清华大学天文学导论-5星际介质与恒星形成..
星际介质的形成与演化
星际介质的形成与演化在浩瀚的宇宙中，星际介质扮演着重要的角色。
它是构成星系和星系团之间的空间的物质，由气态、尘埃和星际空洞组成。
在本文中，我们将探讨星际介质的形成和演化。
一、星际介质的形成星际介质的形成是宇宙演化的自然结果。
它最早的形成可以追溯到宇宙大爆炸之后的早期宇宙。
在大爆炸之后，宇宙开始膨胀，温度急剧下降，宇宙背景辐射逐渐冷却。
这时，氢、氦等元素开始形成，成为构建宇宙物质的基本组成部分。
随着时间的推移，宇宙中的星系开始形成。
在星系形成的过程中，恒星开始诞生并燃烧，释放出大量的气体和尘埃。
这些物质充斥在星系中，形成星际介质。
二、星际介质的组成星际介质的组成非常复杂，包括气态、尘埃和星际空洞。
在星系中，气体是最主要的成分。
气体主要由氢和氦构成，还有少量的重元素，如碳、氮、氧等。
尘埃主要由微小的颗粒组成，这些颗粒来自恒星的喷发和超新星爆发。
星际空洞是稀薄的、几乎没有气体或尘埃的区域。
三、星际介质的演化星际介质的演化是长期的、复杂的过程。
它受到很多因素的影响，如恒星形成、超新星爆发和星系合并等。
首先，恒星形成会对星际介质产生深远的影响。
恒星形成于星云中，当星际云中的物质达到一个临界点时，重力会导致云中的气体坍缩，形成新的恒星。
恒星的形成会释放出大量的能量，将周围的星际介质加热并驱赶它们远离恒星。
其次，超新星爆发也是星际介质演化的重要驱动因素。
当质量较大的恒星耗尽了核燃料时，它们会变成超新星并爆炸。
爆炸释放出大量的能量和物质，将星际介质中的气体和尘埃喷射到周围空间中。
最后，星系的合并也会对星际介质产生重大影响。
当两个星系相互靠近并合并时，它们的星际介质也会相互作用和混合。
这种相互作用会导致新的恒星形成，还可能形成更稳定的星际介质结构。
总的来说，星际介质的形成和演化是一个复杂而持续的过程。
它受到多种因素的影响，如星系的形成、恒星的演化以及超新星爆发等。
通过深入研究星际介质，我们可以更好地理解宇宙的演化和星系的形成。
清华大学天文学导论天体视运动ppt
▪ 如果全世界用同一个时间，我们的时钟将不会 与太阳同步
▪ 如果每个城市都根据自己的正午制定时间，那 么事情将变得很复杂，你将忙于调整你的手表 时间
▪ 折衷且明智的办法：划分时区。全球分为24个 时区，每个时区的经度宽度为15度，对应的时 差为 15°×4 minutes/degree = 60 minutes = 1 hour。每个时区采用本时区中央经度所对应 的时间
答案是
▪ 太阳相对于恒星的移动是由于地球在绕太阳 公转：
每天晚上看到不同的星星 假如白天能看到星星，太阳将有不同的背景星
When the Earth is Here
When the Earth is Here
these stars are overhead at midnight
these stars are overhead at midnight
90度-纬度
在北京! (40°N)
=Latitude 纬度
在北京向东看
▪ 天体从东偏北方向升起
90度-纬度
南
在北京向西看
▪ 天体向西偏北方向落下
90-纬度
北
在北京向北看
▪ 可见北极星和拱极星 北天极
北极星
东
北极星（北天极）高度随地理纬度降低而 降低。星星环绕北天极转圆圈
北半球可见的恒星视运动
▪ 月食：月球进入地球的阴影
▪ Umbra 本影: 太阳被完全遮 掩
▪ Penumbra 半影：太阳被部 分遮掩
地月距离在变化！
▪ 食的种类
• 全食 • 偏食 • 环食
为什么每月不发生两次日月食？
▪ 月相暗示：似乎每个月应有一次日食（新月） 和一次月食（满月），但是日月食大约每11个 月才发生一次
天文学中的恒星形成过程
天文学中的恒星形成过程宇宙是一个极其神秘的存在，充满了各种神奇的现象和构成。
其中，恒星就是最为著名的宇宙构成之一，是宇宙中最为亮丽也最为壮观的天体。
而恒星的形成过程也是一个令人神往的话题，本文将深入探究天文学中的恒星形成过程。
1. 恒星的起源恒星的形成始于一段气体云中的洛希半径内。
洛希半径是该区域的质量足以形成恒星的半径，这个区域通常比太阳系的轨道还要大得多。
这些气体云经过各种的扰动后开始产生重力坍缩，聚积在某个部位后形成旋转的原始星暴。
这个物体在一段时期内吸收了很多物质，因此它越来越大。
当重力开始占优势并使得物体崩溃成一个物体时，这个物体越来越密集，密度也越来越高，又称为原恒星。
2. 原星的演变一旦原恒星形成，它开始沿着经典哈勃-Hertz9abc，由於它沒有了核心的燃料进一步产生核融合，导致它冷却、收缩，摩擦作用产生的热量不足以维持它的温度，最终导致它表面的温度缓慢降低，而心核不断缩小，形成了一个小的白矮星。
3. 恒星的产生通过在研究这些恒星形成的过程中，天文学家们得出了这样的结果：恒星可以在一个云中形成，这个云中有足够的氢气和重元素，以及足够的自由电子和离子，可以产生一些原子碰撞反应，形成氢分子离子和氦分子离子。
同时，它们能够同时捕获了气体云内充满原子的中性氢，并迅速趋于静止，这样它们就有机会互相碰撞，并粘合成一个较大的气体云。
这些气体云通常持续在相对不变的温度下，不断聚积更多的氦、碳、氧等元素，这些物质的密度和压力越来越高，温度越来越高。
当某些云中的物质密度达到一定值时，重压力和连锁反应势能使云坍缩，压缩过程获得了足够高的温度，这就是恒星的形成过程。
总之，恒星的形成过程是一个令人叹为观止、充满想象力和神秘感的过程。
通过对恒星形成过程的研究，不仅能帮助我们更好地了解我们所处的宇宙，还能帮助我们了解太阳系内许多天体的形成、演化和特性。
相信在不断的探索中，人类将能更好地进入恒星世界，揭开宇宙中更多的奥妙。
清华大学天文学导论笔记
天文学史开普勒三定律（椭圆轨道、运行速度、轨道与周期）引力摄动：另一颗行星的引力导致某行星绕太阳的运动不符合两体假设非牛顿引力摄动：水星、金星近日点进动验证了爱因斯坦广义相对论钟慢效应：μ介子寿命为2.2×10-6s，以光速运动也仅能行进600m，而宇宙射线在大气外层产生的近光速μ介子却可以以到达地球表面。
引力透镜：由于质量对光的吸引，若被观测的星体与观测者连线上有大质量星系（透镜星系），观测者可能观察到多个像（爱因斯坦十字、双爱因斯坦环）天体视运动天体的周日视运动：由于地球自转导致的天体视运动太阳：东升西落，与当地正午通过天子午线达到最高点，两次通过子午线间的时间为一太阳日（24h）北京东经116.5度，东八区标准东经120度，北京时间正午12时时北京的太阳时为11点46分赤道参考系：把天空幻想为大球，北极指向北天极，南极指向南天极，赤道扩展为天赤道。
北天极对地面的高度等于北半球该地的纬度。
天赤道与天极的弧距离总是90度，与地平面相交于正东正西方向，且恰好看到一半。
天球自东向西旋转，每小时旋转15度，所有星体的视运动轨迹都平行于天赤道。
地平参考系：以正头顶为天顶，子午线从正南到正北穿过南天极、天顶和北天极平分天球。
本地参考系中天体位置在始终改变。
赤道上，一切星体都垂直于地平面升起和落下，所有星体都可见且在地平面上方12个小时周年视运动：天球坐标系上恒星的坐标固定，由于地球公转导致太阳在天球上向东运动。
这也导致了每天同一时间天空状况不同（因为太阳时制）太阳：太阳在天球上的位置始终自西向东移动，每年环绕天球一周，其在天球上的轨迹称为黄道。
太阳绕天球一周的时间是365.24天。
太阳日：24h，太阳连续两次到达子午线的时间。
恒星日：23h56min，恒星连续两次到达子午线的时间。
恒星日表明了地球自转的真实周期。
由于太阳一直向东运动，所以恒星比太阳运动的快一点。
由于我们使用太阳时，恒星每天升起、穿过子午线、下落的时间都要提前约4分钟，经过一个太阳年后回到原地。
天文学导论复习
•体积膨胀表面温度降低，但光度增加
2.红巨星支
He核体积持续缩小电子开始简并(压)
红巨星结构：非燃烧简并He核+燃烧H壳层+非燃烧H包层
（恒星沿RGB是加速向上攀升的）
3.氦闪
由于简并，He核温度上升但不膨胀
氦闪后，电子简并解除
恒星进入一个新的稳定态：He在正常的非简并的核内燃烧成为C，H在壳层内燃烧成为He
3.牛顿的万有引力定律
牛顿万有引力定律适用于弱引力场，例如太阳系（水星除外）
4.爱因斯坦的相对论
长度、时间和质量是相对的，依赖观测者相对于所选定的参考系的运动
三．辐射与天文望远镜
1.电磁（波）辐射
2.黑体辐射
物件加热：低温红外线，温度升高红光黄光白光蓝光
黑体谱的形状只与物体(恒星)的表面温度有关
维恩位移定律：温度降低，黑体谱的峰值向长波方向移动
6.太阳系的形成
六．系外行星
1.引言：系外行星存在的证据
尘埃盘(Dust Disks)暗示行星的存在
2.方法：探测系外行星的5大技术
直接成像法
天体测量学法
视向速度法—多普勒效应
凌星法
微引力透镜法
时间测量法
3.历史：不该有行星的脉冲星
4.特征：系外行星与太阳系大不同
5.方向：寻找类地行星的宏伟计划
6.目的：搜寻地外生命与智慧生命
2.类地行星
一般特征：像地球，靠近太阳，铁（镍）核心和岩石外壳，没有或极少卫星，体积小，质量不大，致密，密度= 4-5 g/cm3，大气稀薄
水星
几乎没有大气，水星表面昼夜温差极大
金星
天文学导论_中国科学技术大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
天文学导论_中国科学技术大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.星等值相差15等的两颗恒星的亮度差为（）倍参考答案:10000002.视星等为下列哪个值的恒星最亮（）参考答案:163.以下观测和日地距离的测量有关的是（）参考答案:三角视差_金星凌日4.地心说是完全错误的，日心说是完全正确的。
参考答案:错误5.天体的电磁波信号在被望远镜接收的过程当中会涉及到（）参考答案:强度叠加_位相叠加_衍射6.以下关于Chandra X射线天文台的说法不正确的是（）参考答案:工作波段为0.1-10微米7.以下关于TeV切伦科夫望远镜的说法正确的是（）参考答案:把地球大气作为整个探测系统的一部分8.双中子星并合可以产生以下哪些元素（）参考答案:黄金_铂金9.以下关于引力波的描述正确的是（）参考答案:光速传播10.激光干涉引力波天文台可以达到十分惊人的测量精度。
参考答案:正确11.光线的衍射极限是望远镜能够达到的极限角分辨率。
参考答案:正确12.越大的望远镜越有可能达到更高的极限星等。
参考答案:正确13.望远镜最早是由伽利略发明并用于天文观测的。
参考答案:错误14.赫罗图有助于我们了解恒星的演化过程。
参考答案:正确15.彗星通常有两个彗尾：原子彗尾和离子彗尾。
参考答案:错误16.中微子有电子中微子、质子中微子和原子中微子三种。
参考答案:错误17.日冕物质抛射的成分有电子、质子等。
参考答案:正确18.金斯质量要远大于1倍太阳质量。
参考答案:正确19.以下哪个观测结果不能帮助我们了解宇宙的组成（）参考答案:X射线背景辐射20.宇宙演化过程中涉及到的阶段有（）参考答案:减速膨胀_暴涨_黑暗时代_加速膨胀21.宇宙中决定是否适合智慧生命生存的基本物理参数有（）参考答案:万有引力常数_微波背景辐射的不均匀度_暗能量的比例_暗物质与重子物质的比例22.宇宙大爆炸既是空间的膨胀，也是星系自身的膨胀。
参考答案:错误23.太阳具有的元素丰度最高的为（）参考答案:氢24.太阳能量来源最主要来自于下列哪个反应（）参考答案:PP I链25.太阳内部核聚变产生的高能光子大约需要多少年可以到达太阳表面（）参考答案:10000026.太阳大气具有以下组分（）参考答案:光球层_色球层_日冕27.下面哪些说法是正确的（）参考答案:太阳耀斑持续的时间通常在10分钟左右_太阳风沿着地球磁极进入地球大气可以形成极光_月亮与太阳的角直径相当28.天文学中定义的各种时间有着各自适用的范围。
2020年智慧树知道网课《天文学导论》课后章节测试满分答案
第一章测试1【判断题】(1分)天文学是一门古老而又年轻的学科。
A.对B.错2【判断题】(1分)宇宙中存在各种极端物理条件，可以检验物理规律的普适性。
A.对B.错3【判断题】(1分)天文学研究已经获得很多次诺贝尔奖，将来很难有更多此类量级的重大发现。
A.对B.错4【判断题】(1分)中国天文大科学工程时期已经基本结束，因而我们预期重大发现的涌现。
A.对B.错5【单选题】(1分)不属于20世纪60年代四大射电天文发现的是（）A.白矮星B.类星体C.星际分子D.微波背景辐射6【多选题】(1分)宇宙中可以存在哪些极端物理条件（）A.强引力B.超强磁场C.超高能D.超真空7【多选题】(1分)以下哪些天文发现没有获得诺贝尔物理学奖（）A.中微子振荡B.类星体的发现C.脉冲双星的发现D.大爆炸宇宙学8【单选题】(1分)下面4个电磁波波长最短的是（）A.光学B.紫外C.红外D.X射线9【单选题】(1分)下列不是空间望远镜的是（）A.硬X射线调制望远镜B.阿尔法磁谱仪C.甚大望远镜D.XMM-牛顿望远镜10【多选题】(1分)天文学研究的用处有（）A.检验物理规律普适性B.促进物理学发展C.满足人类好奇心D.授时、制作日历第二章测试1【判断题】(1分)宇宙中天体物理条件太极端，所以完全无法在实验室进行任何相关天体物理研究。
A.对B.错2【判断题】(1分)地心说是完全的，日心说是完全正确的。
A.对B.错3【判断题】(1分)天文学中定义的各种时间有着各自适用的范围。
A.对B.错4【判断题】(1分)开普勒行星运动定律和牛顿万有引力定律之间没有关系。
A.对B.错5【单选题】(1分)引力波观测常被比喻成天文学家的（）A.触觉B.味觉C.视觉D.听觉6【单选题】(1分)不属于开普勒行星运动规律的是（）A.密度定律B.周期定律C.面积定律D.椭圆定律7【单选题】(1分)以下距离或距离单位最大的是（）A.光传播一分钟的距离B.地月距离C.水星与太阳的距离D.天文单位8【单选题】(1分)星等值相差15等的两颗恒星的亮度差为（）倍A.1000B.1000000C.100000D.100009【多选题】(1分)以下观测和日地距离的测量有关的是（）A.金星凌日B.月食C.三角视差D.日食10【单选题】(1分)视星等为下列哪个值的恒星最亮（）A.18B.19C.16D.17第三章测试1【判断题】(1分)彗星通常有两个彗尾：原子彗尾和离子彗尾。
物理系 - 清华大学 - Tsinghua University
物理系00430093 天文学导论3学分58学时Introduction to Astronomy光与辐射；望远镜；地球与月亮；太阳和太阳系；恒星的结构和演化；新星和超新星；白矮星、中子星和黑洞等奇异天体；银河系；恒星的形成与星际介质；河外星系和宇宙；活动星系；宇宙的起源和命运；生命的起源和命运，含10小时天文观测。
00430141 漫游在物理和天文的交叉领域1学分16学时A Journey Through Frontiers Between Physics and Astronomy牛顿力学的实验基础是对行星运动的观测；在开辟观测宇宙新窗口的基础上，利用天体实验室寻求物理学的突破又成为新世纪物理学和天文学研究的共同前沿。
本课程将引导学生了解这一个前沿交叉领域，包括高能天体物理（宇宙X射线和γ射线源、γ射线暴、黑洞高能辐射）、粒子天体物理（中微子天文、超高能宇宙射线、暗物质和暗能量）、早期宇宙和宇宙大尺度结构等。
通过课堂讲授、文献阅读、听取学术报告和数据分析实践，了解发现历史、进展过程及尚待解决的疑难问题，学习如何通过因特网了解学科进展和取得前沿数据与分析软件，尝试从数据中去解答问题。
10430012 复变函数2学分32学时Complex Analysis本课程以微积分为基础，介绍复变函数论的基本内容，围绕解析这一概念，介绍C-R方程，柯西定理、柯西积分公式，泰勒级数和洛朗级数展开，留数定理等等涉及复变函数的基本内容，并外延到辐角原理、儒歇定理、代数学基本定理、解析延拓等重要数学知识，对于Gamma函数相关知识也有所涉及。
课程主要针对物理系本科生，也适用于工科院系对复变函数知识要求较深的本科生。
课程特点是强调概念和方法，相对于复分析，对证明有所减弱，同时对多值函数等相关知识有所加强。
本课程为学生未来学习量子力学、光学等涉及复数知识较多的学科奠定扎实的数学基础。
10430205 物理学导论5学分80学时Introduction to Physics介绍科学的时空观、量子物理的基本知识、宇宙的形成和演化、物理学和高新技术。
清华大学天文学导论-4太阳与恒星
2.3 对流区 Convective zone
能量以对流形式向外传播的区域，至半径99% 处（即太阳的外层）
离核心越远，气体温度越低（约200万K）， 开始变得不透明，光子很容易被吸收，辐射转 移的效率因而很低。因此在太阳最外层，对流 取代了辐射转移成为传播能量至太阳表面更重 要的方式
2.4 光球层 Photosphere：“发光的球体”
• 平均 = 1.4 g cm-3; • 中心 = 150 g cm-3; • 光球层 = 3.5 x 10-7 g cm-3
太阳化学成分
以质量计：
• 氢：72% • 氦：26% • 其它元素：2%
以粒子数计：
• ~ 90% 氢 • ~ 10% 氦
等离子体态
中心 : 光球层: 日冕: （太阳黑子:
对流区的上部是光球层，即我们每天所看到的 太阳，是太阳“大气”中非常薄的一层，厚度 仅500千米，气体密度为地球大气的10% 我们之所以看到光球层，是因为它的气体密度 正合适。在它之下的气体密度太大，光线不能 直接通过；在它之上的气体密度则足够稀薄， 能让光球层发出的光线顺利通过，8.3分钟到 达地球 所以，光球层界定了肉眼（光学）可见的太阳 的“表面”，其温度约为5800K
在太阳核心，氢转变为氦实际上要经过一连 串的核反应，称之为质子-质子（p-p）链
核聚变的极端条件
核聚变需要高温：氢原子核（质子 1H ）能有 足够的能量克服原子核（质子）之间的库仑排 斥力 核聚变需要极高的密度来增加粒子间的碰撞机 会 因此，核聚变只能在温度高达~107K 的太阳核 心发生
image of neutrinos from the Sun taken by SuperKamiokande. 2002年诺贝尔物理奖 小昌柴俊（日） 戴维斯（美）
清华大学天文学导论-7大质量恒星的演化
目前，每年发现大约数千颗
超新星的主要特征
光度： L～107-1010 L⊙
爆发能 E～1047-1052 ergs（其中中微子占99%， 动能占 1% ，可见光辐射占 0.01%） 膨胀速度 v～103-104 kms-1
产物：膨胀气壳（超新星遗迹）+ 致密天体 （中子星[脉冲星]或黑洞） • Ia型无致密残骸
超新星的爆发机制
Ia（热核）超新星：小质量双星系统中吸积白矮星的 C（He，O）爆燃 Ib/Ic, II型（核坍缩）超新星：大质量恒星的核坍缩
超新星1987A SN 1987A（II型）
1987.2.23爆发于银河系的一个小的伴星系大 麦哲伦云中( 距离160,000光年，靠近南天极) 望眼镜发明（~400年）以来第一颗肉眼发现 的超新星
W44
IC 443
3。恒星演化、超新星爆发与元素合成
宇宙元素丰度 Cosmic Abundance：各元素在 宇宙中的相对含量
宇宙原初元素(primordial elements)
宇宙原初元素：宇宙大爆炸后的早期只合成 了最轻的元素（宇宙大爆炸核合成）：H, He 和一些微量的元素 Li, Be, B
前身星：Sanduleak B3 I 兰超巨星： M~20M⊙ L~105L⊙ T~16,000K, R~40R⊙
SN1987A：光变曲线
自初闪100天连续增量到最亮约3等星 然后快速变暗
SN1987A的中微子探测
超新星爆发的大部分能量被中微子带走 → 中微子辐射能5×1053 ergs
386
393 837 ? 1006 1054 1181 1320？ 1572 1604 1667-1680？ 1987
清华大学天文学导论个人实践作业(2018秋)
《天文学导论》个人实践作业1.在晴朗的夜晚首先找到北极星，并在北极星附近找到一个容易辨认的星群（星座）图案。
要求分别在10月中下旬和12月中下旬的某个晴朗的（无月）夜晚观察北极星的位置和所选星群（星座）的位置及其用连线所组成的图形。
在每个夜晚要分别选择18:30和22:30两个时间点（或选择间隔不少于4个小时的任意两个时间点）观察。
请分别画图表示每个时间点的北极星的位置和所选星群的位置及其图形。
请按时间顺序比较不同时间节点你所画的图，你是否发现北极星的位置发生了移动？你是否发现你所观察的星群（星座）的位置发生了移动？你是否发现你所观察的星群（星座）的图形发生了改变？如果你发现有变化，请给出变化的规律。
请用文字总结你所得出的详细结论并解释其原因。
（在你所画的图上要标明观察日期和时间以及所有星的名称。
对所画之图扫描或拍照，插入本题的文中。
）1.北极星的位置确实发生了移动，但是移动比较微小。
2.移动规律：都是绕着40度的仰角的正北方天空一点（40度仰角，当地子午线交点）做圆周运动，绕行半径较小，肉眼难以分辨。
同一天的夜晚，不同的时刻，随着时间移动绕该点逆时针运动。
同一时刻，不同的日子，随着时间逆时针绕该点运动。
3.原因：同一天不同时刻星体位置的变化主要是天体周日视运动，来源于地球的自转；同一时刻，不同的日子星体位置的变化主要是由于天体的周年视运动，来源于地球的公转4.我所观察的仙王座的图形基本没有变化。
但是主要的变化还是在其位置上，变化的规律与北极星的类似，都是绕同一个一个轴心做定轴转动。
变化的原因也是相似，位置上同一日变化主要是由于天体的周日视运动，年变化主要是由于天体的周年视运动。
然后是形状的变化，主要是因为同一星座只是意味这他们所在的天区相近，实际可能并没有什么力学上的联系，所以他们的运动是各自独立的，所以每一个星体的运动都是绕该轴心的圆周运动，并且角速度是周日视，周年视运动的角速度，每个星体是相同的，所以可以说星体的相对位置不发生改变，所以星座的形状不变（恒星在天球上的位置及相对位置是固定的）。
天文学中的恒星形成与行星系统
天文学中的恒星形成与行星系统恒星和行星是天空中最常见的天体，它们的形成和演化是天文学的重要研究领域之一。
在这个领域中，最为引人注目的是恒星的形成过程以及与之相伴随的行星系统的形成过程。
第一部分：恒星的形成恒星的形成是一个复杂且漫长的过程，它通常发生在星云中，这些星云是由气体和尘埃组成的大块物质。
在稳定的星云中，物质的密度十分低，但是在某些位置，物质的密度会逐渐升高，这些区域开始形成原始的恒星。
在这些区域中，原始恒星的形成过程通常包括以下几个阶段：1. 星云的塌缩：星云中物质的密度开始逐渐升高，形成高密度的云块。
这些云块中心的密度很高，因此会引起重力坍缩的效应，星云开始逐渐塌缩。
2. 平衡状态：当密度非常高时，星云中的气体和尘埃之间的相互作用开始变得十分强烈，它们会发生碰撞并转移物质。
这个过程创建了一种叫做“渐缩盘”的相互作用层。
这个盘子的作用是平衡天体自身的引力，它也是引起天体进一步演化的关键。
3. 恒星的诞生：当渐缩盘中的物质密度足够大，有些区域开始形成小的气体和尘埃积累，这些积累形成了原始的恒星核，恒星的形成在核心内部发生。
在这里，原子核被定向压缩在一起，并被星际尘埃和气体包围。
4. 恒星技术最终的形成：恒星在初始阶段是慢慢成型的，但一旦质量迅速增加时，核心的温度和压力就会迅速增加，又因为核反应的快速产生，这时恒星已经正式形成了。
第二部分：行星系统的形成在恒星形成的同时，行星系统也在星云中逐渐形成。
在该过程中，相比于恒星的形成，天体间的相互作用要频繁得多。
行星系的形成过程大致如下：1. 渐缩盘：在恒星形成时，太阳系周围的相对稳定的星云内部，形成了一个平衡状态下的渐缩盘。
它们蕴藏着大量的气体和尘埃，以及引力。
由于追求现代技术的原因，嫩微可见光拍摄仪通过市场的重重挑战和压力克服了环境的干扰和许多限制，异常注重行星的图片拍摄，将许多行星的影像呈现在人们面前。
2. 行星的形成：几百万年来，位于渐缩盘中的气体和尘埃颗粒逐渐融合，造成了越来越大的颗粒云。
第五章 星际介质和恒星形成
Our Galaxy in Stars, Gas, and Dust§5.1 星际气体(Interstellar Gas) 1. 星际介质(interstellar medium)星系内分布在恒星与恒星之间（~6-10 ly）的物质。
包括星际气体、星际尘埃、宇宙线与星际磁场。
星际物质的质量约为银河系恒星质量的10%。
主要分布在距离银道面约1000 ly的范围内。
2. 星际气体(interstellar gas)星际气体主要由H构成星际气体的空间分布是不均匀的（星云、冕气），密度分布~10－2－106cm-3在不同环境下H的存在方式不一样（HI 区、HII 区、分子云）Basic Types of Gaseous RegionsCold, dense molecular gas(T= 20 K, n> 1000 cm-3): theseclouds contain most of the mass of the ISM, but occupy a verysmall relative volume because they're so cold and dense.Cold gas(T= 100 K, n= 20 cm-3): these clouds of primarilyneutral atomic gas occupy about 3 times the volume of the colder clouds above.Hot neutral gas(T= 6000 K, n= 0.3 cm-3): this gas surrounds the colder clouds and occupies about one fifth of the total ISMvolume.Hot ionized gas(T= 8000 K, n> 0.5 cm-3): this gas surroundshot stars and consists mainly of ionized hydrogen (i.e. protons). Very hot medium(T= 106K, n= 0.001 cm-3): this medium,heated by shock waves from supernovae, occupies most of thevolume of the ISM.3. 电离H云的观测——发射星云(emission nebulae)被高温（O, B0-2型）恒星的紫外辐射电离的星际物质，也称为HII区。
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
天文学导论_中国科学技术大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
天文学导论_中国科学技术大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.下列不属于中国拥有或者主导的观测设备为（）答案:凯克望远镜2.下列研究成果或发现获得过诺贝尔物理学奖的是（）答案:引力波的直接探测3.下列望远镜主要是在光学波段工作的是（）答案:凯克望远镜4.下列不属于开普勒的行星运动三大定律的是（）答案:体积定律5.太阳产生的高能电子中微子主要来自于哪个核反应过程（）答案:PP III链6.我们在地球上用肉眼看不到太阳的（）答案:以上都对7.冥王星被开除出大行星行列的原因是（）答案:轨道附近存在其他质量相当的天体8.下面哪个说法不正确（）答案:行星的自转与公转方向都是相同的9.下面关于月亮的说法正确的是（）答案:我们可以看到超过一半的月亮表面10.下列说法正确的是（）答案:光学波段对望远镜镜面光滑平整程度的要求高于毫米波段11.下列电磁观测波段按波长从短到长排列正确的是（）答案:伽玛射线、X射线、紫外、射电12.以下说法正确的是（）答案:不同类型的恒星光谱可以给出恒星各自具有的不同属性的大致信息13.下列电磁波波长最短的是（）答案:伽玛射线14.下面哪项不属于太阳的组成部分（）答案:蒸发层15.下面关于月食的说法正确的是（）答案:地球处于太阳和月球之间16.假设恒星与行星的距离相同，下列哪个系统发生掩食的概率最低（）答案:类太阳-地球系统17.下面关于掩食法的说法正确的是（）答案:目前发现了最多的地外行星18.以下关于引力波的描述错误的是（）答案:信号具有很强的抗干扰能力19.以下关于Chandra X射线天文台的说法正确的是（）答案:具有很好的角分辨率20.以下说法正确的是（）答案:质量为25倍太阳质量的恒星的演化归宿为黑洞21.关于黑洞吸积气体物质说法错误的是（）答案:气体质量足够大才能被吸积22.以下关于星系的说法正确的是（）答案:星系中发光的物质主要以恒星的形式存在23.下面关于星际介质的说法正确的是（）答案:平均密度很低24.太阳大气层中温度最高的一层是太阳的（）答案:日冕25.下列不属于支持广义相对论的观测证据的是（）答案:中子星发现26.下列属于星暴星系典型特征的是（）答案:红外辐射较强恒星形成活动剧烈射电辐射较强27.下面几种说法中哪些是正确的（）答案:太阳的演化结局是白矮星地心说不能解释金星的相的变化28.下面几种说法中哪些是正确的（）答案:中子星不都表现为脉冲星疏散星团主要分布在银河系盘中，球状星团主要分布在银河系晕中29.关于直接成像法搜寻地外行星的说法正确的是（）答案:恒星与行星亮度对比度大不易观测行星可以估计行星的大小一般要依赖空间观测可以研究行星的光谱30.发现地外行星数目最多的两种方法是（）答案:掩食法视向速度法31.下列不属于类地行星的有（）答案:天王星土星32.下面哪些说法是正确的（）答案:太阳属于一颗典型的恒星太阳风引起的质量损失对太阳的演化几乎没有影响我们的身体随时有太阳中微子穿过33.以下哪些天体或方法不能用来测量距离（）答案:脉冲星II型超新星34.以下哪些属于哈勃星系分类（）答案:椭圆星系不规则星系漩涡星系35.以下天体按结构层次从大到小排列的有（）答案:星系团、星系、行星超团、星系群、恒星36.太阳的表面温度可以用哪些方法测得（）答案:利用黑体辐射利用维恩位移定律利用斯蒂凡-玻尔兹曼定律37.下列关于太阳的表述正确的有（）答案:太阳的活动可以影响人们的生活太阳内部核反应只能产生电子中微子38.下面说法正确的有（）答案:土星的光环源于卫星、彗星等小天体的潮汐瓦解木星的大气以原初大气为主39.常用的地外行星的探测方法有（）答案:直接成像法掩食法脉冲星计时法40.地球上存在智慧生命的因素包括（）答案:地球具有适量温室气体地球具有磁场地球离太阳距离合适木星吸引了大量原本可以撞击地球的小天体41.以下关于望远镜的说法正确的有（）答案:大望远镜与小望远镜有各自的优势不同望远镜往往有着不同的科学目标角分辨率与口径大小和观测波长有关角分辨率往往会受到大气视宁度的影响42.下面关于优质天文台台址的说法正确的是（）答案:大气视宁度好晴夜数多没有灯光污染43.用于测量或估算恒星大小的方法包括（）答案:黑体辐射估算直接成像双星掩食法44.下面说法正确的有（）答案:宇宙大尺度结构含有“节点”、“纤维”与“空洞”的结构目前已经发现的最早的星系在宇宙诞生后很短的时间内就形成了45.下面说法错误的有（）答案:宇宙中暗物质占比最高宇宙中暗能量占比仅次于暗物质46.大爆炸宇宙学的观测证据有（）答案:原初核合成预言的氢氦比被观测证实宇宙微波背景辐射47.下面关于暗物质的说法正确的有（）答案:只有引力作用其存在有很多观测支持不发光48.宇宙演化过程中涉及到的阶段有（）答案:减速膨胀加速膨胀暴涨黑暗时代49.下面哪种坐标组成的图像是赫罗图（）答案:纵轴是绝对星等，横轴是表面温度纵轴是光度，横轴是光谱型纵轴是绝对星等，横轴是B-V50.以下说法哪些是正确的（）答案:椭圆星系中通常缺乏冷气体和年轻恒星哈勃定律、宇宙微波背景辐射的发现、宇宙中氢和氦的丰度比都支持宇宙的大爆炸模型主序星中可以存在原子量大于56的元素51.双黑洞并合可以产生多信使天文信号。
行星形成与行星际介质相互关系研究
行星形成与行星际介质相互关系研究引言：行星形成是宇宙中一个重要的天体形成过程。
在宇宙间的尘埃和气体团块逐渐聚集、形成行星。
然而，行星形成过程中的行星际介质是一个关键的因素。
本文将探讨行星形成与行星际介质之间的相互关系。
一、行星形成的基本原理行星形成的主要理论框架是核心-外围结构理论。
这个理论认为，在行星卫星盘中，有一个气体和尘埃的核心，在这个核心中，粒子不断聚集，导致初始质量增加，最终形成一个巨大的行星。
这一过程涉及到物质和能量的交换。
二、行星际介质的组成行星际介质是构成行星盘的物质。
它主要由气体和尘埃颗粒组成。
气体主要包括氢、氦和其他一些重元素，而尘埃颗粒通常是微小的固体粒子。
这些介质对行星形成过程中的动力学过程和物质交换起着重要作用。
三、行星形成的阻碍与推动因素四、行星际介质对行星形成的影响行星际介质对行星形成的影响体现在以下几个方面：首先，行星际介质的密度分布和物理特性决定了行星的形成位置和性质。
其次，行星际介质的物质运动和动力学过程直接影响了行星的质量和轨道。
最后，行星际介质中的辐射和辐射压力对行星形成和演化过程起着重要的作用。
五、最新研究进展最新的研究表明，在行星形成过程中，行星际介质的物理和化学过程对行星形成有着重要影响。
例如，超新星爆炸可以释放大量的射电波和X 射线，使行星际介质发生激烈的物质运动和交换。
此外，行星际介质的磁场和宇宙线辐射等因素也可能对行星形成有着重要的影响。
六、未来的研究方向与应用未来的研究可以从以下几个方面进行：首先，通过观测和实验，进一步研究行星际介质的组成和性质，以及它们与行星形成的关系；其次，利用数值模拟和天体物理实验，模拟和探究行星形成过程中行星际介质的变化和相互作用；最后，通过研究行星际介质与行星形成的关系，可以为太阳系外行星的探索和未来的行星探测提供理论依据。
结论：行星形成与行星际介质之间的相互关系是一个复杂而关键的问题。
行星形成依赖于行星际介质提供的物质和能量。
星系演化中的恒星形成与星际介质与天体物理学
星系演化中的恒星形成与星际介质与天体物理学在星系演化的过程中，恒星的形成对于宇宙的进化起着至关重要的作用。
恒星形成的过程涉及到星际介质的物质积累和天体物理学的物理过程。
下面将详细探讨恒星形成、星际介质和天体物理学三者之间的关联与影响。
一、恒星形成的过程恒星形成开始于星际云中物质的丰富积累。
星际云由气体和尘埃组成，其中主要以氢和一些氦为主，少量含有更重的元素。
当星际云的某一部分被引起扰动，如超新星爆发、星系碰撞等，云内的物质开始聚集形成更加密集的区域，称为分子云核。
分子云核的物质密度逐渐增高，温度也在上升，这是因为引力作用使得更多物质被吸引到中心区域。
当分子云核的密度足够高，温度足够升高时，核心区域形成一个稳定的圆盘结构，称为原恒星盘。
原恒星盘继续吸积周围的星际介质，同时还受到自身的旋转和磁场的影响。
在这个过程中，重力作用逐渐压缩物质，使得原恒星盘中心的密度和温度显著增加。
当温度达到数百万摄氏度时，核心开始发生热核反应，即恒星核聚变，释放出巨大的能量，恒星形成。
二、星际介质的特性与影响星际介质是指存在于星系中的气体和尘埃等物质。
它们是恒星形成过程中的重要组成部分，起着携带物质和能量的作用。
首先，星际介质中的气体提供了恒星形成所需的物质来源。
氢气是宇宙中最丰富的元素，而恒星主要由氢组成。
此外，星际介质中还含有一些重元素，如氧、碳、氮等。
这些元素是通过恒星的核聚变及恒星爆炸等过程释放到星系中，并最终被重新吸收和利用。
其次，星际介质中的尘埃对恒星形成起着重要的作用。
尘埃能吸收并散射来自恒星的光线，形成光学深度，使得恒星形成过程中的热量无法很好地逃逸。
这导致恒星形成区域的温度上升，加速原恒星盘中心物质的聚集和进一步坍缩。
另外，星际介质中的磁场和湍动对恒星形成过程也有影响。
磁场可以调控物质的运动，使得物质更加有序地聚集。
湍动则能够打破物质的旋转对称性，增加物质之间的碰撞，促进恒星形成。
三、天体物理学的影响天体物理学是研究恒星和天体现象的学科，与恒星形成过程密切相关。
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温暖的云际气体
有些温暖的云际气体(H)被星光电离
• 大约一半体积的温暖气体被电离， • 其余一半是被这些电离云际气体包围的中性气体
发现（炽热或温暖的）星际气体的方法：
• 恒星辐射通过星际气体时产生吸收线 • 电离的温暖气体产生发射线：质子和电子的复合释 放出能量，电子逐步由高态到低态则产生发射线。 可见光波段最强的发射线是Ha 线 (656.3 nm).
炽热的云际气体
极端炽热的云际气体大约占一半的星际空间， 气体主要是被强烈的超新星爆发加热 我们的太阳系生活在一个由温度为百万K的云 际气体所构成的气泡中，其尺度约650光年, 被300,000年前的一次超新星爆发加热
The faint X-ray glow due largely to emission coming from the bubble of millionkelvin gas which surrounds the Sun. 亮斑是更遥远的 天体，包括环绕超新星爆 发所形成的炽热的高压气 泡
Missing data
IRAS 观测表 明：光学波段 所看到的银河 系中的暗星云 在远红外波段 是很亮的（尘 埃辐射很强）
1.2 星际云和云际气体
星际云 Interstellar Clouds ：大部分星际物质 聚集在相对致密的区域
• 大约一半的星际气体集中在2%的星际空间中
云际气体 Inter-cloud gas：其它一半的星际气 体散布在其余的98%星际空间中
在可见光波段，短波的蓝光比长波的红光遭遇 更严重的星际消光。因此透过星际尘埃所看到 的天体看起来比其真实的颜色更红（不仅仅更 暗弱），即星际消光造成星际红化 改正天体的消光和红化是解释天文观测最困难 的部分之一，往往增加天体特征测量的不确定 性
星际尘埃辐射远红外光
如同任何固体，尘埃颗粒也发光，波长由其温 度决定 尘埃吸收恒星紫外和可见光而得到加热，温度 在几十K至几百K，取决于吸收和辐射的平衡 2900 μm Wien’s law： T
天文学导论
第5讲
星际介质与恒星形成
O dark dark dark. They all go into the dark, The vacant interstellar spaces, the vacant into the vacant ... T. S. Eliot: East Coker
1. 星际介质
星际云：H II 区
HII区是被大质量、炽热、极亮的O型和B型恒 星的强烈紫外辐射所电离的相对致密的星际云 发光的HII区正是产生恒星的云，是生机勃勃 的恒星形成正在发生的路标
“Great” Orion Nebula in optical (HST), the closest H II regions, glowed by the UV light most from a single hot star. There are only a few hundred stars forming in this glowing region. New stars are still forming in the dense clouds surrounding the nebula.
尘埃的大小：小到大分子的尺寸，大到300nm 星际尘埃可吸附其它的原子和分子 长成更 大更重的物体
星际消光 Interstellar Extinction
尘埃能吸收和散射光子，因此星际尘埃能有效 阻光，即星际尘埃能遮挡我们的视线，称为星 际消光 不同波长的电磁波的星际消光程度不同：电磁 波能和大小与其波长相近的物质有效相互作用
• 恒星诞生于星际介质 • 生活在星际介质中 • 消亡后把部分元素和能量回馈给星际介质
[与浩瀚的星系际空间 intergalactic space 相比， 星系自身也是拥挤聚集的
• 星系团 ]
1。星际介质 Interstellar Medium
星际介质的组成：大约90%的原子核是氢；其 余大约10%基本上是氦；更大质量的元素只占 原子核数的0.1%，或约2%的质量 ~ 99% 的星际介质是气体，即自由运动的原子 和分子 星际气体（interstellar gas）极端稀薄：
• 微小尘埃颗粒的典型尺寸接近短波波长，因此和紫 外线与蓝色可见光相互作用最强 • 长波辐射能穿透星际尘埃，短波辐射遭受严重星际 消光
在可见光（和紫外波段），银河系的大部分区 域由于受到尘埃的消光而不可见
在射电和近红外波段，透过尘埃云可见银河系中 心的恒星，可获得相对比较完整的银河系图像
星际红化 Interstellar Reddening
星际尘埃 星际气体
云际气体 星际云
– – (HII区) 分子云
Hale Waihona Puke 本讲内容2. 恒星形成
分子云坍缩为原恒星 原恒星演变为恒星
3. 主序恒星的性质
浩瀚的宇宙空间
太阳体积是地球的1.3 百万倍。但太阳是大约 300立方光年空间内的惟一的一颗恒星 银河系的其余空间（星际空间 interstellar space）充满星际介质，这里正是恒星形成、 演化和结束的场所：
• • • • 地球大气: 2.5x1019 分子 / cm3 真空室: 1010 分子 / cm3 星际气体: < 1 原子/ cm3 （目前宇宙平均密度 ~ 1原子 / m3）
1.1 星际尘埃 Interstellar Dust
星际介质中大约1%质量的物质是固体颗粒， 称为星际尘埃 So, the Interstellar Medium is Dusty!
max
• T=100 K dust, glows most at 29 um • T~10 K cooler dust, glows most at 290 um
尘埃辐射在远红外-毫米波波段最强
远红外“眼”所看到的宇宙基本上不是 星光，而是尘埃的热辐射
1983，IRAS (Infrared Astronomical Satellite，NASA) • 首次观测远红外（至100 um）辐射 • 所看到的与以前大不同（没有恒星）
• Their properties vary from place to place • Hot in millions K, warm of about 8,000K！ • Hot means atoms move about very rapidly, but the gas is extremely tenuous