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1、我们的星系-银河系,NGC4565:侧沿星系,NGC4565:侧沿星系,我们的星系也这样薄吗? 壮观的旋涡星系NGC4565类似于我们的银河系,但是我们只能看到它遥远的侧面。明亮的NGC 4565因为具有细窄的外观,也常被称为是针星系,在许多天文望远镜观赏北部天空的旅行中,后发座内的NGC 4565常常是停留的景点之一。,这张清晰的彩色影像显示,这个星系膨胀的核心,主要是由黄色的年老恒星所组成。穿梭在NGC4565细窄盘面上的模糊尘埃带,明显地切过星系的核心。 NGC 4565距离我们大约只有3,000万光年,直径则超过10万光年。使用小型天文望远镜观测的天空爱好者认为,NGC 4565是梅西
2、耶遗漏的一个重要星系。,M83-与银河系非常相似的 旋涡星系,我们的银河系(the Milky Way ) COBE 卫星观测结果,Hubble深场 (Hubble Deep Field ),学习内容,我们的星系-银河系 测量银河系 银河系的大尺度结构 银河系的形成 旋涡结构 银河系的质量 银河系的中心,一、我们的星系银河系,星系:在空间上分离、而由引力束缚在一起的恒星和星际物质的集合体 数以百万亿颗恒星、无数星云等 银河系:我们的星系 The Milky Way 银河,二、揭开银河系的面纱,赫歇尔及其第一张系星数图 COBE 卫星观测银河系 银河系及其周围 恒星的命运:太阳与褐矮星的一生,这
3、是世界上最早的一幅银河系恒星分布图,这是通过威廉赫歇尔通过望远镜对星空观测后得出的银河系是一个扁平的、中间突起的星系盘,太阳位于银河系的中心。(当然这个结果是错误的,但就当时望远镜的精度,已是一个非常了不起的成就),威廉赫歇尔(William Herschel, 1738-1822),英国天文学家,恒星天文学的创始人,被誉为恒星天文学之父。 赫歇尔利用全部业余时间制作望远镜,经过千锤百炼,他终于成为制造望远镜的一代宗师,他一生磨制的反射镜面达四百多块,还造成一架口径1.22米,镜筒长达12米的大型金属反射望远镜。 1781年,赫歇尔发现了太阳系中的第七颗行星天王星,还发现了土星的两颗卫星和天王
4、星的两颗卫星。 1782年,赫歇尔编制成了第一个双星表,他还发现了多数双星不是表面上的“光学双星”,而是真正的“物理双星”。,恒星之父-威廉赫歇尔(William Herschel, 1738-1822), 1774年在他36岁的时候,亲自制造成功一台反射望远镜。一生中制造了400多台望远镜,口径最大的有122厘米。,我们的银河系(the Milky Way ) COBE 卫星观测结果,三、银河系的整体结构,大尺度结构,恒星的空间分布 银盘 薄盘 厚盘 银晕 核球,与银河系相似的星系,仙女座星系 (a)整体结构(b)内部(c)双核,四、太阳在银河系的位置,银道面以北约8pc,与银心相距约8.5
5、kpc,猎户臂的内边缘 天空的银河:冬天和夏天的星空不一样 牛郎星的位置 Altair,Aql,天鹰 A7V,V0.77 银道坐标:47.74,8.91 织女星的位置 Vega,Lyr,织女 A0V,V=0.03 银道坐标:67.45, +19.24,五、测量银河系,对银河系的认识随时间而变化 恒星计数 十八世纪后期 恒星的距离,星际介质 英国天文学家William Herschel,恒星计数 银河系是一个接近平坦的盘,太阳几乎在中心,20世纪早期 盘的直径约为10kpc,厚度约为2kpc 现在 银河系的大小为几十kpc,太阳远离银心 为什么早期的图象会有如此大的偏差 1930s发现的星际介质
6、的存在 削弱恒星的光度,导致距离估计的错误 限止可观测的范围,旋涡星云和球状星团 远离银道面,高银纬 旋涡星云:旋涡星系 球状星团 距离的测定 变星 天琴座RR型变星 造父变星,(a)RR Lyr变星的光变曲线 (b)造父变星的光变曲线 (c)一个造父变星在极大极小时刻的两个照片,RR Lyr:几乎一定的光度 造父变星:周期光度关系,不同距离尺度的量天尺,银河系的大小和形状,Shapley的结论: 球状星团分布在一个近似球形的巨大的系统内,这个系统的直径约30kpc 系统的中心在人马座方向 太阳与银心的距离大约为8kpc,恒星星族,银河系的形成,银盘、银晕和核球的总体特点,旋涡结构,银河的射电
7、图 射电波段的消光极其小 21cm氢线 CO谱线 旋臂上的天体 星际云 年轻天体:OB型星,疏散星团,发射星云,旋臂结构的持续,银盘较差自转:离银心近的恒星比离银心远的恒星角速度大。如果旋臂是由某些固定的物质组成,较差自转将会使旋臂越转越紧,经过几百万年后消失,那么,旋臂的寿命就会太短了,而不能象我们现在看到的那么多。,六、银河系的质量,从旋转得到的质量 开普勒定律 太阳的转动周期和轨道半径 T2.25108 yr, a=8kpc 太阳轨道半径以内的银河系质量 1011Msun,银河系质量-苗条了,据斯隆数字巡天(简称SDSS)网站报道,中国科学院国家天文台与德国马普天文所(Max-Planc
8、k-Institute for Astronomy)的天文学家合作,首次利用SDSS-II的大样本晕星数据精确定出银河系的质量约为1千亿个太阳质量(1011M),表明银河系要比以往估计的苗条。 过去的研究表明银河系质量约为2千亿个太阳质量(21011M),如何研究?,利用SDSS大样本恒星数据研究银河系结构及其形成的合作项目 对象:该工作使用的样本是从SDSS-II的恒星数据中选择出的约2500颗蓝水平支星,这个样本是目前数量最大(2500颗)、分布范围最广(5-60 kpc)的蓝水平支星样本。蓝水平支星处在特殊的恒星演化阶段,位置能够被精确测量,长期以来就是研究银晕的理想候选体。,暗物质(续
9、),15kpc以内的质量约为2 1011Msun 40kpc 6 1011Msun 暗晕 不可见 比可见物质的分布范围大得多 暗物质 黑洞 恒星:褐矮星,小质量、暗弱的红矮星 亚原子粒子,哈勃望远镜高灵敏度观测排除了暗弱红矮星作为暗物质候选体的 可能性。图中显示的球状星团NGC6397是所观测的许多同类天体 之一。内插的图边长为0.4pc,其中众多的菱形代表若红矮星为暗 物质的组分时应该存在的位置,不过并没有被检测到。,寻找暗物质,引力透镜 广义相对论:光线通过引力场时会偏转 引力透镜,引力透镜,一个暗弱的前景天体(如褐矮星)引起的引力透镜效应会导致背景恒星暂时地、然而明显地变亮,从而提供了一
10、种检测暗物质的方法。,银河系的中心,银心方向的恒星和星际介质。由于严重的消光,即使最大的望远镜也只能看到银心距离的1/10处。白色箭头指示的是M8星云。从上到小的视场大小约为20o,圆圈指示的是银心的位置。,(a)银心周围的红外图象显示诸多的亮恒星挤在一个小的空间内,恒星的平均密度约为太阳附近的百万倍。正方形框架内的大小为200pc。(b)射电波段展示的银河系正中心部分,VLA的射电长波波段能够穿过星际尘埃,直指银河系的中心。(c)来自银心Sgr A的射电辐射呈现出旋涡结构,图象大小为10pc,有一个约5pc的环。,研究的前沿,银河系新视野胡中为 南京大学 近10多年来,地面的和航天的现代天文
11、仪器进行了银河系的大规模观测,得到了银河系在射电、红外、X射线、可见光的多波段的精彩新图像,有很多重要的新发现.银河系现今展现为比以前想象的更丰富、更复杂、更活跃的天体系统. 银河系的年龄: 恒星化学元素丰度研究新进展,银河系的年龄:,确定银河系的年龄是现代天体物理学的一项基本任务.其方法之一是核纪年法,即通过恒星中某一长寿命放射性元素的丰度随时间的变化来确定恒星的年龄,并以此作为银河系年龄的下限,其中目前的观测丰度来自恒星的光谱分析,恒星形成时的初始丰度来自理论模型的预言.这种方法最初是利用元素对Th/Nd来确定G矮星的年龄,近年来开始利用元素对Th/Eu和U/Th来确定晕族场星和球状星团内恒星的年龄.简要介绍了核纪年法确定银河系年龄的原理,回顾了恒星中Th和U的观测研究,其中着重介绍了极贫金属星的研究.详细讨论了用核纪年法估计银河系年龄的不确定性.作为与核纪年法的比较,简单介绍了确定银河系年龄的其他方法.提出了今后需要进一步研究的几项工作.,恒星化学元素丰度研究新进展,介绍了银河系中各种化学元素丰度随金属丰度的变化规律.结合恒星核合成理论,可以了解银河系的形成和演化过程.另外,某些化学元素丰度存在的弥散可能是恒星形成时银河系环境的不均匀性造成的.,
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