银河系河外星系与活动星系.ppt

第四讲银河系 河外星系与活动星系 1 银河系基本性质银河系 太阳所在的星系 天文学基础 星系 银河系 2 银河 天文学基础 星系 银河系 3 银河系整体示意图 光学波段 天文学基础 星系 银河系 4 银河系整体示意图 近红外图2 m 天文学基础 星系 银河系 5 银河系整体示意图 射电图21cmHI 天文学基础 星系 银河系 6 银河系整体示意图 X射线图 天文学基础 星系 银河系 7 银河系整体示意图 Gamma射线图 天文学基础 星系 银河系 8 思考题 银河系主要由哪几部分组成 太阳在什么地方 年老和年轻的恒星分别在什么地方最有可能发现 恒星在什么地方形成 如何知道星系中存在暗物质晕 晴朗的天空为什么是蓝的 为什么云是白的 天文学基础 星系 银河系 9 银河系的研究历史 I 1610年意大利天文学家Galileo首先用望远镜仔细地观测了天空 发现银河由无数个恒星组成 1750年英国教士Wright认为太阳是无数呈球壳状分布的恒星中的一颗 1755年德国人Kant提出了银河系是无数 宇宙岛 之一 是一个由恒星组成的旋转的扁平盘 天文学基础 星系 银河系 10 银河系的研究历史 II 1785年英国天文学家WHerschel第一个对太阳附近的天空进行了巡天观测 对不同方向的恒星进行计数 计算不同方向恒星的数密度 得到了第一幅银河系的整体图 结论是 银河系是扁平状的 太阳在中心附近 Herschel被认为是银河系天文学之父 天文学基础 星系 银河系 11 银河系的研究历史 III 1922年荷兰天文学家Kapteyn首次利用照相底片进行了太阳附近不同方向恒星的计数 用统计视差的方法计算了恒星的距离 估计出银河系直径位50 000光年 厚度为10 000光年 结论一样 银河系是扁平状的 太阳在中心附近 天文学基础 星系 银河系 12 太阳在银河系中的位置 Shapley 美国 1885 1972 球状星团的空间分布 1920 推翻了日心说 500年 GlobularCluster 球状星团 人马座方向 天文学基础 星系 银河系 13 Shapley的银河系模型 球状星团是银河系的子系统 围绕银河系中心球对称分布 太阳岛银心的距离为16kpc 银河系是扁平的 直径100kpc 天文学基础 星系 银河系 14 早期银河系模型比较 Kepteyn1900 Shapley1920 天文学基础 星系 银河系 15 早期模型的比较和问题 因为都是在可见光观测 银河系盘上的尘埃有很大的影响 天文学基础 星系 银河系 16 银河系基本性质 尺度 核球 半径大约3kpc银盘 半径大约15kpc银晕 半径大约50kpc太阳离银心大约8kpc物质 核球 各种年龄 金属丰度的恒星和星团 有气体 尘埃银盘 比较年轻的恒星 气体 尘埃疏散星团 旋臂银晕 年老的恒星 球状星团 天文学基础 星系 银河系 17 银河系基本性质 1 旋臂结构2 自转曲线3 暗物质 4 恒星成分5 星团分布6 星际介质 天文学基础 星系 银河系 18 银河系的旋臂 SpiralArm 天文学基础 星系 银河系 19 旋臂维持机制 密度波 引力增强 天文学基础 星系 银河系 20 银河系自转曲线 确定银河系质量 银盘自转 恒星 星云绕转运动 观测结果 天文学基础 星系 银河系 21 自转曲线 可视物质Vs 暗物质 引力效应 银河系几乎所有可视物质都在大约15kpc以内 如果只有可视物质 当r 15kpc后 V应下降实际情况 自转曲线变平 观测结果 Keplerianmotion M 可视物质 天文学基础 星系 银河系 22 其它星系 许多河外盘星系也有类似情况应有相当数量的不可见物质 以维持高轨道速度 天文学基础 星系 银河系 23 银河系主要成分之一 恒星的运动 恒星 所有的恒星都绕银心运动 较差运动太阳 V 220km s r 8 5kpc P 2 r V 2 4亿年 太阳诞生以来绕银河系中心转 20次 旋臂 包含亮O B型星 大质量 年青星 HII星云英仙臂 人马臂 猎户臂 巨尺臂 天鹅臂 天文学基础 星系 银河系 24 银河系恒星分布 星族I POPI 银盘上圆轨道运动年轻 金属含量高 星族II POPII 银晕里随机运动 轨道偏心率大年老 金属含量低 天文学基础 星系 银河系 25 银河系主要成分之二 星团 疏散星团 OC 和球状星团 GC 球状星团M22 疏散星团M67 球状星团 GlobularCluster 105 7颗恒星组成 结构紧凑 球对称分布 疏散星团 OpenCluster 102 3颗恒星组成结构松散 不规则分布 天文学基础 星系 银河系 26 星团的空间分布特征 GC 分布在银河系晕中银心对称年老恒星组成 OC 分布在银盘上银面对称年轻恒星组成 天文学基础 星系 银河系 27 银河系主要成分之三 星际介质 恒星之间并不是没有东西的 存在星际介质 气体 99 和尘埃 磁场 荷电粒子气体中 90 H 其它主要是He1 冷气体 原子氢 H 或分子氢 H2 2 热电离气体 一般在年轻恒星周围 HII区 恒星的发源地 天文学基础 星系 银河系 28 1 原子氢HI 温度 100K密度 10 100atoms cm3 H原子21cm谱线观测来研究 天文学基础 星系 银河系 29 银河系HI21cm图 天文学基础 星系 银河系 30 2 分子云 H2CO NH3 CH OH CS 等100多种分子 尘埃 巨分子云GiantMolecularCloud GMC 质量 106M 直径 150l y 银河系内有几千个GMC巨分子云内部核区 直径2 3l y 温度 100K密度 107 109molecules cm3 这些区域是恒星形成开始的地方 天文学基础 星系 银河系 31 银河系HI和分子氢H2的分布 HI H2 天文学基础 星系 银河系 32 尘埃 dust 的分布 1 可见光红外波段 猎户星云OrionNebula 天文学基础 星系 银河系 33 马头星云尘埃的分布 天文学基础 星系 银河系 34 典型的尘埃 尘埃形成 恒星演化到红巨星时 在它的冷的外壳会形成尘埃然后随红巨星星风扩散到星际介质中 天文学基础 星系 银河系 35 尘埃的影响 消光extinction星光变暗 1 红化reddening尘埃尺度与波长相当短波被散射 看上去会较红 红化效应 天文学基础 星系 银河系 36 早晚太阳为什么红 看到蓝天 看到红太阳 光的散射与波长有关 天文学基础 星系 银河系 37 银河系星际介质主要成分 空气 1019atomscm 3地面实验室 107atomscm 3 天文学基础 星系 银河系 38 银河系Summary GlobularCluster球状星团OpenCluster疏散星团Bulge核球Halo晕 天文学基础 星系 银河系 39 银河系Summary 天文学基础 星系 银河系 40 Endofthispart 天文学基础 星系 银河系 41 太阳在宇宙中的位置 天文学基础 星系 银河系 42 1 太阳附近10光年内 太阳 最近的天体4 22光年 10光年 银河系中心方向 天文学基础 星系 银河系 43 2 太阳附近250光年 银河系中心方向 太阳 天文学基础 星系 银河系 44 3 太阳附近5000光年 银河系中心方向 太阳在猎户座旋臂上 人马座旋臂 猎户座旋臂 英仙座旋臂 天文学基础 星系 银河系 45 4 太阳在银河系中的位置 离中心3万光年 10万光年 银河系中心 太阳 天文学基础 星系 银河系 46 太阳所在的星系叫银河系 银河系光学波段图 大麦哲伦云 小麦哲伦云 银河系中像太阳一样的恒星大约有1000多亿颗 人肉眼可见的大约只有6000颗恒星 太阳 银河系中心 距离3万光年 天文学基础 星系 银河系 47 5 银河系附近卫星星系 50万光年 太阳 大麦哲伦云 人马座矮星系 小麦哲伦云 银河系 天文学基础 星系 银河系 48 6 本地星系群 500万