的恒星和星际物质并不静止，它们在银河系中以不同的方式运动着。
一方面，恒星和星际物质沿着银河系的盘状结构绕银河中心旋转，这被称为银河系的自转。
另一方面，银河系整体也在不断运动着，它与其他星系之间存在引力相互作用，这被称为银河系的运动。
四、银河系的大小和年龄银河系的直径约为10万光年，厚度约为1千光年左右。
它是一个庞大的天体，其中包含着数以百亿计的恒星和行星。
银河系的年龄约为138亿年，与宇宙的年龄相当。
五、银河系的研究方法科学家们通过多种方法对银河系进行研究。
其中，天文学家使用望远镜观测银河系中的恒星和行星，通过测量它们的亮度、光谱等信息，了解它们的性质和运动规律。
此外，科学家还使用射电望远镜观测银河系中的射电信号，研究星际物质和黑洞等天体。
六、银河系的未来据科学家的研究，银河系可能在未来与其他星系发生碰撞，形成新的星系。
这将给银河系带来巨大的变化，不仅恒星和行星的分布会发生改变，还可能会产生大量的星际物质。
哈工大天文学概论第15节
中国是世界上天文学起步 最早、发展最快的国家之一， 天文学也是我国古代最发达的 四门自然科学之一，其他包括 农学、医学和数学，天文学方 面屡有革新的优良历法、令人 惊羡的发明创造、卓有见识的 宇宙观等，在世界天文学发展 史上，无不占据重要的地位。 我国古代天文学从原始社会 就开始萌芽了。公元前24世纪 的帝尧时代，就设立了专职的 天文官，专门从事“观象授 时”。早在仰韶文化时期，人 们就描绘了光芒四射的太阳形 象，进而对太阳上的变化也屡 有记载，描绘出太阳边缘有大 小如同弹丸、成倾斜形状的太 阳黑子。 公元16世纪前，天文学在 欧洲的发展一直很缓慢，在从2 世纪到16世纪的1000多年中， 更是几乎处于停滞状态。在此 期间，我国天文学得到了稳步 的发展，取得了辉煌的成就。 我国古代天文学的成就大 体可归纳为三个方面，即：天 象观察、仪器制作和编订历法。
我们现在知道
1、太阳不过是银河系中一千亿颗恒星之一
2、银河系是可见宇宙中大约一千亿个星系之一
3、我们还可以用望远镜观测过去数十亿年前宇宙年 轻时的面貌――那时它的年龄只有几十万年。 所有这些观测都能用暴胀的大爆炸理论进行解释， 这一理论描述了自宇宙的头10－36秒以来宇宙经历 了怎样的演化。
公元3000年
保存在英国伦敦博物馆的敦煌星图局部
辽代墓顶星图，该图绘于公元1116年
北魏墓顶星图， 绘于公元526年
北 京 古 观 象 台 紫 微 殿 中 的 古 天 文 图 宣 传 板
苏 州 博 物 馆 藏 南 宋 石 刻 天 文 图 拓 片
現存在蘇州博物館內的蘇州石刻天文圖，是世界現存最古老的石刻星圖之一，刻於公元 1247年（南宋丁未年），主要依據西元1078～1085年（北宋元豐年間）的觀測結果。圖 高約2.45米，寬約1.17米，圖上共有星1434顆，位置準確。全圖銀河清晰，河漢分叉， 刻畫細緻，引人入勝，在一定程度上反映了當時天文學的發展水準。
哈工大天文学概论――恒星的结构与能源概述课件
– 辐射平衡下的温度梯度为：
dT dr
-(
3
4c
k
)( T 3
)(
Lr
4r
2
)
其中k 为不透明度系数。
• 不透明度来源： 电子束缚-束缚跃迁（原子吸收线） 电子束缚-自由跃迁（光致电离） 电子自由-自由跃迁 （轫致辐射）
• 不透明度对恒星结构的影响
k ↓→dL↑→Tc↓→P↓→R↓→ k↑ k ↑→Tc↑→P↑→R↑→ k ↓
(1) 质量连续性方程 考虑质量为M、半径为R的气体球， 半径为r、厚度为dr的球壳所包含的质量为：
dM(r)＝4r2 dr
dM(r)/dr＝4r2
恒星内部的平衡条件
(2) 流体静力学平衡 (Hydrostatic Equilibrium) 对半径为r、厚度为dr 的球壳内面积为dA的气体 元，
dP/dr＝－GM(r) / r2
red & low-luminosity stars to blue stars that are very, very luminous. – Very few stars are red and luminous. – Even fewer stars are ‘white’ and have a low luminosity.
恒星的内部结构
1. 热平衡 2. (thermal
equilibrium) • 能量传输的三种形式
：辐射、传导与对流 。 • 太阳核心区产生的能 量主要通过辐射与对 流向外传递。
• 辐射 (radiation)
– 辐射传热：恒星内部的冷物质通过吸收热 区的光子而加热。
– 辐射平衡：如果恒星内部产生的能量全部 由辐射向外传递，则称恒星处于辐射平衡 。
银河系知识点
银河系知识点当我们仰望星空，那璀璨的银河总是能引发我们无尽的遐想。
银河系，这个浩瀚宇宙中的巨大星系，充满了无数的奥秘和令人惊叹的特征。
银河系是一个棒旋星系，它就像一个巨大的漩涡，由恒星、行星、星云、星际物质等组成。
从形状上看，它具有明显的旋臂结构。
这些旋臂是恒星形成的活跃区域，充满了年轻、炽热且明亮的恒星。
银河系的直径约为 10 万至 18 万光年。
这是一个何等巨大的尺度！想象一下，如果我们以光速飞行，要穿越整个银河系也需要至少 10 万年的时间。
而一光年，就是光在真空中一年所传播的距离，约为9460730472580800 米。
在银河系中，恒星的数量多达 1000 亿到 4000 亿颗。
这些恒星有着各种各样的类型和特点。
有像太阳这样的黄矮星，相对稳定地释放着光和热，为周围可能存在的行星提供能量；也有巨大而明亮的蓝巨星，它们的寿命相对较短，但在其短暂的存在期间会发出极其强烈的光芒；还有体积小、密度大的白矮星，以及更为神秘的中子星和黑洞。
黑洞是银河系中最神秘也最令人着迷的天体之一。
当恒星的核心塌缩到一定程度，其引力场变得极其强大，使得任何物质，甚至光都无法逃脱，就形成了黑洞。
黑洞虽然无法直接观测，但我们可以通过它对周围物质的影响来间接探测到它的存在。
银河系的中心是一个被称为“银心”的区域。
这里存在着一个超大质量黑洞，其质量约为太阳的 400 万倍。
银心区域充满了密集的恒星和强烈的辐射，是银河系中最为活跃和神秘的地方之一。
除了恒星和黑洞，银河系中还存在着大量的星云。
星云是由气体和尘埃组成的巨大云团，它们是恒星诞生的摇篮。
在星云中，物质逐渐聚集，形成恒星的胚胎，经过漫长的过程，最终点燃核聚变，成为一颗新的恒星。
星际物质在银河系中也扮演着重要的角色。
它们包括气体、尘埃和宇宙射线等。
气体主要是氢和氦，尘埃则由微小的颗粒组成。
这些星际物质不仅影响着恒星的形成和演化，还会对光线产生散射和吸收，从而影响我们对银河系的观测。
银河系知识点
银河系知识点银河系，指的是一群通过引力相互牵引的恒星、星际介质和暗物质等组成的系统，是宇宙中规模最大、质量最大的天体系统之一。
人们对银河系的研究已经超过了几个世纪，而现在，我们对它的了解越来越深入。
本文将介绍一些关于银河系的知识点。
一、银河系的形状在过去，许多人认为银河系的形状是一个圆盘形的结构，但是随着科学技术的不断提高，对银河系地图的观测数据进行了更加准确的分析，发现银河系的形态其实比想象中更加复杂。
近年来，科学家们采用了多个天文学领域的技术手段，比如测量红巨星的光度前后的变化以及暗物质引力微弱影响等，来获取大量测量数据，然后进行计算机模拟，得出更准确的银河系形态和结构。
现在的研究认为，银河系的形态近似于一个弯曲的西瓜形，中间比两端粗，银河系的中心区域是囫囵饼状的，周围是一层倾斜的盘状结构，而整个银河系则呈弯曲的棒状结构，这个棒状结构在银河系的中心区域上下延伸，这个结构在整个银河系中的比重是最大的。
二、银河系的大小在2005年，通过太阳系天外行星探测器的卫星测量，科学家们估算出了银河系的大小。
结果显示，银河系的直径大约是10万光年，也就是说，银河系的大小约为100万亿个行星的尺寸。
这个数字实在是太大了，人类难以想象，但它告诉我们，银河系是一项极其重要的研究领域。
三、银河系的质量在银河系的情况下，质量往往与大小相关。
根据最新的资料，银河系的质量是太阳系的2380倍，约为1.3万亿个太阳的质量。
其中，主要由暗物质和暗能量组成，其质量占据了银河系总质量的4/5以上，而银河系中的可见物质则仅仅占据着其总质量的不到20%。
四、银河系的年龄银河系的年龄是令人困惑的问题。
一般认为，银河系的年龄约为130亿年，但也有其他推测，比如，一些研究认为，银河系的年龄可能超过了140亿年。
无论银河系的年龄是多少，这个数字都超出人类借助科技手段推测出的年龄，也因此银河系成为了研究宇宙年龄、宇宙演化的重要基准。
五、银河系的演化银河系的演化是一个极其复杂的过程，需要考虑的因素非常多。
银河的系起源及演化原理
银河的系起源及演化原理银河系是一个庞大的星系系统，包含了数十亿颗恒星、行星、黑洞等天体。
它是地球所在的宇宙中最接近的星系，对我们的生命和文明发展有着重要的影响。
银河系的起源可以追溯到约138亿年前的大爆炸宇宙学模型。
根据宇宙学模型，大爆炸后，物质开始扩散和冷却，形成了各种不同的天体。
在这个过程中，星系的起源可以归结为两个主要步骤：原初涡流和引力塌缩。
原初涡流是宇宙大爆炸后，被密度波激发的物质在空间中演化的过程。
根据宇宙学模型，这些密度波形成了物质的团块，这些团块最终形成了暗物质和普通物质的原初涡流结构。
原初涡流内部的物质开始沿着旋转轴线旋转，逐渐形成了星系的原始形态。
随着时间的推移，原初涡流结构逐渐受到引力相互作用的影响，物质开始向中心集中。
这一过程称为引力塌缩。
当足够多的物质集中在一起时，引力塌缩开始形成恒星和星系的雏形。
在引力塌缩过程中，形成了各个星系的原始核心。
这些核心逐渐聚集了足够多的物质，开始形成恒星，并使得星系结构变得更加稳定。
恒星的形成和演化是银河系中最重要的过程之一，恒星在银河系中形成了各种不同类型的星团、开放星团和球状星团。
银河系的演化是一个复杂的过程，在漫长的时间尺度上，经历了多次合并和重组。
当两个星系在引力作用下靠近时，它们的恒星群和星系结构开始相互交互作用，形成了合并星系。
合并星系经历了剧烈的引力相互作用，大量的恒星和气体被抛射出去，同时也形成了大量的新星和超新星。
这些合并和重组的过程，对银河系的结构和形态产生了重要的影响。
合并星系中的恒星和气体开始沉积在核心周围，形成了星系的中心体。
同时，合并星系也会在核心周围形成大量的潮汐尾。
随着时间的推移，银河系的结构逐渐稳定下来，并进一步演化。
恒星之间的引力相互作用在银河系中形成了大量的恒星运动，使得银河系的结构变得更加松散。
银河系中的恒星和天体之间的相互作用在漫长的时间尺度上，使得星系的形态逐渐演化。
至今为止，科学家对银河系的演化还存在许多未解之谜。
哈工大天文学概论第19节课件(修改版)
奥伯斯佯谬的现代解释
每颗恒星仅在有限的时间内产生辐射。 宇宙的年龄不是无限的，遥远恒星的光子迄今 尚未到达地球 。 我们只可能观测到宇宙视界（天体的退行速度 达到光速处）内的天体的辐射。 由于宇宙膨胀，星系在离我们远去，发出的光 子发生红移。
4. 宇宙的加速膨胀与暗能量
由于物质（引力）的存在，宇宙的膨胀应该减 慢。
2. The Cosmological Principal （宇宙学原理） (1) The universe is homogeneous on scales
greater than a few hundred megaparsecs →No edge to the universe
约100万个星系在30 度天空范 围和20亿光年距离内的分布
对高红移Ia型超新星的观 测发现宇宙在加速膨胀。
造成今天宇宙加速膨胀的 必定是某种超过引力的长 程斥力，这正是宇宙学常 数当初被引进的作用，即 Λ≠0。
天文学家称它为暗能量 (dark energy)。
HST对目前已知的最大红移 (z~1.7)的Ia型超新星的观 测发现它的亮度比按照今天的宇宙膨胀的预计值更高， 说明在宇宙演化初期的确经历过减速膨胀。
George Gamov
About the Big Bang and Expansion
The Big Bang did not occur at a single point in space as an "explosion”. it is beyond the realm of the Big Bang model to postulate what the universe is expanding into. It is beyond the realm of the Big Bang model to say what gave rise to the Big Bang.
银河的历史知识
银河的历史知识银河在中国古代又称天河、银汉、星河、星汉、云汉，是横跨星空的一条乳白色亮带，由一千亿颗以上的恒星组成。
接下来就跟着店铺一起去看看银河的知识吧。
银河的介绍夏夜星空中从东北向南横跨天空的银河，宛如奔腾的急流，一泻千里。
迢迢的银河引起多少美丽的遐想和动人的故事。
的银河其实，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。
银河经过的主要星座有：天鹅座、天鹰座、狐狸座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人马座、天蝎座、天坛府、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、猎户座、金牛座、双子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座。
银河在天空明暗不一，宽窄不等。
最窄只4°～5°，最宽约30°。
银河为什么是白茫茫的呢?伽利略发明天文望远镜以后，带着这个不解之谜，把望远镜指向银河，原来银河是由密集的恒星组成的。
为什么只有这一“带形” 天区的恒星最密集呢?原来是由 1000 多亿颗恒星组成一个透镜形的庞大的恒星体系，我们太阳系就在这个体系之中。
我们从太阳系向周围看到盘状的边缘部分呈带形天区。
这个天区的恒星投影最密集，这就是我们所看到的银河。
这个庞大的恒星体系也由银河得名，叫银河系。
肉眼的极限视星等为5.5以上或光污染指数5级以上才能看到银河，如果肉眼看不到银河，使用最先进的观测仪器也很难看到银河。
北半球来说夏季最明显看到银河(在天蝎座、人马座延伸至夏季大三角，甚至仙后座)，冬季的那边银河很黯淡(在猎户座与大犬座)。
银河的传说世界各地有许多创造天地的神话围绕著银河系发展出来。
很特别的是，在希腊就有两个相似的希腊神话故事在解释银河是怎么来的。
有些神话将银河和星座结合在一起，认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染白了。
在东亚，人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流，也就是我们所说的天河。
Akashaganga是印度人给银河的名称，意思是天上的恒河。
天文学中的银河系结构研究
天文学中的银河系结构研究银河系是我们所在的星系，由各种不同的天体组成。
为了更好地认识银河系，天文学家一直在进行银河系结构的研究。
本文将围绕着银河系中各种天体的分类和位置、银河系结构的发现和银河系的演化历史等几个方面进行探讨。
一、银河系中各种天体的分类和位置银河系中存在许多不同种类的天体，包括恒星、行星、恒星残骸、星际物质等。
其中，最主要的就是恒星，它们是银河系中最亮的天体，如太阳就是银河系中的一颗恒星。
在银河系中，恒星们分布于不同型号的星团、星云、星系中。
星团是由许多年轻恒星组成的密集区域，可分为开放星团和球状星团等。
开放星团通常由几十到一百个年轻的恒星组成，而球状星团则由数万个较老的恒星固定在一起，浓缩在一个球形的空间中。
星云是银河系中的一种天体，通常是大气中气体和灰尘的混合物。
星云分为发射星云、相邻星云、反射星云、黑暗星云等不同类型。
每一种类型的星云形态都十分独特。
星系是由许多星云或星团组成的更大的天体，它们通常具有规则的形状和结构，并被一个中心区域所控制。
银河系就是一个巨大的星系，由数百亿颗恒星、气体和星际物质组成，而且与其他的星系之间也存在着相互作用。
二、银河系结构的发现早在19世纪，天文学家就已经开始研究银河系的结构了。
经过多年的观测和实验，科学家们逐渐发现银河系不是均匀分布的，而是一些星团、星云和星系的组合。
这些组合在一定程度上构成了银河系的结构。
1912年，天文学家哈勃提出了著名的哈勃定律，指出了银河系中有着许多恒星之间存在着引力相互作用的关系。
1920年，天文学家柯布曼进行了更详细的观测研究，发现银河系呈类似“沙漏”状的结构。
1960年代，天文学家提出了银河系的史隆数，它们是一种气体和星云的分布密度的测量值，有助于研究银河系结构。
此外，天文学家还通过X射线的观测，发现了一些暗物质的迹象，这使得对银河系结构的认识更加深入。
在这些研究的基础上，科学家们逐渐得出了更复杂、更完整的银河系结构模型，并开展了进一步研究。
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– Explored the rate of falling bodies by dropping different weights, or sliding them down inclined planes.
The Gravitational Force Constant
• The force constant, G, is a number which gives the size of the gravitational coupling between two massive objects. • G is very small, in metric units: • G=6.710–11 Newtons meter2 / kilogram2 • The Newton is the metric unit of force: • 4.41 Newtons = 1 pound • G has to be measured experimentally.
• Ratio of forces :
– FApple/FMoon ~ 3600
• Ratio of distances from center of Earth :
– Dapple-Earth/DMoon-Earth ~ 60
• Price winning question :
– What is the relation between these two ratios ?
M2
GM1M 2 GM1M 2 F 4 2 (d / 2) d2
Why is this such a powerful concept ?
• The Law of Gravity is Universal:
– Governs the fall of apples on the Earth – Governs the fall of the Moon around the Earth – Governs the fall of the Earth/Moon system around the Sun – Governs the fall of the Sun around the center of the Milky Way Galaxy. – Governs the fall of the Milky Way and Andromeda Galaxies in their mutual orbit...
– dMoon = 0.00136 meters
• Ratio of these distances = ratio of accelerations = ratio of forces
– dApple/dMoon = 4.8m/0.00136m ~ 3600
Comparing apple and Moon
d M1 d M2 d 2M2
F
GM 1M 2 d2
M2
G (2M 1 ) M 2 GM 1M 2 F 2 2 d d2
2M1
F
G (2 M 1 )(2 M 2 ) GM 1M 2 4 d2 d2
2M1
d M1 2d M1 d/2 M1 M2
F
GM 1M 2 F d2
M2
GM1M 2 1 GM 1M 2 2 (2d ) 4 d2
What Newton knew about the Moon
• Distance to the Moon
– ~380,000 km = ~ 60 x Earth radius
• Sidereal Orbital Period
– 28.3 days
• Speed of Moon on its path : ~ 1000 m/sec
A Curved Path
• But, of course the Moon really moves along a curved path:
– According to the first law, it is deflected from a straight-line path by the force of gravity. – This causes the moon to fall a little bit towards the Earth, deflecting its path into an arc.
– The distance between them:
• Objects closer together feel a stronger force.
– It does not depend at all on the shapes, colors, or compositions of the two objects.
• Works to bring massive objects closer together.
– Gravity is a Universal force:
• Works everywhere in the Universe.
– Gravity is a Mutual force:
• Works between pairs of massive objects.
• What is the force of the Earth on the apple
– F = GME MA/RE2
• What is the apple‟s acceleration (2nd Law):
• Law of Falling Bodies: – In the absence of air, heavy objects and light objects fall at the same, constant rate of acceleration.
Astronaut David R. Scott, Apollo 15 (Falcon) near Hadley Rille, August 1971
• Newton‟s clever idea : compare to apple‟s fall !
Comparing apple and Moon
• Apple on Earth falls in 1 second :
– dApple = 4.8 m
• Moon falls in 1 second :
– Careful numerical analysis leads to deeper understanding of gravity
What Newton knew about apples
• Falling apples on Earth :
– Constant acce8 meters/second2 – Radius of Earth : 6378 km = 6378,000 meters (Eratosthenes !)
– Exact description of forces involved – How to quantify gravity ? – Galileo‟s Law of Falling Bodies – Newton, the Apple and the Moon !
Galileo‟s Mechanics Experiments
Towards an exact description
• Newton‟s Idea :
– Force depends linearly on masses of objects
• Twice as much mass twice the force • Half as much mass half the force
Deflection
The curved path of the Moon
• How much does the moon have to fall in 1 second to „close the loop‟ ? • Simple geometry :
– 0.00136 meters (about 1.4 mm!)
Gravitational Force Law
GM 1M 2 F 2 d
• • • • • F = force due to gravity. M1 = mass of the first object M2 = mass of the second object d = distance between their centers. G = “Gravitational Force Constant”
– Newton‟s Laws then guarantee Galileo‟s observation of Falling Bodies – What is the dependence on distance ?
Comparing an apple to the moon
• Newton‟s fascinating thought process :
Towards an exact description
• Force of gravity between any two objects depends only upon:
– The masses of the two objects:
• More massive objects feel a stronger force.
Example 1 : Weighing the Earth
• Measure the acceleration of gravity by dropping weights (Galileo):
• a = 9.8 meters/second2