天文学概论_6_银河系和河外星系

武仙座球状星团 M13
疏散星团
• 外形不规则，包含的成员星比球状星团少得
多，少的只有几十个，最多1000多个。 • 疏散星团的数目比球状星团多许多，约有1.8 万个，已发现了1000多个。 • 疏散星团中的成员星种类十分复杂，分三类： 只有主序星；主序星及一些黄色和红色巨星； 主序星及很多黄色和红色巨星。 • 大多数疏散星团都比较年轻。
著名的暗星云 ——马头星云
• 形状酷似一匹骏马的 头部而得名。 • 位于猎户星座中心区 域。 • 星云中的气体和尘埃 处于杂乱无章的运动 状态之中，随着时间 的推移，马头的形状 会发生变化。
著名的亮星云 ——猎户座星云
• 天空中最明亮的发射 星云。
• 猎户座星云是著名的 恒星形成区。能生育 几百或几千课恒星。
2，银河系旋臂是银河系内物质密集的部分，共发现
了4条：三千秒差距臂、英仙臂、人马臂和猎户臂。
太阳系附近的3条旋臂
3, 银河系多波段观测结果
射电（0.4GHz) 中性氢 射电（2.7GHz) 分子氢 红外 远红外 光学 X射线 Gamma射线
4，银河系的自转
• 银河系较差自转：在靠近银心的地方，接近于刚 体旋转；离银心较远地方，角速度变小。 • 自转周期为2.5亿年。 • 从恒星绕行轨道曲线，找出绕行中心：银心在人 马座方向上，离太阳约3.3万光年。
一个扁平形状的恒星系统，长度和厚度大约是6:1， 边缘不那么整齐，太阳在正中心。
赫歇尔的银河系模型的问题
• 尺度太小
赫歇耳认为在银河系内约有1亿颗恒星； 测距离的方法不准确：用恒星的视亮度估计 距离。
银河系尺度为7500光年，厚度是1300光 年。太小了。
• 中心不对 认为太阳系是银河系的中心。
卡普坦的小银河系模型 （1922年）
银河是什么？
• 1609年，当伽利略用望远镜对准银河时， 看到多如牛毛的星星。 • 18世纪中叶，康德推测：银河、恒星和 太阳共同组成了一个非常庞大的天体系统， 形状很像一个磨盘。 • 英国天文学家赫歇尔观测十几万颗恒星， 确认银河是一个天体系统。
1609年，伽利略： “借助望远镜，我的观察十分细致而直
NGC1232
• 非常强的星际尘埃消光； • 光学上很难测量距离 > 100
pc 银盘里的天体
不识银河真面目，只缘身在此河中。
1776年，38岁的英国天文学家威廉·赫歇尔开始观 测恒星，十来年观测117600颗恒星，被誉为恒星天文 学之父。妹卡罗琳·赫歇尔终身做他的助手，未嫁。
赫歇尔的银河截面图（1785年发表）
5，银河系的磁场
1999年—— 中国韩金林、乔国俊
利用脉冲星的偏振测 量出银河系的磁场结 构！
（三）、银河系的成员
除了恒星，还有星团、星际介质、分子 云、星云等等
球状星团
• 球状星团形状呈球形或椭球形，包含成千上万 颗恒星，越往中心密度越大。 • 直径一般为100-300光年，包含几千到几百万 颗恒星。 • 银河系中约有500多个球状星团，至今已确认 100多个，大多分布在银晕中。
外面进入银河系的碎快。 • 尘埃占星际质量的比例仅1％，直径～ 0.01-0.1
微米。吸收和散射可见光的能力很强，是星际消 光的主要因素。
银河系星云
• 星云由气体和尘埃微粒组成，总称为银河星云。
• 银河星云一般都比较暗弱，肉眼可见的只有猎户 座大星云。 • 按照形态，分为弥漫星云和行星状星云。 • 星云－－恒星形成区。
• 左图：分布在银河两边 • 右图：由球状星团分布，确定银河系中心
（二）、银河系的结构
随着现代大型望远镜的使用以及观测技 术和方法的进步，对银河系的认识逐渐 清晰
1，结构
• 形状象一个大铁饼。 • 由银盘、银晕、核 球和旋臂等组成。 • 直径8～10万光年。 • 太阳离中心约3.3万 光年。 • 银河系并没有一个 明显的边界。
西华师范大学公共选修课
天文学概论
第五讲 银河系和河外星系
刘雄伟
物理与电子信息学院
（二）银河系的结构 （三）银河系的成员
（一）人类探索银河系的历程
• 夏秋两季，星空中有
条光带，从北到南横跨天 空。这就是银河。 • 我国牛郎织女的故事： 牛郎星、织女星和天津四 组成夏季大三角。
观。银河不是别的，是汇聚成群的无数恒 星的大集合。无论把望远镜指向它的哪个 部位，大量恒星立即进入视野。它们中的 许多大而明亮，小的恒星则多得数不清。”
之后的100多年，天文学家仍沉溺于太 阳系的研究。不关心银河系。
建立银河系结构的关键
要想建立银河系的结构模型，需要准确地 测量一批恒星的距离，包括很远的边缘处的 恒星的距离，很困难。
二，河外星系
银河系是孤立的宇宙岛？ 18世纪中叶，德国哲学家康德猜想宇宙中还存 在着无数个与银河系类似的天体系统。 1922年，哈勃的观测证明了河外星系的存在。
在我国民间俗称七姐妹星团，肉眼可见。 是最明亮的疏散星团。亮星周围有暗的反射星云。
日本昴星团望远镜拍摄的金牛座昴星团
星际介质
恒星之间的气体、尘埃、宇宙线与磁场 • 氢占70％，以3种形成存在，即氢原子(HⅠ)、电
离氢(HⅡ)和氢分子（H2）。氦（He）占28%。 • 来自超新星、新星、行星状星云、恒星风以及从
• 直径为5.5万光年，厚度为1.1
万光年，包含了474亿颗恒星。 • 太阳靠近银河系中心，银心在北天的仙后 座。（保留了赫歇尔的错误） • 主要的原因：对银河系内星际介质及其消 光作用缺乏认识，把距离估计错了。
沙普利的大银河系模型 （1922年）
• 否定太阳是银河系中心。 正确指出中心在南半球人马 座以西的地方。 • 银河系直径33万光年，比真实尺度大了3倍。原因 是没有考虑星际消光，距离估计远了。 • 沙普利仅用几年时间获得的银河系模型，公认比卡 普坦的模型好。
沙普利的研究方法的优越性
• 改用球状星团的空间分布来估计银河系的
结构。 • 球状星团亮，看得远，数目少。 • 采用新的估计距离的方法：造父变星方法 和天琴座RR变星方法。 • 发现球状星团的分布不对称，说明太阳不 在银河系中心。球状星团绝大部分都分布在 人马座方向，找到了银河系中心。
球状星团在银河系中的分布