银河系的形成和演化
银河系的起源与演化
银河系的起源与演化银河系,作为我们所居住的星系,一直以来都是人们探索的热点之一。
它是由大约2500亿颗恒星、气体、尘埃等天体组成的一个庞大的天文单位。
那么,银河系是如何形成并经历演化的呢?本文将围绕银河系的起源与演化展开论述。
一、银河系的起源关于银河系的形成,科学家提出了多种理论。
在宇宙大爆炸之后,物质逐渐凝聚形成了很多暗物质密集区域。
随着时间的推移,这些密集区域逐渐汇聚,形成了银河系的原型。
而在原型形成的过程中,引力的作用起到了重要的作用。
星际云、气体和尘埃等天体受到引力的影响开始聚集,形成了恒星,随着恒星的形成,原型逐渐演化成为了如今的银河系。
二、银河系的演化银河系的演化是一个漫长而复杂的过程。
在形成之初,银河系由于原始物质的聚集而相对较小。
随着时间的推移,银河系中的恒星逐渐形成,同时伴随着恒星形成的是大量气体和尘埃的排放。
这些物质逐渐飘散,使得恒星之间的距离逐渐增大。
随着恒星的形成,也伴随着恒星的演化。
恒星在形成之后会经历诸如主序阶段、红巨星阶段等不同的演化阶段。
在恒星的演化过程中,会产生大量的能量和物质。
这些物质被喷射到周围的空间中,形成了新的星际云,进一步促进了银河系的发展。
银河系中的恒星之间相互作用也对银河系的演化起到了重要的作用。
例如,当两颗恒星非常接近时,它们之间的引力相互作用会导致它们被抛出银河系,形成独特的星团或星际物体。
这些恒星之间的相互作用成为了银河系演化中的重要因素之一。
此外,黑洞也是银河系演化中的重要因素之一。
黑洞是一种极度密集的天体,它具有超强的引力,可以吸引周围的物质并将其吞噬。
当银河系中的恒星或星团接近黑洞时,它们可能会被黑洞吞噬,从而改变银河系的结构和形态。
三、未来的银河系银河系作为一个自我演化的天体,将继续经历漫长的变化。
随着时间的推移,恒星将继续形成和消亡,新的星际物体将不断产生,银河系的结构将不断演变。
此外,银河系还受到其他星系的引力和相互作用的影响,这也将对银河系的未来产生重要的影响。
银河系的形成与演化
银河系的形成与演化银河系是人类长期观测和研究的天体之一,几乎每个文化都有关于银河的神话和传说。
但是真正了解银河系的形成与演化,需要借助现代天文学的研究和理论。
本文将着重探讨银河系的形成、结构、恒星形成、演化历程等方面的问题。
一、银河系概述银河系,又称为银道,是位于银河系中心的一群恒星和星际物质的集合体。
银河系是人类所处的星系,包括地球在内的日月行星,都在银河系中。
银河系直径约10万光年,包含大约2000亿颗恒星和许多行星和星际物质。
银河系的结构可分为星盘、银心球和哈伯球。
星盘是其中最为著名的部分,它包含大约99%的银河系质量和90%的恒星。
银心球位于银河中心,半径约为1千光年,大量的星际尘埃和气体汇聚于此。
哈伯球是一个更加稀疏的星系群,包含一些经过高速运动的恒星。
二、银河系的形成银河系的形成涉及到宇宙的早期演化过程。
宇宙大爆炸后,物质开始在空间中聚集,引力作用逐渐形成了宇宙中的星系。
银河系形成的具体过程还有很多争议,但目前认为最为接受的假说是“自下而上”的形成模型。
这一模型认为,银河系的星系来自于早期宇宙中的小尺度物质聚集。
这些小团块渐渐合并,形成更大的物质团块,如星暴和星团。
星暴和星团之间也不断合并,最终形成更大规模的星系。
而随着时间的推移,这些星系之间也不断合并,最终形成了如今的银河系。
三、银河系的结构众所周知,银河系的结构非常复杂,不同层次之间的结构也相互交织。
下面我们将从星盘、银心球和哈伯球三个方面进行介绍。
1. 星盘星盘是银河系中最显著的部分,也是包含大多数星体和星系团块的区域。
银河系的星盘呈扁平的盘状结构,类似于一个弥漫着气体和星际尘埃的圆盘。
银河系的星盘由极层盘和内盘两层结构组成,其中极层盘包含各种不同的天体和星系团块,而内盘则主要包含一些聚集在银心附近的天体。
2. 银心球银心球是银河系中心的密集星体区域,直径约为1千光年,包含一些极其巨大和密集的天体和星系团块。
银心球包含大量的星际尘埃,隐藏在其中的恒星无法被直接观测到。
银河系的结构和演化
1920年H. Shapley(美)发现球状星团均匀 地分布在银河的两侧,并且有向人马座聚集的 倾向。 Shapley利用球状星团内的天琴RR型变星测 量星团距离,并给出球状星团的空间分布。
The Creater Milky Way
Shapley认为球状星团是银 河系的子系统,并以银心为 分布中心。 Shapley估计太阳系到银心 的距离为16 kpc. 在Shapley的模型中,银河 系的结构是扁盘状的,直径 为100 kpc. 1kpc=3.262光年
厚盘的形成和演化成为天体物理研 究的新热点
随着银河系厚盘的发现,原来关于银河系恒星分 布的3成分(核球+银盘+银晕)模型,应代之以4 成分(核球+薄盘+厚盘+银晕)模型。 今天,银河系厚盘的存在,已经为天文界所普遍 接受。不仅如此,在一些河外旋涡星系中也发现 了存在厚盘的观测证据。 因此,至少对一部分星系来说,厚盘很可能是星 系结构中普遍存在的一种成分,它的形成和性质 必然与星系演化过程密切相关。
利用实测资料确定函数的具体形式(D0和h的值),便成为 研究银河系结构和恒星分布的主要内容之一。 自赫歇尔时代以来,天文学家一直认为银盘中恒星只具 有单一的指数分布结构——银盘,仅此而已。
厚盘的发现
1 9 8 3 年, 两位英国天文学家吉尔莫(N.Gilmore) 和莱德(G.Reid)经过详细的研究后首次明确提出, 银盘中的恒星可以分属于薄盘和厚盘两种形态不 同的结构。 他们发现,恒星在垂直银道面方向上的分布需要 用2个指数成分来表述:在银面距z≤1000pc内,银 盘恒星可以用一个指数分布来描述,标高约为 300pc, 这就是薄盘,也就是原来意义上的银盘。 另一方面,在银面距z=1000〜5000pc范围内的恒 星主要属于第二个指数成分,标高约为1450pc, 称 为厚盘。
银河系形成解析银河系的起源和演化
银河系形成解析银河系的起源和演化银河系形成解析:银河系的起源和演化银河系是我们所在的宇宙家园,它巨大而神秘,吸引着无数科学家的关注和研究。
本文将解析银河系的起源和演化,探索它的形成过程和发展历程。
一、银河系的起源在宇宙大爆炸后不久,原始宇宙中的物质开始凝聚并逐渐形成了星系。
银河系的起源也是从一团巨大的气体云开始的。
在宇宙的早期时期,一些原初气体云因为各种因素的作用开始聚集并坍缩,形成了密度更高、温度更高的云块。
这些云块逐渐旋转,并通过引力作用使其内部物质不断向中心聚集。
随着云块收缩过程的进行,其中心区域开始形成复杂的结构,称为原恒星形成区。
这些区域内,气体的相互作用形成了旋转的盘状结构,而云块内部则进一步坍缩形成恒星和行星。
二、银河系的演化随着恒星和行星的形成,密度更高的区域逐渐形成了银河系的核心部分。
而银河系的盘状结构逐渐扩散并变得更加稳定。
在此过程中,恒星和行星的数量逐渐增加,而恒星之间的相互作用和重力牵引也推动着银河系的演化。
银河系内的恒星和行星不断运动和旋转,使得银河系呈现出漩涡状结构。
这种结构形成了四肢拖尾的外旋臂,称为银河系的旋臂结构。
在旋臂结构中,恒星和星际物质互动,形成了各种美丽的天体景观,例如星团、星云等。
银河系的演化过程中还存在引力相互作用的影响。
银河系内的恒星和行星通过引力相互作用,形成了星团、星系等更大的结构。
这些结构的形成又进一步影响了周围区域的星际物质分布和演化。
通过这种连锁反应,银河系的演化过程逐渐加速并趋于稳定。
三、银河系的未来虽然我们对银河系的起源和演化已经有了一定的了解,但它的未来仍然充满了未知。
据科学家的猜测,银河系可能会与其他星系发生碰撞或相互作用。
这种相互作用会影响银河系内恒星和星际物质的分布,并可能引发一系列的天文现象。
与此同时,银河系内的恒星也会经历演化的过程。
恒星往往具有一定的寿命,当其耗尽燃料后会发生引力坍缩,进而形成超新星爆发或黑洞等天文现象。
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。
宇宙中银河系形成与演化的九个关键步骤
宇宙中银河系形成与演化的九个关键步骤在宇宙的广袤空间中,银河系是一个令人着迷的存在。
它是由无数恒星、行星和宇宙尘埃组成的庞大系统,经历了漫长的形成与演化过程。
本文将介绍宇宙中银河系形成与演化的九个关键步骤。
第一步:宇宙大爆炸银河系的形成始于宇宙大爆炸,即宇宙的起源。
在宇宙大爆炸之后,宇宙开始膨胀并逐渐冷却。
这个过程中,宇宙中的物质开始聚集并形成更大的结构。
第二步:原初星系的形成在宇宙膨胀的过程中,物质开始聚集形成原初星系。
原初星系是由气体和尘埃组成的巨大结构,其中包含了后来形成的恒星和行星的原始物质。
第三步:恒星的形成原初星系中的气体和尘埃逐渐凝结并坍缩,形成了恒星。
恒星是银河系中最基本的组成部分,它们通过核聚变反应将氢转化为氦,并释放出巨大的能量。
第四步:恒星演化恒星的演化是银河系形成与演化过程中的关键环节。
恒星的寿命取决于其质量,质量较大的恒星会经历更加剧烈的演化过程,最终可能以超新星爆发的形式结束。
第五步:星际物质的循环恒星爆发后,它们释放出大量的物质和能量,其中包括重要的化学元素。
这些物质会在星际空间中扩散并重新聚集,形成新的恒星和行星。
第六步:行星的形成在星际物质重新聚集的过程中,一部分物质会团聚形成行星。
行星是围绕恒星运行的天体,它们的形成为生命的存在提供了可能。
第七步:行星系统的形成行星不仅可以独立存在,还可以形成行星系统。
行星系统是由一个或多个行星围绕恒星运行的系统,其中包括行星、卫星和其他天体。
第八步:星系的合并与形成在宇宙中,星系之间会发生合并与碰撞。
当两个星系相互作用时,它们的物质会重新分布并形成新的星系。
这个过程对于银河系的形成与演化具有重要影响。
第九步:黑洞的形成在银河系中心,存在着一个巨大的超大质量黑洞。
黑洞是物质坍缩形成的极端天体,它的存在对于银河系的形成与演化起着重要的调控作用。
通过以上九个关键步骤,宇宙中的银河系得以形成与演化。
这一过程经历了数十亿年的时间,充满了神秘与奇迹。
银河系的形成和演化过程是怎样的?
银河系的形成和演化过程是怎样的?随着观测技术的不断发展,人类已经开始了解银河系的历史和演化。
那么,银河系究竟是如何形成的,它经历了哪些演化过程呢?本文将从不同角度为大家解答这些问题。
一、形成阶段1.膨胀宇宙的初期宇宙大爆炸后不久,宇宙的密度和温度非常高,物质之间相互作用极为复杂。
在这样的高温高密度条件下,原子核和电子之间的结合便形成了氢、氦等元素。
此时银河系的形成还需要等待过程,一开始宇宙的物质是呈现均匀的物质分布,慢慢地由于不均衡的扰动,导致物质分布出现了波动。
由于密度扰动的增强,重力引力的作用开始发挥力量,物质就开始慢慢地向更高密度的地方聚集,这是银河系的初步形成过程。
2.暗物质和气体的作用银河系形成过程中,暗物质和气体都是影响银河系形成的重要因素。
大多数物质是暗物质,在银河系形成初期,暗物质受到重力作用形成了密集区域,然后逐渐加速了气体的扰动,促使气体的聚集。
随后随着时间的推移,气体原料被压缩并在暗物质聚集的帮助下进行了星系的形成。
二、演化过程1.恒星形成阶段恒星是银河系的主体,银河系的形式也与恒星的形成密切相关。
银河系的暗物质和气体的作用,创造了恒星形成的条件。
在这样的条件下,气体和暗物质的引力作用使得气体和尘埃进一步密集,形成富含分子的云。
这些分子云由于压缩作用迅速变得密集,摩擦力使得其中某些区域的温度加热,进而引发了核聚变反应,形成了恒星。
随着时间的推移,大量恒星在银河系内形成并演化。
2.银河系的演化银河系的演化过程是一个非常漫长的过程,从形成到今天,已经演化了近150亿年。
在这个过程中,银河系的结构逐渐形成。
在银河系中,恒星、气体和暗物质相互作用,形成了银盘和暗物质晕以及银河系中心区域巨大的超大质量黑洞。
银盘由恒星和气体组成,这是银河系中最明亮和最有生命迹象的结构。
暗物质晕则在银盘周围,由暗物质构成,暗物质通过其引力在银河系中轨道限制了恒星和气体,维持着它们的运动。
银河系中心区域的超大质量黑洞则已经被证实,黑洞是由巨大质量的恒星核塌缩形成。
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)。
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。
有关银河系的知识
有关银河系的知识银河系是我们所在的星系,也是我们对宇宙的认知起点。
它是一个庞大而神秘的宇宙家园,包含着我们的太阳系和数百亿颗恒星。
本文将带您了解银河系的起源、结构和特点。
1. 起源与演化银河系的起源可以追溯到大约数十亿年前的宇宙形成初期。
根据宇宙大爆炸理论,宇宙从一个极其高温和高密度的状态开始膨胀,形成了宇宙微波背景辐射。
随着时间的推移,物质开始聚集形成了星系,并逐渐演化成为我们所熟悉的星系群。
2. 结构与组成银河系呈扁球形,由中心区域的球状星团、盘状的银盘和外围的暗物质晕组成。
银盘是银河系的主体部分,包含了大部分的恒星、行星、气体和尘埃。
而球状星团则位于银盘的中心,是由密集的恒星组成的球形结构。
暗物质晕则环绕着整个银河系,它是一种不发光的物质,但却通过引力影响星系的运动。
3. 太阳系我们所在的太阳系位于银河系的外围,距离银河系中心约26,000光年。
太阳系包括了太阳、八大行星以及一颗叫做“矮行星”的冥王星。
太阳是太阳系的中心恒星,行星围绕着太阳运行。
除了行星,太阳系还包括了卫星、小行星、彗星和各种宇宙尘埃。
4. 恒星和星际物质银河系中包含了数百亿颗恒星,它们以各种不同的大小、亮度和颜色存在。
恒星之间通过引力相互影响,并形成星团和星云。
星云是由气体和尘埃组成的巨大云状物,它们是新星诞生的地方。
恒星经过演化,会逐渐耗尽核燃料并发生爆炸,形成超新星。
超新星爆发时释放出巨大的能量,还可以产生新的化学元素。
5. 黑洞银河系中可能存在着大量的黑洞,它们是质量极大且密度极高的天体。
黑洞的引力极其强大,甚至连光都无法逃离其吸引力。
黑洞可以通过吸收附近的物质增长,当物质进入黑洞时会释放出巨大的能量,形成了所谓的活动星系核。
6. 银河系的演化和未来银河系是一个不断演化的星系,恒星的诞生和死亡、星际物质的流动以及星系的碰撞都在影响着银河系的演化进程。
根据科学家的研究,银河系将与其它星系不断相互作用,并最终可能会与安德洛梯云星系碰撞。
宇宙中的银河战争:星系间的宇宙战斗真实揭秘
1.引言宇宙是一个神秘而又令人着迷的地方。
在这个广袤无垠的空间中,蕴藏着无数未知的奥秘和可能性。
我们生活在地球上,仅仅只是宇宙中微不足道的一粒尘埃。
然而,当我们回望星空时,总会不由自主地产生一种探索宇宙的冲动。
2.银河系的形成与演化银河系是指包含太阳系在内的一群星系,它们通过引力相互作用而形成了一个庞大而稳定的宇宙体系。
据研究,银河系的年龄约为138亿年,其中恒星的寿命相对较短,只有几百万年至几十亿年不等。
因此,银河系的演化过程是一个持续的、不断更新的过程。
3.宇宙战争的起源宇宙战争的起源可以追溯到两个世纪前的人类文明。
当人类第一次进入太空时,他们开始探索宇宙,并发现了其他星球和星系。
随着科技的不断发展,人类掌握了更加先进的技术,如太空飞行器、激光武器和核武器等。
这些技术的发展为宇宙战争的出现奠定了基础。
4.宇宙战争的常见武器激光武器是宇宙战争中最常见的武器之一。
它的优点是射程远、精度高、速度快、威力大。
而且,它不需要弹药,只要能源充足就可以持续使用。
此外,核武器也是一种非常致命的武器。
虽然它的威力巨大,但其使用会产生严重的后果,如辐射污染和环境破坏等。
5.宇宙战争的策略和战术在宇宙战争中,策略和战术的运用至关重要。
一般来说,战争的胜利需要依靠对敌人的信息收集、情报分析、军事规划和战术决策等方面的精准把握。
同时,对于敌人的防御措施和武器系统的研究也是不可或缺的。
6.宇宙战争的飞船宇宙战争中的飞船通常分为两种类型:战斗机和巨型飞船。
战斗机是用于空中作战的小型飞船,其优点是速度快、机动性好、灵活性强。
而巨型飞船则是用于运输物资和人员的大型飞船。
它们通常装备有重型武器和防御系统,以保护自身免受攻击。
7.宇宙战争中的重要角色在宇宙战争中,不同的角色扮演着不同的角色。
舰长是指指挥舰队的高级军官,他们负责制定战术计划、组织作战任务和管理军官。
而船员则是指驾驶飞船的工作人员,他们负责控制飞船、操作武器系统和进行修理维护等工作。
银河系是怎么形成的
银河系是怎么形成的银河系是太阳系所处的星系。
银河系像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样,古称银河。
对北半球来说夏季看到的银河最明显,冬季银河很黯淡。
接下来就跟着店铺一起去看看银河系的形成和演化吧。
形成银河系的原因及演化过程众所周知,我们所赖以生存的地球只是太阳系中的一颗行星,而太阳仅是银河系中一颗极不起眼的普通恒星。
据大致的统计,银河系中的恒星数量多达4000亿颗,而且很多恒星的质量都比太阳大几十倍、几百倍甚至上千倍。
我们在《解除太阳系形成之谜》一书中解除了太阳系形成之谜后,读者们自然会把探秘的眼界放远,也就必然会着眼于银河系。
据说,伽利略是用自制的望远镜观测银河的第一人,他发现“银河”是由无数颗明亮的恒星组成的。
而在他之前,人们用肉眼看银河,因为它隐隐约约地以环带形式完整地绕天空延伸,仿佛是一条白带“漂流”在太空中,所以人们称它为银河。
20世纪之前,人们一直猜测太阳系位于银河系的中心,这一错误认识,直到20世纪30年代才由特朗普勒经过仔细研究后指了出来。
经过光学天文工作者的辛勤工作,初步探知了银河系的大体结构,测知银河系的中心在人马座方向。
直至20世纪50年代,科学家们才确认并描绘出太阳在银河系中的大体位置。
自17世纪以来,当人们的视线逐步扩大到银河系之外时,可以说所见之景象简直快把人吓呆了!一望无际的银河系只不过是宇宙大海中的一树叶。
在此之前,德国的哲学家康德、瑞典学者斯维登堡和英国仪器制造家兼数学家赖特等人,都曾猜想过,一些云雾状天体应是像银河一样由恒星构成的“宇宙岛”。
第一个通过观测证实宇宙岛假说的是英国天文学家赫歇耳,他通过观测,肯定了康德等人的见解。
但是,围绕着宇宙岛是否存在的问题,在天文学界一直争论到20世纪20年代。
美国的天文学家哈勃用照相方法在仙女座大星云中找到了不少“造父变星”,测出了它们的光变周期和视星等,定出了仙女座大星云的距离,证明它是处在银河系之外。
自此以后,争论逐渐平息,那些认为银河系是宇宙中惟一庞大天体的科学家在事实面前也转变了态度,河外星系的新认识深入人心。
银河系和宇宙的起源与演化
银河系和宇宙的起源与演化宇宙中的一切,都是从一个点开始的。
这个点就是大爆炸,是200多亿年前宇宙的起点。
爆炸后,物质不断地扩散,呈现出宇宙不断膨胀的景象。
在此过程中,物质随着宇宙的演化逐渐形成了星系,其中最具代表性的就是我们所在的银河系。
银河系是一个巨大的星系,其中包含了数百亿颗星星。
这个星系是由气雾和球状星团等物质不断地聚合形成的,经历了漫长的演化过程才成为了我们所看到的景象。
这个过程中,引力是一个非常重要的因素。
由于星体与星体之间的吸引作用,物质不断地聚集在一起,形成了星云和星团。
这些星云和星团渐渐合并成了一个个更加庞大的星系,最终形成了银河系这个典型的星系。
在银河系中,各种星体按照一定的规律运动着。
这个规律是由万有引力定律所决定的,即引力与物体质量成正比、与距离的平方成反比。
这样,相对于银河系中心的位置,离中心越远的星体就运动得越缓慢,而质量越大的星体对其他星体的引力也越大。
这些规律令我们对宇宙中的星体运动有了更深入的认识。
银河系的演化银河系的演化不仅受到物质聚合和引力作用的影响,还与星际介质、星风、恒星演化等因素有关。
通过对它们的研究,我们可以更加深入地了解银河系的演化过程。
星际介质是一种穿透宇宙的物质,它是星系中的原料库。
银河系中的气体主要存在于星际介质中,这些气体在引力的作用下逐渐聚集着,最终形成了星云和恒星。
同时,由于各种原因,星际介质中的气体也会逐渐消失,这使得星系中新星形成的速度缓慢下降。
星风是指来自恒星的高速物质流。
由于恒星内部核反应的影响,产生了大量的能量和物质,其中就包括了星风。
星风对星系的演化影响很大,它能够激发星际介质中气体的原子发光,使得星系中出现不同颜色的空间景象。
恒星演化是指恒星从形成到死亡的过程。
恒星形成时需要较高的密度和压力,因此经过了漫长的星云、星云核、原恒星等发展阶段,最终成为一个稳定的恒星。
恒星的演化过程主要受到质量的影响,质量越大的恒星演化越快,最终可能会形成黑洞或中子星。
银河系的星系形成和演化
银河系的星系形成和演化银河系是我们所在的银河系群中最大和最亮的天体,产生了无数次的浪漫想象和科学研究。
而银河系的形成和演化是一个非常重要的科学领域,在宇宙演化的历史中与其他星系相同,是个紧随潮流并一直在寻求研究的议题。
一、银河系的起源现代宇宙学的一个向导理论是暗物质存在,它足以解释宇宙中的显著观测现象和宇宙加速扩张的推论。
如果没有暗物质,银河系的形成和演化将如何进行,并且我们将无法解释针对这个星系的广泛研究。
因此,这个论文约定暗物质存在,并用暗物质的角度来考虑银河系的形成和演化。
据估计,暗物质相对于一般物质的质量比为5或6比1。
因此,暗物质的密度比较均匀,银河系和天体系结构较大的星系因此具有它们象征性的旋转曲线形态:在外面的物质旋转得更快。
现在被广泛接受的模型认为银河系的形成可以解释为是由暗物质的聚集和吸引力的作用,在12亿年前的初期宇宙期间,由于能量和宇宙尺度的规划效应,形成了暗物质在空间中的密集区域,具有极高的分布密度。
这种聚集的暗物质“晕”在慢慢向大尺度漂移,并逐渐吸收普通物质,形成质量更大的星系。
银河系可能是吞噬了许多小型星系,包括像年轻的卫星星系Magellanic Clouds那样的矮星系,这些星系被银河系的引力所摄。
这个物质富集的过程会导致这种暗物质“晕”内部的普通物质中心坍缩,进一步形成恒星和星系的原材料。
二、银河系中的恒星形成银河系中的恒星形成是在大量气态物质集聚形成厚盘,在半透明气态的厚盘环境中,物质开始开始急剧降温和压缩,触发引力收缩而形成更密集的气体云。
折叠外层的压力可能超过核融合冯·诺伊曼极限,从而产生了热核反应,成为一个年轻的恒星核心。
随着它释放出大量能量和辐射,周围的物质也被加热,导致整个分子云的物质加热,形成由大量气态物质组成的星际介质,马姆罗德-锡金模型通常用于解释银河系中大气压和上流速上的金属丰度分布。
但是,在银河系的寿命中,恒星形成可能总是有所波动,甚至在银河系早期的“生长病”中也是如此。
银河系的起源及演化原理.
银河系起源及其演化原理1、圆锥星系基本原理在宇宙空间里高速运行的具有星系核的两个星系,当这两个星系的星系核之间的距离很小时,如果其相对运动速度也很小,那么这两个星系核就会在万有引力作用下相互绕转,而建造成为一个质量更大的超高速旋转的星系核。
这两个相互绕转星系核的质量越大相对距离越小,他们之间的万有引力就会越大,建造出来星系核的旋转速度和能量也就会越大。
在这个超高速旋转的星系核内部爆发了超能量的核聚变,建造出来了金铱银铜镍铁等各种物质。
这个超高速旋转的星系核就像一台巨大的核力发电机,形成一个超强的电磁场,把它建造出来的各种物质,转变成能量特别强大的高能粒子流从它的两个磁极超高速地向远方喷射。
我们把这样建造出来的星系核称作两极喷流星系核,简称为喷流星系核。
笔者把从喷流星系核喷射出来的高能粒子流所经过的射线叫做喷流射线。
喷流星系核的能量越大,它喷射出来的高能粒子流的流量和运动速度也就越大。
星系核在喷射高能粒子流的时候,会消耗其自身的能量,然而,当它俘获到其他星系或者星团等大质量天体系统以后,就会增添能量。
在星系核喷射高能粒子流时,如果星系核先后喷射出来的高能粒子流运行的初速度的大小发生了变化,或者星系核的喷射方向已经发生了改变,那么就会建造出来关于星系核成中心对称的两条粗大的喷流带,笔者把这样建造出来的喷流带叫做星系喷流带。
如果星系核先后喷射出来的高能粒子流运行的初速度的大小发生了突变,那么它就会建造出来关于星系核成中心对称的喷流带分支。
喷流星系核通常有两条自转轴,一条是磁轴,另一条是在万有引力作用下形成的引力轴。
我们可以说,星系喷流带是在星系核磁轴绕着引力轴旋转的过程中建造出来的。
星系核的磁轴与引力轴之间的夹角θ∈[ 0~π/2 ] 越大,建造出来的喷流带占据的空间就会越薄;否则就会越厚。
星系核的磁轴绕着引力轴的旋转速度越大,喷流带缠卷得就会越紧密;否则,就会越松弛。
一般来说,这样建造出来的喷流带都位于同一个圆锥面上,星系核的中心位于这个圆锥面的顶点上,星系核的引力轴位于这个圆锥面的轴心线上,星系核的磁轴(即高能粒子喷流射线所在的直线)位于圆锥面的母线上,星系核的磁轴与引力轴之间的夹角θ的2倍角就是这个圆锥面的顶角2θ∈[0~π] 。
银河系中恒星的形成与进化
银河系中恒星的形成与进化银河系是我们所在的星系,其中包含数十亿的恒星。
这些恒星的形成和演化过程是天文学家长期以来关注的研究问题之一。
那么,银河系中恒星的形成和进化是如何进行的呢?一、恒星的形成恒星形成的过程可以说是一个自组织系统的进化过程。
它的初始状态是一个巨大的分子云,这个分子云由氢气、氦气和微小的块状物质构成,而它们的质量可以达到几百到几千倍的太阳质量。
在这种环境下,一些小的扰动可导致恒星形成,如其他星体或者近来的超新星爆炸。
这样的扰动会引起原始云中某些局部区域的密度增加,使气体聚集成更高密度的小云块。
这些小块的性质有所不同,它们有不同的密度、温度、运动速度和化学成分。
一旦这些小块达到了足够高的密度,就会引发一系列复杂而疯狂的物理过程,例如:气体塌陷浓缩;温度升高;恒星形成。
上述所述的物理过程是由原始分子云中的引力和物理转化过程所引起的。
在引力的作用下,这些高密度的小块会不断地拖拽、拉扯气体。
这些气体的流动模式有助于产生等熵过程。
等熵过程是指,气团有一种新的动力学性质,即使相互之间速度和压强不同,它们也能保持相同的熵。
二、恒星的演化新生的恒星最初处于一次短暂的主序带阶段,这个阶段通常会持续数千万年。
在这一时期,恒星的能量主要来源于核聚变反应,将氢原子合成成氦原子,并产生光和热。
在这个过程中,恒星将逐渐耗尽其核心储存的氢燃料。
当氢聚变反应放出的能量越来越少的时候,恒星的核心将开始缩小和变成更密实的物质。
这会引起核聚变反应区域的温度和压强升高,使得更多的氢原子参与聚变反应。
这样,恒星的外层也会膨胀,使它变成更亮的恒星。
当恒星最终耗尽了核心氢燃料时,它将进入另一个阶段,这个时期被称为红巨星阶段。
在这个阶段,恒星中心变得非常热,并开始聚变氦原子,产生碳、氧等元素。
同时,由于核心收缩,更外层的氢气层膨胀,使得整个星体变得非常大。
在这个过程中,最终核心燃料用尽,恒星将开始迅速耗尽自己的能源,筹备它的超新星爆炸。
银河系形成与星系演化规律
商洛西域广场工程简介
商洛西域广场工程是商洛市政府推动的一个城市建设项目,位于商洛市中心的一个地块上。
该广场工程的主要目的是提升商洛市的城市形象,打造一个现代化、多功能的城市中心公共空间,以满足市民休闲、娱乐、购物等多样化需求。
商洛西域广场工程占地面积较大,涵盖了商业、文化、休闲等多个功能区域。
其中,商业区域将建设商业大楼、购物中心、餐饮街等商业设施,为市民提供便利的购物与消费场所。
文化区域将建设剧院、图书馆等文化设施,丰富市民的文化生活。
休闲区域将建设公园、儿童乐园等场所,让市民可以在这里享受休闲时光。
此外,商洛西域广场工程还将配套建设现代化的基础设施,包括交通、通信、供水、照明等设施,以提高广场的便利性和舒适度。
项目还将注重环保,采用节能环保的建筑材料和技术,打造绿色、低碳的城市广场。
商洛西域广场工程预计将成为商洛市的新地标,提升商洛市的城市形象,带动经济发展,提高市民的生活品质。
该工程预计于数年后完工并投入使用。
银河系的形成原理
银河系的形成原理银河系的形成可以追溯到宇宙大爆炸之后约137亿年前的早期宇宙时期。
根据宇宙起源理论,大爆炸后,宇宙开始以无限的速度膨胀,以及宇宙背景辐射的存在证明了这一理论。
随着宇宙的膨胀,其中微小的密度扰动逐渐演变为更大的扰动,这些扰动是星系和银河系的种子。
在这篇文章中,我将详细介绍银河系的形成原理。
1. 密度扰动的形成:在宇宙的早期时期,由于量子涨落和暗物质的引力作用,宇宙物质存在微小的密度扰动。
这些微小的扰动随着时间的推移,逐渐演化形成更大的扰动区域。
2. 星系的形成:经过数亿年的演化,较大的扰动区域逐渐聚集了足够的物质,形成了星系。
星系是由数以千计的恒星、气体、尘埃以及暗物质组成的。
3. 银河系的形成:星系是由银河系组成的,每个星系都包含数十亿至数万亿颗恒星。
银河系是由恒星、气体和尘埃以及暗物质组成的巨大系统。
4. 冷凝与塌缩:在星系的演化过程中,星系通过冷凝和塌缩的过程形成更为密集和集中的星团和恒星团。
这个过程要消耗大量的气体和尘埃。
5. 螺旋臂的形成:银河系通常具有螺旋臂的结构。
这些螺旋臂是由密度波引起的,这种波动以相对固定的速度在星系盘面中传播。
6. 牵引力的影响:星系中的各个部分通过引力相互影响,通过引力相互作用,星系的形态和结构受到塑造。
7. 暗物质的作用:暗物质在宇宙中所占的比重约23%,它对银河系的形成和演化起着至关重要的作用。
暗物质具有引力效应,使得星系能够形成并维持稳定的结构。
8. 星系合并:随着时间的推移,一些星系可能会相互合并,形成更为庞大的星系。
这种星系合并也会带来更大的质量和能量释放,例如星系碰撞产生的宇宙尘埃和高能粒子。
总结起来,银河系的形成是一个漫长而复杂的过程。
它始于宇宙早期的微小密度扰动,随着时间的推移,扰动逐渐演化形成星系,而星系则进一步形成银河系。
银河系的形态和结构受到内部因素如牵引力和暗物质的影响,以及外部因素如星系合并的作用。
了解银河系的形成原理有助于我们更好地理解宇宙的演化过程。
银河系的进化
银河系的进化银河系的进化是一个漫长而悠久的过程,需要数十亿年的时间才能完成。
整个进程涉及到恒星的形成和毁灭、行星的演化、星系的合并等一系列复杂的物理与化学过程。
银河系的形成始于大爆炸后几百万年,随着原始物质结合而成,这些物质在引力作用下逐渐聚集形成了早期星云。
初期的银河系主要由氢和氦组成,而较重的元素则随着恒星演化产生。
在几百万年的时间内,这些星云逐渐形成了类太阳的原恒星。
在原始恒星形成之后,随着引力的增强,恒星之间开始相互作用,大量星云被引力吸引聚集成星团。
在漫长的时间里,这些星团形成了本星系中许多恒星的基础。
恒星的演化是银河系进化中的重要过程之一。
恒星通过核聚变反应将氢转变成氦,从而释放出大量能量。
当恒星的氢耗尽时,会进入不同的演化阶段。
小质量的恒星最终演化成红巨星,并释放出大量的物质,形成星云。
而大质量恒星则会在爆炸中释放出大量能量和重元素,对银河系的形成和演化产生着深远的影响。
在恒星演化和毁灭的同时,新的恒星不断形成。
恒星的形成通常发生在星际云中,由于星际云的密度不均匀,所以形成恒星的速度也不同。
有些星际云放缓了幅射冷却速率(赫希塔伦-恩斯托姆极限),导致形成新恒星的时间被加速。
这种形成方式被称为渐缩理论。
除了恒星形成和演化,行星演化也是银河系进化的重要环节。
在恒星周围的行星轨道上,行星形成通过原始行星盘,这些行星盘是行星围绕年轻的恒星旋转,在其中的尘埃和气体形成了行星。
在随后的演化中,行星经历了一系列变化和巨大的影响,从而形成行星系。
除了上述的形成和演化过程,银河系的合并也是银河系进化过程中的重要过程之一。
宇宙中存在大量的银河系,在漫长的时间里,它们相互吸收和合并。
通过合并,星团和行星系的结构也开始发生变化,因而对银河系的形态、演化和性质都产生了重要的影响。
总之,银河系的进化是一个极其复杂的过程,它涉及到许多物理和化学过程,并需要数十亿年的时间才能完成。
恒星形成和演化,行星演化,星系合并等一系列过程迅速改变了银河系的结构、性质和演化方向。
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银河系的形成和演化银河系的形成和演化摘要银河系是宇宙中数以百亿计星系中的一员.自威廉・赫歇尔以来,人们对银河系结构和运动状态的认识已有200多年历史,而有关银河系起源和演化的探索则只是在最近半个多世纪内才成为天文学的研究热点•文章在简述银河系认识史的基础上,对有关银河系形成和演化这一重要天体物理问题做了概要的评述,其中包括银河系厚盘的发现及其可能的形成机制. 1银河系的研究简史聶早在15世纪中期,法国大主教尼古拉就已猜测夜空中的众多繁星都是十分遥远的太阳.1584年,意大利思想家布鲁诺(Bruno G)进一步明确提出宇宙无限的概念,并认定太阳只是一颗普通的恒星.不过,鉴于这些天才的猜测缺乏实测科学依据的支持,学者们并没有给以充分的关注•聶对银河系本质的认识首先归功于望远镜的问世.1608年,荷兰人利伯希(Lippershey H )在一次偶然机会中发明了望远镜.1609年,伽利略率先把自制的望远镜对准银河,他发现银河实际上由无数颗恒星构成,只是因为这些星星既多又暗,且密集在一起,肉眼无法加以分辨,在晴朗夜空中形成了一条模糊而又不规则的银白色光带一—银河.1750年,英国天文学家赖特( Wright T )正确指出,银河和天空中所有的恒星构成一个扁平状的巨大恒星系统,但他并没有给出观测证据•聶首先通过实测探究银河系结构的是著名英国天文学家、天王星发现人威廉•赫歇尔(Herschel W).从1770年代起,赫歇尔开始用恒星计数方法研究银河系结构•在几十年内所作的1083次观测中,他总共计数了117,600颗恒星,就当时的条件来说工作量非常大,赫歇尔为之付出了极大的心血.1785年,赫歇尔在观测的基础上加上若干理论假设,建立了天文学史上的第一个银河系模型(见图1).聶赫歇尔的工作具有重大历史意义,它证实了作为一个恒星系统的银河系的客观存在,使人类的视野从太阳系范围大大地拓展了.这是继哥白尼建立日心说之后,天文学发展史上的又一个重要里程碑,赫歇尔因此被后人誉为恒星天文学之父.在赫歇尔的模型中,太阳仍然位于那时所认识的宇宙范围一一银河系的中心.基于赫歇尔当时在天文界中有着很高的声望,这一不正确的概念维持了130余年.篇1830年代发明了照相术,荷兰天文学家卡普坦(Kapteyn J )首先意识到这可以为天文学家提供一种全新的观测手段,他正确地认定,借助照相方法重做恒星计数工作,可望得出比赫歇尔更好的结果.经过不懈的努力,卡普坦于1922年发表了他的银河系模型:银河系主体具有盘状结构,直径5.5万光年,厚1.1万光年,包含了474亿颗恒星;太阳位于靠近盘中心的位置上,离中心约为2000—2300光年,世人称为“卡普坦宇宙”.遗憾的是,尽管卡普坦曾正确认识到“太阳到系统的中心必定有相当大的距离”但他最终还是放弃了•聶正确判定太阳在银河系中位置的工作是由美国天文学家沙普利(Shapley H)完成的.1918年,沙普利研究了69个球状星团的空间分布,发现有90%位于银河系中心方向一侧,并根据球状星团分布这种“一边倒”的观测现象,正确推断太阳并不居于银河系中心,而是处在比较靠近银河系边缘的位置上,这一结论为深入研究银河系结构奠定了基础.在沙普利的模型中,太阳位于距银河系中心约5万光年处,而全部球状星团涉及的空间范围约为30万光年,这个数字实际上是偏大了.这时,距赫歇尔提出的第一个银河系模型已过去了130余年.聶根据近代天文观测和研究可知[1,2],银河系是一个旋涡星系,年龄估计在100亿年以上,总体结构大体可分为4部分(见图2 —图4),即银盘、核球、银晕和暗晕.银河系总质量(指不计暗晕部分,下同)约为1.4 X 1011太阳质量,其中以恒星形式出现的约占90%,由气体和尘埃组成的星际介质占10%左右.話银盘是银河系中恒星和星际介质分布的主体,集中了银河系质量的85% —90%.银盘呈轴对称和平面对称的扁平圆盘状,直径8.2万光年.太阳到银河系中心的距离(银心距)约为2.6万光年,离银盘对称平面(银道面)仅为20 —30光年.银盘中心厚,边缘薄,太阳附近银盘厚度约3,300光年.鬲核球是位于银河系中心部分的恒星密集区,大致呈扁旋转椭球体状,长轴约1.3 —1.6万光年,厚1.3万光年左右.核球质量约占银河系质量的5%,主要成分是老年天体,且越接近核心区,恒星密度越高.银河系中心附近有一个至少含5个子源的强射电源人马A,明亮的银核即位于其中的1个子源内,直径接近5光年,质量约是太阳质量的几百万倍.一种流行的观点认为,在银核位置上有一个超大质量黑洞,不过目前它并没有处于剧烈活动期.翦包围着银盘的是一个物质平均密度比银盘低得多的区域,称为银晕,大体上呈球状,直径约10万光年.银晕涉及的范围比银盘大得多,但因物质分布非常稀疏,故质量大约只及银盘的10%.银晕中主要有两类天体,即老年恒星和球状星团,此外还有极少量的气体.聶银晕外有一个范围更大的物质分布区,这就是暗晕,其成分是暗物质,尺度可能是银晕的10倍,质量可能高达银河系其他部分质量总和的10倍.暗晕的存在是根据观测资料间接推定的:如果银河系物质主要集中在银盘和银核,则离中心越远处,恒星绕银心的转动速度越慢,而实测结果却大相径庭一一在太阳附近以及更远的地方,恒星转动的速度大致保持不变,甚至还略有增加.由此推断在银河系外围必定存在大量性质尚不很清楚的不发光暗物质,它们构成了暗晕.篇2两种可能的演化途径篇在沙普利之后的几十年时间内,随着天文观测研究工作的深入,特别是射电天文手段的面世,人们对银河系结构取得了较为全面的认识,开始探究银河系的运动学和动力学状态,并进而探讨银河系的形成和演化机制.聶银河系天体的运动状态取决于银河系引力场,也就是取决于银河系的物质分布状况•恒星在银河系内的运动形式既不像太阳系中行星的开普勒运动,也不是角速度处处相同的刚体自转,而是所谓“较差自转”,即不同银心距的恒星有不同的转动角速度.这一概念首先是由瑞典天文学家林德伯拉德(Lindblad B )于1925年提出的,两年后经荷兰天文学家奥尔特(Oort J H )的工作而得以完善.在上述工作基础上,奥尔特于1932年建立了第一个近代银河系模型,并开创了用动力学方法解释恒星运动学状态的研究途径,称为奥尔特-林德伯拉德理论]3].聶1944年,当时正在美国工作的德国天文学家巴德(Badde W)明确提出星族的概念,即根据银河系物质的物理化学性质、空间分布和运动特征,把银河系天体区分为星族I和星族II两类.星族I天体的年龄较轻,大致分布在以银心为中心的一个扁圆环状范围内,它们绕银心的运动速度较大,但速度弥散度较小;星族II天体年龄比较老,分布在一个以银心为中心的略扁的球形天区内,这类天体绕银心的运动速度较小,但速度弥散度却比较大.银盘中天体以星族I为主,核球和银晕内主要是星族II天体. 篇目前所观测到的银河系的物理、化学、分布、运动学特征以及星族的客观存在,是100多亿年前银河系形成以及嗣后长期演化的结果•为了探究这一漫长过程中所发生的真实情况,首先必须建立合理的银河系理论模型,并对观测事实做出有效的解释•迄今已提出的这类模型可谓名目繁多,大体上可以根据模型试图解释的主要观测事实,分为质量模型、恒星计数模型、运动学模型、动力学模型以及化学演化模型等几大类.如质量模型是要对银河系及其各个成分的密度分布做出说明,使模型预期值与一些观测量(如太阳附近的总面密度等)相一致;恒星计数模型应该对银河系不同位置处恒星绝对星等的分布给出合理解释;运动学模型涉及恒星的空间运动,不仅要求能说明恒星数密度与绝对星等之间关系,而且要对不同位置上的恒星速度分布做出预言;而化学演化模型则要通过研究物质化学成分的历史演变踪迹,来探索银河系形成和演化的线索•聶银河系是如何形成的,这个问题在现代天体物理研究中有着重要的地位.合理的银河系形成机制,应能对银河系的结构及各种成分(包括星族、星团等)的观测性质做出恰当的解释•不仅如此,有关的主要结论还应在河外星系,特别是在与银河系有同类形态的旋涡星系上得到印证•酩天文学家把物质中某类元素含量所占的比例称为该类元素的丰度•宇宙中含量最丰富的元素是氢,约占物质总量的71% ;其次是氦,约占27% ;其他元素统称为“重元素”或“金属元素”,而全部重元素总的丰度仅在2%左右.氢是宇宙早期即已存在的原初元素,大部分氦生成于大爆炸发生后的3分钟内,因而在原初星际介质和由此生成的第一代恒星中,金属元素丰度极低•另一方面,几乎所有的重元素都是在恒星演化过程中经内部核反应合成的,称为核合成,并通过超新星爆发以及星风等途径送入星际介质葆银河系的化学演化必然与恒星演化密切相关.恒星演化的进程取决于恒星质量,质量越大演化得越快•大质量恒星的演化很快,最快的仅需经过几百万年时间,便以超新星爆发而终其一生•由于银河系年龄超过100亿年,历时几百万年甚至更长的一些过程,相对银河系的一生来说实际上是很短的. 这类短时标事件在银河系的整个演化史中会不断出现,其结果是注入星际介质中的重元素不断增多•因此,星际介质以及由星际介质坍缩形成的恒星内的重元素丰度,必然随宇宙年龄的增大而增大,这一过程称为“元素增丰”•显然,在目前存在的恒星中,金属丰度越低年龄越老,它们必定是一些长寿命的小质量恒星,因为大质量恒星早已寿终正寝了;近期诞生的恒星金属丰度就高,它们质量可以有大有小1962年,三位美国天文学家艾根(Eggen O J)、林登贝尔(Linden-Bell D )和桑德奇(Sandage A)提出了一种银河系形成的图像,后人称为ELS理论]4].这种理论认为,银河系形成于一个大致呈球形的巨大原星系云•这个云最初的金属丰度很低,并因引力作用而处于自由下落状态,称为引力坍缩.在坍缩过程中,云的自转速度不断增大,以保持角动量守恒,大部分重元素丰度很低的所谓“贫金属星”和球状星团就是在这一过程中形成的,而目前观测到的这类老年星族II天体具有很扁的运动轨道,便是原星系云自由坍缩的直接结果.又因为坍缩过程进行得很快,期间形成的球状星团便有大致相同的年龄•当云的半径收缩到原星系云半径的十分之一左右时,由于超新星爆发不断出现,云变成富金属态,并逐渐变为扁平状,形成一个由离心力支撑的盘结构•这时银盘及盘族恒星开始形成,并保持这种状态直到今天,盘内恒星较为年轻,金属丰度则比较高.ELS理论可以较好地说明许多重要观测事实,如银河系的总体结构、不同星族恒星的年龄、金属丰度和运动状态等.观测结果表明,老年球状星团的金属丰度各不相同,且差异较为显著,这一事实给ELS的快坍缩模型带来了如下困难:既然坍缩过程进行得很快,期间元素增丰的效果就不会很明显,不同球状星团的金属丰度应该相差不大.为了解决这一矛盾,1977年西尔勒(Searle L)等提出了另一种不同的银河系形成模型]5] •这种模型的基本观点是,银河系由几十个较小的星系云并合而成,而不是生成于单一的巨原星系云.这些小云块的质量约为10 8太阳质量,它们各自演化成较小的系统,并相互碰撞、并合,在一种缓慢的坍缩过程中,最终形成银河系•由于在同一时间段内不同小星系内部的增丰情况各不相同,从而较好地解释了球状星团在金属丰度上的差异.西尔勒模型称为慢坍缩模型,以区别于ELS的快坍缩模型•后来的一些数值模拟工作表明,小星系确实会通过相互并合形成更大的系统,从而支持了西尔勒模型.不过,银河系纯粹由大量小星系并合而成的机制很难解释银盘的形成,为做到这一点,必须对并合的具体方式加以严格的限定,如小星系在并合过程中应取适当的运动路径等,而这显然很不现实.还有,尽管对银河系核球的起源仍很不明晰,但是构成核球的物质很可能是以气体,而不是以恒星的形式并入银河系,对这一点的解释ELS模型显得更为自然.近年来的不少观测研究表明,宇宙中星系的并合和吸积现象确实存在,如银河系曾经吸积了一些球状星团和晕族恒星.又如,离银河系最近的河外星系一一大麦哲伦星云,正在不断地朝着银河系旋进,预期最终可能会被银河系吞并,届时大麦哲伦星云中的球状星团便自然成为银河系的成员.看来,银河系的形成和演化机制应该是比较复杂的,很可能既取决于银河系的内部过程一一坍缩,又涉及外部因素一一吸积和并合.3谆盘发现带來的问题除了尚不十分明确的暗晕部分外,银河系物质主要以恒星形式出现,并集中分布在银盘中.在银道面附近,恒星数密度(单位体积内的恒星个数)最高,随着恒星到银道面距离(银面距)的增大,恒星数密度逐渐降低.通常认为,恒星数密度v随银面距Z的变化规律,即函数v⑵大体上具有指数分布形式:v (z)= v Oe-z/h,其中的e=2.7182…为自然对数底,v 0是银道面上(即z =0处)的恒星数密度,而h 称为标高•标高的物理含意是,银面距每增大h秒差距,恒星的数密度便减小到1尼倍•如何利用实测资料确定函数中v 0和h的具体数值,是研究银河系恒星分布的重要内容之一.自赫歇尔以来的近200年内,天文界一直认为银盘中恒星在垂直银道面方向上只具有单一的指数分布结构1983年,英国天文学家吉尔莫(Gilmore N )和莱德(Reid G)经过对12,500颗恒星的观测资料进行详细分析后首次明确提出[6],银盘中的恒星并不仅有单一的成分,而是可以分属于两种形态不同的结构,或者说恒星在垂直银道面方向上的分布需要用2个不同的指数成分一一薄盘和厚盘来表述(见图5).在银商距z <1000pc(秒差距)的范围内,恒星可以用一个指数分布来描述,标高约为300 pc,这就是薄盘,也就是原来意义上的银盘.柱银商距z =1000 —5000pc范围内的恒星主要属于第二个指数成分,标高约为1450pc,称为厚盘.不过,构成薄盘和厚盘的恒星在空间分布上是互相套叠在一起,其间并没有任何使之一分为二的边界,这正是厚盘结构在20多年前才被确认的主要原因之一•具体来说,在银道面附近,主要是薄盘恒星,属于厚盘的恒星甚少,如在太阳附近厚盘恒星约只占恒星总数的2%.由于薄盘恒星分布的标高只及厚盘标高的五分之一,随着银面距的增大,薄盘恒星的数密度相对厚盘恒星迅速减小,在远离银道面的地方厚盘恒星便很快占据上风.怕星分彳」v (z)不能川单•指数律来心述,这可以有两种物理解释:即很河系只有孔•盘,而v (z)为非指数分布;或者,同时存在薄盘和厚盘,且两个盘均表现为指数分布.但是,没右任何逗出认X v (z)必然JI右抬数形式,并对实测结果用存在两个盘来加以解释,除非能证明组成两个盘的恒星具有明显不同的内禀性质(比如年龄或金属丰度等).后来的一些研究表明,属于薄盘和厚盘的恒星,确实在物理和运动学性质上有着明显的差异.厚盘恒星的年龄不小于80亿年,绝大部分大于100亿年,而薄盘恒星的年龄则普遍小于80亿年.在化学组成上,厚盘恒星的金属丰度比较低,而薄盘恒星的金属丰度比较高.在运动学状态方面,与厚盘相比,薄盘恒星绕银心的转动速度比较大,但不同恒星之间的速度弥散度比较小,显得较为“步调一致”.目前,厚盘的存在已经为人们所普遍接受,并进行了深入的研究]7], 这样一来原来关于银河系结构的3成分(核球+银盘+银晕)模型,应代之以四成分(核球+薄盘+厚盘+银晕)模型.在更为细致的研究中,薄盘恒星更进一步区分为年轻薄盘和老年薄盘两种成分.其中老年薄盘就是原来意义上的薄盘,而年轻薄盘恒星的空间分布更要“薄”一些,标高仅为100pc .在太阳附近,属于年轻薄盘的仅占薄盘恒星的20%左右.另一方面,银河系中的星际气体尘埃物质主要集聚在银道面附近,它们的空间分布也呈现盘状结构,这就是气体盘.由此可见,银河系物质的盘状结构颇为复杂. 厚盘结构并非只见之于银河系,在其他一些旋涡星系中也已发现了存在厚盘的观测证据,这说明至少对部分星系来说,厚盘很可能是较为普遍存在的一种结构成分,它们的形成和内禀性质必然与星系演化过程密切相关.自厚盘发现以来,人们提出了若干种不同的厚盘形成机制,以解释厚盘和厚盘恒星的各种观测性质,如薄盘和厚盘依次形成的坍缩机制,银河系与伴星系交会或并合使银盘增厚,早期银盘对物质的直接吸积,以及薄盘天体的运动学扩散等.这些机制可分为“先厚后薄”和“先薄后厚”两大类,其中坍缩理论属于“先厚后薄”机制,其余几种则都可归于“先薄后厚”机制.鉴于问题的复杂性,以及新观测资料的不断涌现,天文学家的认识还没有取得完全一致.往往是一种机制能说明某些观测特征,但却不能解释另一些观测特征.坍缩机制认为,厚盘和薄盘是银河系在演化过程中相继形成的两种结构•先是通过坍缩形成厚盘,剩余气体因进一步内落而形成薄盘.初始坍缩可以是一种快坍缩,也可能是一种受压力支撑的慢过程.快坍缩机制的理论基础是ELS模型,厚盘形成经历的时间大约只有4亿年,薄盘在这之后形成,历时6亿年.慢坍缩机制认为,由于气态物质的压力支撑作用,引力坍缩表现为一种慢过程,在形成银河系的几十亿年时间内,厚盘先形成,然后再生成薄盘.慢坍缩和快坍缩的观测表现应该是不同的:前者有足够时间在厚盘中形成垂直银道面方向上的金属丰度梯度,而后者则没有足够长的时间来建立这种梯度,但目前的观测资料还不能对此做出明断.随着星系并合现象(见图6)的普遍发现,一种比较流行的观点认为,因银河系与某个较小质量伴星系的并合,早期形成的薄盘恒星由于受到剧烈的运动学加热、扩散而形成厚盘这里又可以有两种不同的加热途径:一种是需要银河系与伴星系发生实际上的并合,另一种则强调并不一定要求伴星系直接落入银盘中,伴星系与银河系的密近交会同样能形成厚盘•有人通过数值模拟发现 [8],如对伴星系设定某个质量范围,并与银河系薄盘以一定的倾角并合,结果是银盘恒星会形成两个服从指数律的数密度分布,其中外部成分就是厚盘与剧烈并合机制不同,物质的直接吸积是一种慢过程,而厚盘的形成便是缓慢吸积过程的产物•这种机制认为,银河系本身就是由许多比较小的成分通过某种随机方式形成的,早期形成的薄恒星盘会通过不断吸积小的伴星系,使薄盘因受到运动学加热而生成厚盘.不过有人认为,如果把相当于盘质量10% —30%的伴星系放在距盘中心10倍盘半径的地方,它们就会因主星系(银河系)的潮汐作用而瓦解,因而对盘增厚的作用很小•吸积机制的理论基础是西尔勒等人的观点:9:.在1950年代初就已发现,恒星运动的速度弥散度随着恒星年龄的增长而变大.进一步的工作表明,这一观测事实可以解释为盘内恒星通过扩散机制不断受到运动学加热的结果[10] •薄盘中恒星经过长时间的运动学扩散而到达高能轨道,并由此形成厚盘的观点就是在上述工作的基础上提出来的.所谓运动学扩散,是指原来在银道面附近作近圆轨道运动的恒星,由于某种原因变为在与银道面斜交的椭圆轨道上运动•这类原因可能有:银河系旋涡结构对恒星运动轨道的扰动;分子云对恒星运动的散射作用;大质量晕天体在运动过程中穿越银盘时对盘天体运动的影响等.在上述各种厚盘形成机制中,比较多为人们所接受的是“先薄后厚”的并合机制,以及可能还有“先厚后薄”的快坍缩机制.其他“先薄后厚”的形成机制因与一些重要实测结果不符而受到较多的质疑,慢坍缩机制则基本上已不为人们所关注.应当说,涉及厚盘以及星系形成和演化的一些重要问题还没有完全弄清楚•比如,不同星系中的厚盘是否会有不同的形成机制?一种以上的机制是否会在不同的程度上同时对厚盘的形成发挥作用?等等.4结朿语银河系形成和演化所涉及的内容非常广泛,非本文所能逐一评述.随着许多大型设备投入有关的观测工作,以及包括整个电磁波譜的多波段天文观测的开展,天文学家取得了海量观测数据,这对深入研究银河系、星系的形成和演化提供了极为宝贵的资料,也提出了更多的实测结果需要由理论来加以解释[11 —14] •在星系天文学中,银河系显然具有不可替代的重要地位•就单个星系而言,有关银河系的观测资料最为丰富,由银河系得出的结论还可以为探索河外星系的奥秘提供观测约束,这正是人们重视银河系研究的主要原因之一那么,未来银河系又会向何处去?银河系在宇宙中并不是孤立的,它与邻近的几十个形态不同的星系构成了一个不太大的星系集团,称为本星系群,空间范围约为650万光年,银河系和仙女星系是本星系群中最大的两个星系离银河系最近的有两个质量较小的星系,即大、小麦哲伦云,它们绕银河系转动,且有气体从中逸出,形成长条形的物质。