世纪天体物理学成就

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Friedmann方程
(à/a)2 + k/a 2 = 8πG ρ/3 , ä/a = - 4πG (ρ+3p) /3
k= - 1, Ω<1 (开放, 宇宙永远膨胀);
k= 0 , Ω=1 (平直, 宇宙永远膨胀);
k= 1 , Ω>1 (闭合, 最终要收缩 )
见图如下：
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2002:neutrino astrophysics and
X-ray astronomy
Raymond Davis
Masatoshi Koshiba
Riccardo Giacconi
Raymond Davis (University of Pennsylvania and Brookhaven Natl. Lab), Masatoshi Koshiba (University of Tokyo)
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• The quasar known as PKS 1127-145 lies ten billion light-years from our fair planet. A Hubble Space Telescope view in the left panel shows this quasar along with other galaxies as they appear in optical light. right panel is a Chandra Observatory xray picture, exactly correspon教d学ipnpgt to the Hubble field. While 5the more ordinary galaxies are not seen in the Chandra image
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微波背景辐射谱
probably consists of water-ice.
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• 星际分子：1963年，美国科学家发现星际羟基 分子（OH），此后，陆续发现大量星际有机分 子。到90年代末，已发现了120多种，而且许多 都是很复杂的有机分子，
少数分子是地球上很难
找到的或者根本找不到的。
观测了彗星对木星的撞击；
发现了“褐矮星”—内部无核反应的冷星；
发现了引力透镜效应；
发现了r 射线起源于遥远的宇宙空间；
发现了星系核中大质量黑洞；
各种迹象显示：宇宙是“平坦”的并且膨胀由于存
在
“暗能量”而加速。 教学ppt
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诺贝尔物理学奖: 近30多年有11项14人 因从事与天体物理学有关的研究获得诺贝尔物理学奖:
20世纪天体物理学成就
两大基本理论： 恒星演化和宇宙大爆炸模型
全电磁波段天文学，中微子天文学 从可见光拓展到全电磁波段,γ射线暴
20世纪60年代四大发现： 脉冲星，类星体，微波背景辐射， 星际分子。
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Radio Pulsars
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History of Searches
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• 现代宇宙学所研究的课题，就是现今观测直接或 间接所及的整个天区的大尺度特征，即大尺度时 空的性质、物质运动的形态和规律，以及它们的 起源和演化。
• 现代宇宙学包括密切联系的两个方面，即观 测宇宙学和物理宇宙学。前者侧重于发现大尺度 的观测特征，后者侧重于研究宇宙的运动学、动 力学和物理学以及建立宇宙模型。
Riccardo Giacconi (Associated Universities Inc.)
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HST Chandra ATCA
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• 宇宙学cosmology
• 天文学的一个分支。它是研究宇宙的大尺度结 构、起源和演化的学科。
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• 我们对于宇宙还有大量无知或不解之 处。但是我们过去尤其是一百年内所 取得的进 步，足以使人相信，我们能 够完全理解宇宙。我们不会永远在黑 暗中摸索。我们会在宇 宙的完整理论 上取得突破。在那种情形下，我们就 真正成为宇宙的主宰。
• 霍金前言
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宇宙学所问的，都是简单的问题：
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• 类星体是20世纪60年代天文学的“四大发现”之 一。这种天体在一般光学观测中只是一个光点， 类似恒星。然而在分光观测中，它的谱线具有很 大的红移，又不像恒星，因此称它为类星体 (quasar)（quasi stellar object）。
• 1993年底，已确认7，383个类星体。
• 2002年的星表列出23，760颗类星体。
• 宇宙中有多少物质？ （Ω＝？） • 宇宙的现状如何？ （静态？膨胀？） • 各种物质占多少？（物态，加速？减速？） • 如何形成的？ （细节，扰动） • 由什么物理理论来描述？（基本理论）
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原初核合成的元素丰度
Dicke and Peebles: 宇宙微波背景辐射的存在
星际分子的发现有助于
人类对星云特性的深入
了解，可以帮助揭开生命
起源的奥秘。
星际分子C2S是在金牛座
黑暗星云
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新千年的天文学和天体物理学：在了解我们在宇宙
中所处的位置的历史过程中，新千年将是一个转折
点。过去十年天文学做出了前所未有的成就：
发现了围绕着其他恒星的行星，约有100多个；
根据日震观测得到了太阳的内部结构；
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Hubble’s Law
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Gamow 热大爆炸理论 （1948） 元素合成发生于大爆炸后几分钟 之内
• 恒星内部核合成产生极少 量的氘，因此观测到的宇 宙中的氘主要来自原初核 合成
• 宇宙密度越高，粒子与氘 的反应越多，氘丰度越低
• 目前对理论与观测的氘与 氢的丰度比为10-5-10-4， 要求重子物质的密度为临 界密度的1%-1.6%
• 考虑暗物质， Ω0 ≈ 0.3 0.4
→暗物质不可能主要由重子 物质构成