天体物理概论第四讲
天体物理小知识演示文稿(共91张PPT)
不信你看！
Wow，惊呆了！！
看着只是个小星星，真实体积吓屎你！
天狼星是大犬座中的一颗双星，另一颗暗白 矮星伴星。
天狼星是一颗比太阳亮23倍的蓝白星
双星系统
双星引力波是很漂亮的漩 涡曲线~~
其实双星也叫做——恒星恋人，就像…
比双星更稀有更耀眼的是神马！！ 是四星！！
美国宇航局的“斯皮 策”太空望远镜发现 ，在长蛇星座有一个 相对年幼的星系，拥 有4颗恒星。
六，土卫二
观赏喷泉的行星际公园。
我不骗小朋友的，自己看！！！
木卫二（小球大水滴） VS 地球
再添点数据
木卫二冰层厚度平均100公里，也就是10万米深！！地球的海洋 平均深度才三公里，什么概念啊…
太平洋：平均深度3957米，最大深度11034 大西洋：平均深度3626米，最深处达9219米 印度洋：平均深度3397米，最大深度的爪哇海沟达7450米。 北冰洋: 平均深度1300米，
那，谁的密度最大呢？？？
咳咳，请翻页！（此处是为了让你有时间想一想）
天体密度——白矮星
白矮星（White Dwarf）是一种低光度、高密度、高温度的恒星。也是一 种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼 星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳 差不多，它的密度在1000万吨/立方米左右（地球密度为5.5g/cm3）， 一颗与地球体积相当的白矮星（比如说天狼星的邻星Sirius B）的表面重 力约等于地球表面的18万倍。
量是如此之大，半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。
同白矮星一样，中子星是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成 的。只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。根据科学家的 计算，当老年恒星的质量为太阳质量的倍时，它就有可能最后变为一 颗中子星，而质量小于个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。
《天体物理概论》3 e.ppt
等密度面投影的轴比，看x-z平面视线与椭圆 m2 x2 / A2 z2 / B2 相交点T的投影长度 b OR OQ sini
tan i dx / dz (z / x)( A2 / B2 )
OQ OP PQ z (x) cot i B2m2 / z
qobl
b a
OQ sin i mA
一些团比Virgo更富， 如Coma团：
距离 75h-1 Mpc
大小：4度或者7Mpc
光度：LB≈4 1012 h-2 L⊙
中心圆、对称，一对 亮椭圆星系
中心椭圆星系和S0星 系，外缘旋涡星系
Cluster, 不规则形状或者团块结构，没有relax: 星系的 典型速度500km/s, 星系穿越时标>~Hubble时标 一些星系速度很大：Virgo团，IC 3285相对中心 1600km/s, NGC 4388, 1400km/s. 子结构向正在向中心下落。
cD星系
Virgo Cluster
局部超团(Virgo-Coma)的中 心，周围星系向中心落。 Virgo cluster,2000成员只有
150 L109L⊙ 中心巨椭圆星系（射电星系） M87, 中心面亮度~5 1011L⊙ Mpc-2, 核心:面亮度中心的一半。 大 小1.7度或者0.5Mpc，体积密 度 3 1011L⊙ Mpc-3 很多旋涡星系 中心6度，总光度1.3 1012L⊙ ,
5.6 星系团
典型尺度：几个Mpc 成员亮星系(L>L*~ 2 1010L⊙), 50-100 Abell catalogue of galaxy clusters, X-ray clusters,
z>1 束缚系统 亮星系为E/S0 其中矮椭圆和很亮椭圆在星系团中比例高, 富团：成员>1000, 但亮不多
《天体物理小知识》课件
载人航天
天体物理学家为载人航天任务提供技术支持 和科学指导，确保宇航员的安全和任务成功 。
宇宙探索
暗物质和暗能量的性质，揭示宇宙中
隐藏的物质和能量。
宇宙微波背景辐射
02
天体物理学家研究宇宙微波背景辐射，了解宇宙大爆炸后宇宙
天体物理的研究范围
总结词
天体物理的研究范围包括天体的结构、组成、演化过程、相互作用以及宇宙的 起源和演化等。
详细描述
天体物理的研究范围非常广泛，包括恒星的形成和演化、行星和卫星的物理特 性、星系的结构和演化、宇宙射线、黑洞和暗物质等。这些研究有助于我们深 入了解宇宙的起源和演化，以及天体的形成和演化过程。
值。
04
天体物理现象
黑洞
黑洞是一种极度密集的天体，其引力强大到连光也无法逃逸 。黑洞的形成通常与恒星死亡有关，当一颗质量巨大的恒星 耗尽燃料并发生超新星爆炸后，其核心可能会坍缩形成黑洞 。
黑洞的内部被称为事件视界，任何进入这个区域的物质和光 线都会被无情地吞噬，永远无法返回。尽管我们无法直接看 到黑洞，但可以通过观测黑洞对周围环境的影响来推断其存 在。
宇宙射线研究
天体物理学家研究宇宙射 线，了解其产生机制、传 播途径和与天体的相互作 用。
星系和恒星演化
通过观测星系和恒星的演 化过程，天体物理学家能 够揭示宇宙的起源、演化 和最终命运。
航天技术
卫星导航
天体物理学家利用卫星轨道和时间测量技术 ，为全球卫星导航系统提供精确的定位和时 间服务。
空间探测
行星探索
人类通过探测器对行星进行探索，已 发现多个可能适宜人类居住的行星。
卫星
天体物理课件
三、大爆炸宇宙学
• 宇宙学原理：宇宙在大尺度上是均匀癿
稳恒态宇宙学
• 宇宙无边无际，无始无终，基本保持同一状态 • ----若宇宙有限，其边界在何处？边界外是什么？ • ----若宇宙有限，则有中心，其中心在何处？
奥伯斯佯谬----夜空为什么是黑癿
• 一个恒星癿星光按距离平斱反比减弱 • 一个同厚度同心天球壳内癿恒星数按距离平斱 正比扩大 • ----此球壳癿亮度不距离无关，为常数 • ----宇宙无限，无限多个球 • 壳癿总亮度是无限大 • ----天空永进无限亮
星系团
• 几百个星系组成 • 直径达几百万到几千万光年 • 本星系群：银河系，仙女星系，三角星系，大 麦哲伦星云等组成
• 星座：
• 用假想的线条将亮星连接起来，构成各种各样 的图形，或人为地把星空分成若干区域，这些 图形连同它们所在的天空区域，西方叫做星座。 • 1928年，国际天文联合会正式公布了88个 星座， • 星座大小相差悬殊，所含星数也各不相同， 同一星座的星无任何物理联系。 • --星座不是星系!也不是星团!
一、天文测量 距离
• 单位 天文单位—地球到太阳之间距离 光年 • 方法 三角规差法 恒星光谱法 造父变星法 最亮恒星法
三角规差法
• 从已知距离癿两点测星体
造父变星法
• 造父变星法 • ----规星等，绝对星等(设移至32.6光年进处所见 星等) • 太阳:规星等 -26.7等; 绝对星等 4.85等 • 织女星:规星等 0.03等; 绝对星等0.6等 • ----二者之差只不距离有关
• 质光定律：恒星光度不其质量癿六次斱成正比 • 原因：质量大—>相互引力大 • —>平衡引力癿内部压力大 • (由热能和辐射能引起) • —>更快燃烧—>更亮 • 推论：越年轻越亮
天体物理学资料
天体物理学资料天体物理学是研究宇宙中天体及其现象的学科，涉及广泛的领域，包括恒星、星系、黑洞、宇宙演化等等。
本文将介绍一些关于天体物理学的基本知识和最新研究成果。
一、恒星的形成和演化恒星是宇宙中最基本的天体，它们的形成和演化过程对于理解宇宙的起源和演化具有重要意义。
恒星的形成通常发生在星际云气中，当云气中的物质密度达到一定程度时，引力开始主导，云气开始坍缩。
随着坍缩的进行，云气中的物质逐渐聚集，并形成了一个旋转的气体盘。
在盘中，物质不断凝聚，最终形成了恒星。
恒星的演化过程通常分为主序星、巨星和超巨星三个阶段。
主序星是最常见的恒星类型，它们通过核聚变反应将氢转化为氦，释放出巨大的能量。
当恒星的核心的氢耗尽时，核聚变反应停止，恒星会膨胀成巨星或超巨星。
在这个阶段，恒星的外层物质逐渐膨胀并演化成红巨星或红超巨星。
最后，恒星的外层物质会被抛射出去，形成行星状星云或超新星遗迹。
二、星系的结构和演化星系是由恒星、气体、尘埃和暗物质等组成的巨大系统。
根据形态，星系可以分为椭圆星系、螺旋星系和不规则星系等几种类型。
椭圆星系通常由老化的恒星组成，而螺旋星系则具有旋臂结构，其中包含大量年轻的恒星和星际物质。
星系的演化过程受到多种因素的影响，包括恒星形成、星系合并和超大质量黑洞的活动等。
恒星形成是星系演化的基本过程之一，它会导致星系内部的气体和尘埃重新分布。
星系合并是另一个重要的演化机制，当两个星系发生合并时，它们的恒星和气体会相互作用，形成新的星系结构。
超大质量黑洞也在星系演化中起着重要的作用，它们的活动会释放出巨大的能量，影响星系内的物质分布和星系形态。
三、黑洞的性质和研究进展黑洞是由质量极大的天体引力坍缩形成的区域，其引力场极强，甚至连光也无法逃逸。
黑洞的研究对于理解宇宙的引力和时空结构具有重要意义。
根据质量，黑洞可以分为恒星质量黑洞和超大质量黑洞两种类型。
恒星质量黑洞是由质量超过太阳数倍的恒星引力坍缩形成的，它们通常位于星系中心或者与其他天体形成双星系统。
天体物理复习PPT
宇宙到底有多大？
• 天上的星星确实最多，比地球上的人口多得多。但不是 最暗、最小的。
• 数不清的星星，是与太阳一样能发光的恒星，许多比太 阳大得多、亮得多。月亮是地球的一颗卫星，是最小的。
• 地球与水、金、火、木、土、天王、海王、（冥王）等 行星和一些小行星及彗星围绕太阳运行。
• 除水星、金星外，其他行星都有卫星，有的多达几十颗。 • 这些行星、卫星、小行星和彗星与太阳一起构成太阳系。 • 太阳系中的所有天体都跟随太阳围绕银河中心运行。
• 太阳只是银河系中１千多亿颗恒星中的一颗。而宇宙中 还有亿万个像银河系这样的星系。
宇宙航行
• 宇宙航行，就是在这样广袤的宇宙空间进 行的，而我们现在的太空活动范围，远远 不及海滨游泳池与大洋的比例。
• 著名科学家钱学森指出，宇宙航行应包括 两个阶段，第一阶段为航天，就是人类在 太阳系内的航行活动；第二阶段为航宇， 就是冲出太阳系到银河系，乃至河外星系 去航行。
• 科学技术必须再有几次飞跃，人类才能实 现航宇的理想。
时间问题：
• 大多数人恐怕还没有到过４０千米以外的太空， 而地球与月球的距离大约是４０千米的１万倍， 地球与海王星的距离又是月球距离的１万倍， 约４０亿千米。美国著名的“旅行者”号探测 器整整走了１２年才到达海王星。离我们最近 的恒星半人马座a星的距离，是到海王星距离的 １万倍，约４０万亿千米，“旅行者”号要飞 行１２００００年才能到达。如果按一代人工 作６０年计算，则需要２０００代人连续工作 才能实现。如果要返回的话，则时间还得加倍。
• 天体物理学是应用物理学的技术、方法和 理论，研究天体的形态、结构、化学组成、 物理状态和演化规律的天文学分支学科， 属于边缘学科之一。
天体
宇宙的基本特性 • 物质性：天体——多样性 • 运动性：天体系统——层次性
天体物理导论知识点总结
天体物理导论知识点总结天体物理学是研究宇宙中各种物体和现象的学科，涉及了宇宙星系、恒星、行星、星云等天体以及宇宙射线、宇宙背景辐射等现象。
这个领域的研究对我们理解宇宙的起源、演化和结构有着重要的意义，也为我们提供了更深入的认识和理解宇宙的奥秘。
下面就天体物理学的一些核心知识点进行总结，以便更好地理解和学习这个学科。
一、宇宙的起源和演化宇宙的起源和演化一直是天体物理学家探索的焦点之一。
根据目前的观测和理论，宇宙的起源可以追溯到大爆炸理论。
大爆炸理论认为，宇宙在约138亿年前由一个非常密集、炽热的点爆炸而形成，随后宇宙经历了极快的膨胀，形成了我们今天所见到的宇宙。
在这个过程中，宇宙的物质逐渐冷却、凝聚，形成了恒星、行星、星系等天体。
目前，天文学家通过对宇宙微波背景辐射的观测和分析，已经对宇宙的起源和演化有了更深入的理解。
同时，还有一些新的理论模型，如暗物质和暗能量的存在，也对宇宙的演化提供了新的解释。
这些都为我们理解宇宙的起源和演化提供了更多的线索和思路。
二、天体的形成和演化恒星、行星、星系等天体的形成和演化也是天体物理学的重要研究内容。
根据天文观测和数值模拟的结果，恒星的形成是由分子云中的物质逐渐聚集、凝缩而成的。
在这个过程中，由于引力的作用，分子云中的物质逐渐聚集在一起，形成了一个密度很大的核心，最终形成了一个恒星系统。
恒星的演化过程也是天体物理学家研究的热点之一。
根据理论和观测，恒星的演化可以分为主序星、红巨星、白矮星和黑洞等不同阶段。
在这个过程中，恒星会经历核聚变、重元素合成、行星系统的形成等一系列重要的变化和事件。
此外，还有一些特殊的天体现象，如超新星爆发、伽马射线暴等，也为我们提供了更深入了解恒星演化和宇宙物质特性的机会。
三、宇宙中的星系宇宙中的星系是由恒星、行星、星云等一系列天体组成的，并且在空间中聚集成不同的形态和结构。
根据观测和理论，星系可以分为椭圆星系、螺旋星系、不规则星系等多种类型。
天体物理概论教学大纲
天体物理概论教学大纲天体物理概论教学大纲天体物理学是研究宇宙中各种天体及其相互作用的科学。
它涵盖了广泛的研究领域，包括星系、恒星、行星、宇宙演化等。
天体物理学的发展对我们理解宇宙的起源、结构和演化具有重要意义。
因此，天体物理概论作为天文学和物理学的交叉学科，是培养学生对宇宙的探索精神和科学思维的关键课程之一。
一、引言天体物理学的起源可以追溯到古代文明时期，人类通过观测天体来推测宇宙的奥秘。
随着科学技术的进步，我们对宇宙的了解也越来越深入。
天体物理学的研究范围涵盖了宏观宇宙和微观粒子的相互作用，为我们揭示了宇宙的起源、演化以及可能存在的其他生命形式。
二、天体物理学的基本概念1. 星系：星系是由恒星、行星、气体、尘埃等组成的庞大天体系统。
我们所在的银河系是一个典型的星系，包含了数十亿颗恒星。
2. 恒星：恒星是由气体聚集形成的巨大天体，通过核聚变反应释放出巨大的能量。
恒星的演化过程对于理解宇宙的发展具有重要意义。
3. 行星：行星是绕恒星运行的天体，包括地球、火星、木星等。
它们的形成和演化与恒星的起源有着密切的关联。
4. 宇宙演化：宇宙的演化是指宇宙从诞生到现在的发展历程。
通过观测宇宙微波背景辐射、星系的分布以及宇宙膨胀等现象，我们可以了解宇宙的起源和未来的发展趋势。
三、天体物理学的研究方法1. 观测方法：天文学家通过使用望远镜和其他观测设备来观测天体。
观测数据的收集和分析是天体物理学研究的基础。
2. 理论模型：天体物理学家通过建立数学模型来解释观测数据，并根据模型进行预测。
理论模型的建立需要依赖物理学和数学的知识。
3. 计算模拟：天体物理学家使用计算机模拟的方法来研究天体的演化过程。
计算模拟可以模拟宇宙的起源、星系的形成以及恒星的演化等过程。
四、天体物理学的前沿研究领域1. 暗物质和暗能量：暗物质和暗能量是目前宇宙学中的两个未解之谜。
它们对宇宙的结构和演化起着重要的作用，但我们对它们的本质和性质了解甚少。
《天体物理》校本课程教材
天体物理校本课程新编教材目录第0部分绪言 (4)一、天体物理概况 (4)二、课程纲要 (6)第一部分辐射基本知识 (7)第一讲电磁辐射 (7)第二讲黑体辐射 (9)第二部分谱线图 (12)第一讲电磁波谱 (12)第二讲谱线位移............................................... 错误!未定义书签。
第三部分恒星 . (16)第一讲恒星的距离和大小 (16)第二讲恒星的自行 (18)第三讲恒星大小的测定 (19)第四讲恒星的星等 (20)第五讲恒星的光谱 (23)第四部分赫罗图 .................................................. 错误!未定义书签。
第一讲赫罗图 .................................................. 错误!未定义书签。
第五部分 Yerkes光谱分类.. (28)第一讲 Yerkes光谱分类 (28)第六部分双星和恒星 (29)第一讲双星和恒星的质量 (29)第七部分望远镜 (33)第一讲天文望远镜 (33)第二讲哈勃望远镜 (37)第三讲望远镜接收设备 (38)第四讲射电干涉仪 (40)第五讲红外望远镜 (41)第六讲紫外望远镜 (42)第0部分绪言一、天体物理概况天体物理学是物理学和天文学的一个分支。
它研究天空物体的性质及它们的相互作用。
天空物体包括星，星系，行星，外部行星，宇宙的整体。
物理用全部电磁谱作为手段研究发光性质。
并研究天体的密度和温度及化学成分等。
天体物理研究的范围很广，要应用许多物理原理，包括:力学，电磁学，统计力学，热力学和量子力学，相对论，核和核子物理，原子和分子物理。
天体物理分为二大部分:观察天体物理和理论天体物理。
观察天体物理使用电磁谱作为天体物理的观察手段。
无线电天文学:用波长大过几毫米的电磁波研究辐射。
例如:无线电波一般由星际间的气体和尘云发出;宇宙微波辐射由大爆炸产生;脉冲星的光发生红移，这些观察都要求十分大的无线电望远镜。
天体物理知识点
天体物理知识点
天体物理是研究宇宙中各种天体以及它们之间相互作用的学科。
它
涉及广泛的领域，包括宇宙起源、恒星演化、行星形成等内容。
在天
体物理学的研究中，有一些重要的知识点需要我们了解。
首先，恒星是天体物理中的重要研究对象。
恒星是由气体云坍缩形
成的，通常由氢和氦构成。
恒星的主要能量来源是核聚变反应，核聚
变反应将氢原子核融合成氦原子核，释放出大量的能量。
根据恒星的
质量不同，其演化轨迹也会有所不同，从红矮星、白矮星到超新星等
都是恒星演化的不同阶段。
其次，行星是太阳系中的天体，包括地球在内的其他行星都围绕着
太阳运转。
行星的形成是通过原行星盘中的物质聚集而成的，它们的
轨道稳定性与太阳引力以及其他行星的引力相互作用密切相关。
行星
的性质和特征取决于其组成和内部结构，比如地球含有大量液态水、
氧气等物质。
此外，宇宙学是天体物理学的一个分支领域，主要研究宇宙的起源、演化以及结构。
宇宙学理论认为宇宙起源于大爆炸，之后经历了膨胀、加速膨胀等阶段，形成了我们今天所见的宇宙结构。
宇宙学的研究涉
及到黑洞、暗能量、暗物质等神秘的宇宙现象。
总的来说，天体物理知识点涉及到恒星、行星、宇宙学等多个方面，是一个充满未知和神秘的领域。
通过对天体物理的研究，我们可以更
深入地了解宇宙的奥秘，探索宇宙的起源和演化。
希望未来能有更多
的科学家投入到天体物理领域，共同揭开宇宙的面纱。
天体物理导论复习总结.docx
天体物理导论复习总结天球坐标系结与历法0,天球1,确定方向的参数及其变换2,天球坐标系3,球面三角4,时间标准5,历法第一章知识要点1,Hertzsprung-Russell （HR ）图2,银河系，星族（I、II、III）3,星系的Hubble形态分类4,星系旋转曲线，暗物质的存在_、概论宇宙状况巡视：行星、太阳与太阳系、恒星、星际介质、星团、星系、星系团，星系的大尺度分布与宇宙。
距离的测量。
流量与光度的关系：F = Z/（4兀Q2）。
秒差距的定义。
HR图与恒星的分类°星系的Hubble形态分类。
星系旋转曲线，暗物质的存在。
第二章：辐射0,信息载体与大气辐射窗口1,黑体辐射2,回旋辐射3,同步辐射4, Landau能级与曲率辐射5, Compton散射与逆Compton散射二、辐射过程热辐射与非热辐射。
Stefan-Boltzmann定律：B =辐射场的状态方程：P =阻。
回旋辐射和同步辐射的谱（如=出/（加＜?））、方向性、偏振等特性。
Landau能级：耳=庶2+〃衣仇（例：A^e= 11.6512keV；= 6.3^12 eV) o曲率辐射。
Thomson 截面与Eddington 光度L^^103Z m erg/So 逆Compton 散射。
第三章：等离子体0,什么是等离子体？1,天体磁场的普遍性2,等离子体中的电… 感隹甩隣流俺嬉4,天体磁场的起源5,宇宙线三.宇宙零冑子袜与天体磁场等离子体中静电作用的空间与时间尺度：Debye长度、等离子体频率。
等离子体的磁流体力学近似。
Lorentz应力=磁压B2/（8n） +张力3“（4兀）。
Alfvdn波、磁浮力、太阳黑子的理解。
感应方程：磁扩散与磁冻结。
天体磁场起源的发电机机制：动能转化为磁能的过程。
宇宙线。
第四章：恒星0,什么是恒星？1,恒星演化概貌2, Jeans不稳定与恒星形成3,周光关系4, Lane-Emden方程与“标准模型巧，核燃烧条件6,核合成过程7,恒星结构方程组8, 旋转恒星的平衡位形9,恒星质量的测定四、主序恒星的结构与演化分子云与恒星的形成。
天体物理概论 学习指南
学习指南自从伽利略和牛顿两位经典物理学大师先后把自制的望远镜指向天空，天文学与物理学的发展就日益密切地走到了一起。
但真正意义上的天体物理学开始于十九世纪中叶，分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究，使人们对天体结构、化学成分、物理状态的了解越来越深入，天体物理学也逐渐形成完整的科学体系。
特别是上世纪60年代，类星体、宇宙微波背景辐射、脉冲星和星际有机分子的相继发现，极大地促进了天体物理学的发展，并从根本上改变了人类的传统宇宙观。
自上世纪60年代开始的一系列空间观测和行星际探测活动，大大地延伸了人类的视野，也进一步增强了社会公众对宇宙科学的兴趣。
现在，大爆炸宇宙、奇妙的中子星、遥远的类星体和神秘的黑洞等，不仅是科学工作者深入研究的课题，也成为公众热切关注的对象。
我国每年举办的科技活动周中，天文知识都是各地公众（特别是广大青少年）追求的热点。
“神舟”系列飞船和“嫦娥”系列探月卫星接连发射成功，标志着我国已经成为具备深空探测能力的世界航天国之一，也使得公众探索宇宙奥秘的热情更加高涨。
21世纪将是我国天文学和天体物理学发展的黄金时期，国家需求和国际竞争需要培养和造就大批专业人才，也需要更多的公众了解和支持这一领域的发展。
本课程介绍了宇宙各主要层次的结构和演化的概况，同时介绍了人类对宇宙的认识从原始到现代的演变，以及观测技术和方法不断发展的过程。
本课程可以作为天文学专业的学科基础课，亦可作为不分专业的公共选修课（此时教学大纲中标有★号的内容可不学）。
上述课程内容对本专业的同学是进一步学习其他专业课程（例如恒星物理、星系物理、宇宙学等）的基础。
对非本专业的同学，则是扩展跨学科的视野、提高自身科学素质的一个良好途径，有助于他们建立科学正确的宇宙观，了解人类认识宇宙的历史和探索精神，从人类研究遥远宇宙天体的科学方法中得到启示，对自己在其他专业的学习和研究有所借鉴。
由于本课程的目的不仅仅是介绍天文知识，而是侧重于介绍与宇宙天体有关的物理过程，故在学习本课程之前，读者最好已经具备大学基础物理（或普通物理）的知识，这样就可以基本领会课程所讲的主要内容。
L07_stars
1.3 恒星的颜色
▪ 如峰值在红光 位置，则恒星
看起来是红色 的
恒星的颜色由其表面温度决定
1.4 恒星的温度和大小
▪ 恒星表面温度和真实大小可由辐射特征得出 ▪ 维恩定律：测量恒星颜色恒星表面温度T
T 2900 pe ak
( in m,T in K)
▪ 斯-玻（S-B）定律：确定恒星半径
L 4R2T 4
光度 Luminosity
▪ 光度（L）是恒星表面每秒所发出的辐射（总 功率），表征恒星的固有特征
▪ 距离和亮度已知，可得光度：
Luminosity 4d 2 Brightness
▪ 恒星光度相差悬殊：106-10-4太阳光度 ▪ 低光度（质量）恒星比高光度恒星多得多
▪ 光谱的峰值位 置显示恒星的
▪ 已知地球到太阳平均距离为1AU，三角法给出 d = 1/p，d为恒星的距离；p为恒星视差 (以角 秒表示)
▪ p=1角秒所对应的距离定义为1秒差距
• 1pc = 3.26光年 = 3.08 x 1016 米
▪ 最近的恒星半人马座比邻星（a –Cen）的p = 0.753”， 则其距离d = 1/(0.753) = 1.33 pc, 或 (1.33 x 3.26) = 4.3 光年
L 4d 2 Brightness
1.5 恒星的化学成分
▪ 谱线用来测定恒星大气的化学成分（和其它特 征）
▪ 恒星内部产生连续的黑体谱 ▪ 当辐射通过恒星大气时，原子吸收特定波长的
光子而产生恒星光谱中的吸收线 ▪ 发射线：热外层大气中受激发原子退激发 ▪ 结论：恒星（大气）主要由氢和氦组成
2。恒星的光谱分类
▪ 恒星越远，其视差越小
• 邻近（约200光年以内）恒星的距离由恒星视差来 量度
天体物理概论_向守平_第一章绪论探索宇宙1.2天体物理学简史
§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。
由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究，对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。
天体物理学发展史上的一些主要事件是：（注：科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖）1859年德国物理学家克希霍夫发现，太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致，这可以说是天体物理学的开创性工作；1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线，哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度；1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线，之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦；1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法，对恒星光谱的分类作大规模的研究，此后到1924年，共完成225，000多颗星的光谱分类，这是近代天文史上的巨作，为以后的研究提供了丰富的资料；1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。
1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示，横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论，并求出水星近日点进动的精确值；同年，美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法，使得恒星距离测量的范围由几百光年（三角视差法的上限）达到几千光年；1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文，为现代宇宙学的奠基之作；1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象，成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一；1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论，同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论，爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系；1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系，为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础；1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星；1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出，中子星是超新星爆发的产物；1937～1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应，创立了恒星核能源理论；1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型，预言中子星的直径只有几千米，密度可达每立方厘米几亿吨；1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言，宇宙创生于一次热大爆炸，并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹；1951～1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法，继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构；1959年美国用高空气球进行γ辐射观测，发现宇宙γ射线源，之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子；1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体；1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射；1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星；1968年以上称为六十年代四大天文发现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
星系形状的四种不同类型
椭圆星系： 呈椭圆形，扁度差别较大。有的几 乎成圆形，有的呈现梭状．
椭圆星系
不规则星系： 形状不规则。该类星系数目不大， 仅占一小部分．
不规则星系
棒旋星系： 具有长长的像棍棒样的核心部分，在 棒的两端有旋臂延伸出去。
棒旋星系
旋涡星系：具有一个核心部分，又有两条或 更多条旋臂从核心延伸出去，呈漩涡状。
4.1 银 河 系
在晴朗的夜晚， 在晴朗的夜晚，可以看到天空中有一 条明亮的相当宽的星带，它环绕整个天空。 条明亮的相当宽的星带，它环绕整个天空。 这条光带称为银河。 这条光带称为银河。 银河系是由许多恒星组成， 银河系是由许多恒星组成，也有不少 星云，很多星体密集在一起， 星云，很多星体密集在一起，因而形成光 亮的带子。 亮的带子。
三
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。
二
银河系的运动
一种是绕银河系中心的转动， 一种是绕银河系中心的转动，称为银 河系的自转。在太阳附近， 河系的自转。在太阳附近，银河系自转 的速度为250千米 秒，可以推算出太阳 千米/秒 的速度为 千米 绕银心自转周期为2.5亿万年。 绕银心自转周期为 亿万年。 亿万年 另一种是杂乱无章的运动，运动方向 另一种是杂乱无章的运动， 不规则，速度一般为每秒几十米。 不规则，速度一般为每秒几十米。
4.3 正常星系和特殊星系
20世纪前半叶，人们建立的星系概念是一 个由数百亿颗恒星和气体构成的系统，尽管偶 尔有新星和超新星爆发现象，但整个星系可以 说是是平静的，这种星系称为正常星系。
20世纪50年代以后所发现的一些有特殊性 质的星系，约占星系总数的1%，我们称为特殊 星系或者活动星系
一
特点：
（λ'‐λ）/λ=V/c=Z
其中λ‘是天体光谱中某条谱线的波长，λ为谱线 的正常波长，V为天体的视向速度，c为光速，Z为红 移值。
哈伯在1929年发现星系的距离D 哈伯在1929年发现星系的距离D与星系的退行速 1929年发现星系的距离 成正比: 度V成正比: V=HD 其中H为比例常数,叫哈伯常数, 其中H为比例常数,叫哈伯常数, 这个定理 称为哈勃定律。 称为哈勃定律。 目前现代精确方法估算H 15-30千米 千米/ 目前现代精确方法估算H在15-30千米/（秒 百万秒差距），由此得出宇宙年龄在100 200亿年 ），由此得出宇宙年龄在100百万秒差距），由此得出宇宙年龄在100-200亿年 光谱红移和哈伯定律表明： 光谱红移和哈伯定律表明：星系的退行速度越大 则距离越远，或者说，星系的红移越大， 则距离越远，或者说，星系的红移越大，它的距离也 就越远。 就越远。 这说明什 么呢？ 么呢？
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：1011M⊙~1012M⊙ 银河系恒星数：1.2×1011 颗 银河系年龄：1010 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
正常星系
1 基本上处于引力平衡状态 2 发出的辐射可以认为是热辐射 银河系就是一个典型的正常星系．
二
特殊星系
Hale Waihona Puke 1 引力不平衡，演化进度大大高于正常星 系的演化速度，伴随着高速膨胀、物质 抛射和爆炸现象 2 有非热连续光谱，特别是在紫外、红外、 射电波段有极强的辐射
三 、 类 星 体
星系中活动最剧烈的要数类星体。类 星体是20世纪60年代天体物理的四大发 现之一.
类星体
类星体的距离非常遥远， 类星体的距离非常遥远，可以说处于目前可 测宇宙的边缘。 测宇宙的边缘。它的致密部分大小只有若干光年 甚至更小。 甚至更小。如此小的范围内竟然能发出比整个银 河系还要高上万倍的辐射能量， 河系还要高上万倍的辐射能量，堪称宇宙中的奇 这就是所谓的能源问题。 迹。这就是所谓的能源问题。
第四章 星
系
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。 和尘埃物质等组成的天体系统。它占据了几千光 年至几十万光年的空间距离。 年至几十万光年的空间距离。 星系的运动包括两方面： 星系的运动包括两方面：一是星系内部的运 太阳饶银河系核心高速旋转）， ），二是星系整 动（太阳饶银河系核心高速旋转），二是星系整 体的运动（如成对星系饶公共质心的运动， 体的运动（如成对星系饶公共质心的运动，星系 彼此远离，进行着宇宙膨胀运动）。 彼此远离，进行着宇宙膨胀运动）。 银河系之外的星系统称河外星系。目前观测 银河系之外的星系统称河外星系。 到的河外星系约100亿个，观测距离达150亿光年 到的河外星系约 亿个，观测距离达 亿光年 亿个 以上。 以上。
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。
4.2 河 外 星 系
在银河系之外，还有更深远的空间， 在银河系之外，还有更深远的空间， 那里分布着与银河系类似的天体系统—— 那里分布着与银河系类似的天体系统 星系、星系群和星系团。 星系、星系群和星系团。河外星系的观测 和研究改变了人类对宇宙的认识。 和研究改变了人类对宇宙的认识。
类星体的主要特征 （1）有类似恒星的像，有些有微弱星云状 包层，还有的有喷流． （2）光谱中有很强、很宽的发射线 （3）光谱线具有非常大的红移 （4）有很强的紫外辐射 （5）一般有光度变化，光度周期可以是几 小时到几十年。 （6）不少类星体是强射电源，部分是强X 射线源 类星体
类星体研究的最新成果
经过几十年来的不懈努力， 经过几十年来的不懈努力，科学家们基本 上揭开了类星体的秘密： 上揭开了类星体的秘密： 它们是遥远的活动星系的亮核， 它们是遥远的活动星系的亮核，我们所观 测到的类星体并不是这类形体的全貌而仅是其 核心特别明亮的部分，因为过于遥远， 核心特别明亮的部分，因为过于遥远，亮核区 以外的暗弱部分难以被观测到。 以外的暗弱部分难以被观测到
旋涡星系
一 银河系附近的三个著名星系
仙女座大星云 大麦哲伦星云 小麦哲伦星云
仙女座大星云
大麦哲伦星云
小麦哲伦星云
二
多普勒效应和谱线红移
多普勒效应：当声源和观测者的连线方向上有相 对运动时，观测者接受到的声波的波长会发生变化。 谱线红移：当天体离开我们时，天体光谱中的谱 线都向光谱的红端位移，波长变长；当天体接近我们 时，谱线向光谱的紫端位移，波长变短。波长变化公 式为
大量的观测资料证实： 大量的观测资料证实：只有离银河系较近 的几个星系是紫移，其余都是红移。 的几个星系是紫移，其余都是红移。
三
河外星系的起源演化简介
河外星系的起源较流行的看法是:在宇宙 大爆炸后的膨胀过程中，分布不均匀的星系 前物质收缩形成原星系，再演化成星系。 目前对星系演化过程比较流行的看法认 为：原始星系云在收缩过程中，出现第一代 恒星，在原星系的中心区，收缩快、密度高， 恒星形成的几率就大，最后变为旋涡星系的 星系核或形成整个椭圆星系。