当代天文学新视野1

1、Introduction to Astronomy济南大学理学院济南大学理学院 梁梁 伟伟第九部分第九部分 当代天文学新视野当代天文学新视野一、宇宙的起源一、宇宙的起源 1、大爆炸宇宙学、大爆炸宇宙学 2、宇宙稳恒说、宇宙稳恒说 3、3K宇宙背景辐射的发现（宇宙背景辐射的发现（1965年）年）二二 、哈勃望远镜给天文学带来的新进展、哈勃望远镜给天文学带来的新进展 1、 哈勃望远镜简介哈勃望远镜简介 2、 哈勃望远镜辉煌成果的意义哈勃望远镜辉煌成果的意义三、地面上最大的望远镜三、地面上最大的望远镜 凯克望远镜凯克望远镜四、各学科与天文学双向渗透、结合的意义四、各学科与天文学双向渗透、结合的意义五

2、、宇宙探索永无止境五、宇宙探索永无止境 宇宙从一个奇点由大爆炸开始，早期温度极高，宇宙从一个奇点由大爆炸开始，早期温度极高，（100亿度以上，）物质密度极大，只有中子、质子、亿度以上，）物质密度极大，只有中子、质子、电子、光子、中微子等基本粒子。整个体系在不断膨电子、光子、中微子等基本粒子。整个体系在不断膨胀，温度快速降低，降至胀，温度快速降低，降至10亿度时开始形成基本元素亿度时开始形成基本元素（氢和氦），降至（氢和氦），降至100万度时形成一些较轻的元素，万度时形成一些较轻的元素，降至几千度时形成星云，降至几千度时形成星云，宇宙稳恒态理论宇宙稳恒态理论 这种理论的倡导者认为：这种理论的倡导

3、者认为：爱因斯坦证明了宇宙是一爱因斯坦证明了宇宙是一个四维时个四维时空连续体因此，空连续体因此，宇宙学原理应该表示为：宇宙学原理应该表示为：宇宙形象与观测者所处的时间和空间无关宇宙形象与观测者所处的时间和空间无关 也就是说，也就是说，除局部和很小的差异而外，无论观测者在何地和何除局部和很小的差异而外，无论观测者在何地和何时时在哪个天文时期进行观测，宇宙显得都是一样在哪个天文时期进行观测，宇宙显得都是一样的，总的看来，不论在的，总的看来，不论在50亿年以前还是以后宇宙的样亿年以前还是以后宇宙的样子都应是相同的子都应是相同的 固然，一些恒星会已诞生和死亡，固然，一些恒星会已诞生和死亡，各个星系会发

4、生了变化，但宇宙的整体在空间和时间各个星系会发生了变化，但宇宙的整体在空间和时间上是始终保持不变的上是始终保持不变的 换句话说换句话说稳恒态理论主张稳恒态理论主张宇宙从未有过开始，或宇宙从未有过开始，或者更确切地说，宇宙乃是处于连续的创造过程之者更确切地说，宇宙乃是处于连续的创造过程之中中 当宇宙膨胀时，总体的密度减小，当宇宙膨胀时，总体的密度减小，但是密度但是密度存在一个下限值，存在一个下限值， 当密度接近于这个下限值时，当密度接近于这个下限值时，便会创造出更多的物质来使密度再次增高便会创造出更多的物质来使密度再次增高 因此，因此，当宇宙不断地膨胀时，新的物质便接连创造出来以当宇宙不断地膨胀

5、时，新的物质便接连创造出来以填补隙新形成的物质就是构成星系团的氢每个填补隙新形成的物质就是构成星系团的氢每个新星系团将随着宇宙的不断膨张而逐渐衰老以至死新星系团将随着宇宙的不断膨张而逐渐衰老以至死亡，但又形成了新的星系团新星系形成，老星系亡，但又形成了新的星系团新星系形成，老星系 衰亡，但宇宙的衰亡，但宇宙的总密度始终不变，并且总是存在有总密度始终不变，并且总是存在有各种年龄的各种年龄的 星系星系3K宇宙背景辐射的发现宇宙背景辐射的发现 1964年美国科学家彭齐亚斯和年美国科学家彭齐亚斯和R.W.威尔逊发威尔逊发现了背景辐射现了背景辐射3.5K，1965年又修正为年又修正为3K. 该发现支持了

6、大爆炸宇宙学该发现支持了大爆炸宇宙学彭齐亚斯和彭齐亚斯和R.W.威尔逊获威尔逊获1978年诺贝尔物理奖年诺贝尔物理奖 二二 、哈勃望远镜给天文学带来的新进展哈勃望远镜给天文学带来的新进展 1、 哈勃望远镜简介哈勃望远镜简介 2、 哈勃望远镜辉煌成果的意义哈勃望远镜辉煌成果的意义 对河外星系的认识对河外星系的认识 对恒星早期形成的认识对恒星早期形成的认识 对恒星晚期演化的认识对恒星晚期演化的认识 行星状星云行星状星云 黑洞黑洞 宇宙年龄是多少？它到底有多大？它的命运是什宇宙年龄是多少？它到底有多大？它的命运是什么？行星，恒星，以及星系从哪里来？我们在这个么？行星，恒星，以及星系从哪里来？我们在这

7、个世界上是孤独独的吗？科学家们正在利用美国航空世界上是孤独独的吗？科学家们正在利用美国航空航天局发射的哈勃空间望远镜来试图回答这些古老航天局发射的哈勃空间望远镜来试图回答这些古老的问题，这些问题已经困扰了人们数世纪了。现在，的问题，这些问题已经困扰了人们数世纪了。现在，连接在网际网上的任何人都可以通过万维网去访问连接在网际网上的任何人都可以通过万维网去访问一个名为一个名为“HST：宇宙的新视角：宇宙的新视角”的科普网站。该的科普网站。该站点的网址为站点的网址为 而哈勃望而哈勃望远镜的官方科学站点是远镜的官方科学站点是 http:/hubbl

8、.Credit:NASA/STScI, C. Gundy (STScI) and D. Savage (NASA) 2001-02-08 这是哈勃太空望远镜拍摄到的一个行星状星云。类这是哈勃太空望远镜拍摄到的一个行星状星云。类似太阳大小的恒星死亡后，其中心继续向内收缩，而外似太阳大小的恒星死亡后，其中心继续向内收缩，而外层气体则向外膨胀开来，形成一个大小可及整个太阳系层气体则向外膨胀开来，形成一个大小可及整个太阳系那么大的气体星云。人们最早用小望远镜认识这类星云那么大的气体星云。人们最早用小望远镜认识这类星云时，发现他们的形状很象行星，所以称之为行星状星云，时，发现他们的

9、形状很象行星，所以称之为行星状星云，现在在星空中已发现了大量这类星云，他们在大望远镜现在在星空中已发现了大量这类星云，他们在大望远镜拍摄的照片中显得十分漂亮。拍摄的照片中显得十分漂亮。 这个星云被昵称为这个星云被昵称为“眨眼睛星云眨眼睛星云”（Blinking Eye Nebula），事实上，它的存在时间顶多），事实上，它的存在时间顶多1万年，相对于万年，相对于一个恒星长达一个恒星长达100亿年的长寿命来说，这一点时间确实亿年的长寿命来说，这一点时间确实就象就象“一眨眼一眨眼”那么短暂那么短暂。（左后方左后方),此此望远镜位于美望远镜位于美国新墨西哥州国新墨西哥州南部中心的萨南部中心的萨克拉门

10、托山峰克拉门托山峰的顶部，海拔的顶部，海拔2804.2米。图米。图中右前方为望中右前方为望远镜辅助建筑远镜辅助建筑位于距乌鲁位于距乌鲁木齐市木齐市70公公里的南山上，里的南山上，海拔海拔2080米。米。美国阿雷美国阿雷西博天文西博天文台台(Arecibo Observatory)的位的位于波多黎于波多黎各阿雷西各阿雷西博博澳大利亚国家射电天澳大利亚国家射电天文台文台(Australian National Radio Astronomy Observatory)的的64米米射电望远镜射电望远镜,位于新南位于新南威尔士州帕凯斯威尔士州帕凯斯欧洲南方天文台欧洲南方天文台(European Sout

11、hern Observatory)超大型光超大型光学望远镜学望远镜(VLT)的结构的结构模型。它实际上是由模型。它实际上是由4台台大型望远镜和大型望远镜和3台较小的台较小的望远镜组成的望远镜组，望远镜组成的望远镜组，可能成为世界上放大倍可能成为世界上放大倍数最高的光学望远镜数最高的光学望远镜宇宙探索永无止境宇宙探索永无止境银河系长出一条胳膊银河系长出一条胳膊 五十年天文图要重绘五十年天文图要重绘 最近澳大利亚天文学家发现涡旋状的银河系有一最近澳大利亚天文学家发现涡旋状的银河系有一个巨大的、向外伸展的旋臂。科学家对于以前竟然一个巨大的、向外伸展的旋臂。科学家对于以前竟然一直没有发现这条旋臂感到迷惑。直没有发现这条旋臂感到迷惑。 新科学家新科学家杂志杂志报导说，澳大利亚天文学家是在绘制银河系氢气分布报导说，澳大利亚天文学家是在绘制银河系氢气分布图时发现这条旋臂的。这一巨大的由氢气组成的气体图时发现这条旋臂的。这一巨大的由氢气组成的气体旋臂旋臂有有7.77.7万光年长万光年长，几千光年厚几千光