页数：52页文件大小：10.97 MB来源： 天文学概论ppt课件
本课件讲授第六章星系的前半部分：先给出银河系的基本参量与结构图像，说明用造父变星、球状星团与射电观测探索银河系结构的方法，估计银河系质量并讨论银心黑洞，介绍星族与银河系起源，随后进入河外星系世界，讲哈勃分类与仙女座星系、大麦哲伦云等著名星系。
第六章星系星系是几十亿颗至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等组成的天体系统，它占据了几千光年至几十亿光年的空间距离。
人类所能观测到的所有星系统称为总星系。
天文学上所指宇宙往往就是指总星系，是有限的，而哲学上的宇宙无论时间还是空间都是无限的。
星系（galaxy）与星云（nebula）
6.1银河系（theMilkyWay）几乎所有我们在夜晚星空看到的东西都属于银河系。
银河像一条亮带穿过星空。
从银河系外看，我们的银河系非常像我们的邻居仙女星系（Andromeda galaxy）
银河系的基本参量银河系总质量：1011M⊙~1012M⊙银河系恒星数：1.2×1011颗银河系年龄：1010年银河系直径：30 000秒差距太阳距银心距离：10 000秒差距肉眼可观察恒星：6000颗
6.1.1银河系的结构(1)盘（disk）核隆起（Nuclear Bulge）晕（halo）太阳球状星团（GlobularClusters）
银河系的结构(2)星系盘（Galactic Plane）星系中心（Galactic Center）这些结构非常难测量，因为:1)我们在银河内2)距离的测量非常难3)通往中心的视线被气体和灰尘阻挡
早期研究银河的形状被认为像磨刀石,太阳接近中心。
6.1.2探索银河系结构I.选择可以在整个银河系看到明亮的物体,跟踪他们的方向和距离。
II.在可见光之外的波长观测物体（绕过光学掩星的问题）,并统计他们的方向和距离III.跟踪物体相对我们在不同方向上轨道速度
I利用星团探索星系星团的两种类型:1)开放星团：最近形成恒星的年轻星团，在星系的盘内Open clusters handχPersei2)球状星团：老的、集中在中央的恒星群;主要在一个星系周围的晕中。
Globular Cluster M 19
球状星团
定位银河系的中心球状星团的分布不集中在太阳……而是在一个直接(可视)观测被严重遮挡的位置。
探索银河系大质量恒星和开放星团O型和B型恒星是最大规模、最明亮的恒星(不幸的是,也最短命的)=>寻找很年轻星团或星协包括OB星协。
OB星协OB星系到OB星协的距离可以通过造父变星确定。
OB星协勾画出3个近太阳旋臂。
人马臂（Sagittarius arm）猎户座天鹅座臂（Orion-Cygnus arm）珀尔修斯（Perseus arm）Sun
II可见光以外的观测红外视图行星际灰尘（吸收可见光）辐射的主要是红外光。
红外像红外发射吸收不是很强，可以提供了一个清晰的整个银河。
星核星盘
银河系的射电图像波长在21 cm的射电图像,跟踪中性氢。
星际尘埃不吸收无线电波，我们可以观察到任何方向整个银河系在无线电波。
射电观测21-cm射电观测揭示了中性氢在整个银河系的分布。
到氢云的距离可以通过径向速度测量(多普勒效应!)GalacticCenterSun中性氢集中在螺旋臂。
银心的射电图像许多超新星遗迹；壳层和细丝Sgr AArcSgr A*: The center of our galaxy银河系中心有一个超大质量黑洞。
Sgr A
跟踪分子云CO分子的射电辐射可以用来跟踪分子云的分布。
在某些方向，许多分子云相互重叠。
运用速度的信息可以将云分解。
分子云集中在螺旋臂。
银河系的结构显示尘埃的分布SunRingBar恒星和中性氢的分布
X射线图像银河中心Chandra X-ray image of Sgr A*在X射线图像中银心超大质量黑洞，相对于其他星系中心来说异常微弱。
银河系中心区域包含许多黑洞和中子星X射线双星。
暗弱银心致密天体
III银河系中的轨道运动(1)盘恒星:在星系盘内，轨道接近圆形晕恒星:高度椭圆轨道，随机绕行方向。
银河系中的轨道运动(2)差速旋转
从轨道速度推算质量M = 11 billion MsunM = 25 billion MsunM = 100 billion MsunM = 400 billion Msun轨道内的质量越大,太阳沿轨道绕银河系中心的旋转越快。
结合质量:M = 4 billion Msun
银河系的质量如果所有的质量集中在中央,旋转曲线将会遵循一个修改版的开普勒第三定律rotation curve = orbital velocityas function of radius
银河系盘内的总质量:大约2亿Msun加上来自晕中的质量总共:大约1万亿Msun大多数的质量是不发射任何辐射:暗物质!
在银河系中心的一个黑洞通过跟踪银河中心附近单个恒星的轨道，中央黑洞的质量可以确定为~ 260万个太阳质量。
6.1.3星族吸收线几乎完全来自氢:星族II许多吸收线也来自更重的元素(金属):星族I形成之初，银河系的气体只包含氢和氦。
更重的元素(“金属”)是后来在恒星内部产生的。
=>年青的恒星比老年恒星包含更多的金属。
星族星族I:年青恒星：富含金属；位于旋臂和盘面星族II:年老恒星:贫金属;位于晕中(球状星团)和核中。
宇宙中元素的丰度对数刻度所有比He更重的元素是非常罕见的。
线性刻度
6.1.4银河喷泉
6.1.5银河系的起源传统的理论:准球形气云分割成小块,形成最初、缺乏金属的恒星(星族II);旋转云崩溃成一个盘状结构后来恒星(星族I)被限制在星系的盘内100多亿年前，有一个巨大的星系际云，在自身引力的作用下收缩，在收缩过程中分成了若干云块，其中一块大云形成了后来的银河系，其他云块则形成大、小麦哲伦星系和其他河外星系。
恒星形成的螺旋臂旋臂基本上是静止的激波恒星和气体云绕银河系中心和越过螺旋臂激波激发恒星形成通过OB星离子化的波前和超新星激波，恒星自立形成。
螺旋臂内自给的恒星形成星系形成的区域由于不同的旋转而被拉长由于离子化的波前和超新星激波恒星的形成是自给。
6.2河外星系在银河系之外，还有更深远的空间，那里分布着与银河系类似的天体系统——星系、星系群和星系团。
河外星系的观测和研究改变了人类对宇宙的认识。
多种多样的星系哈勃深空:对天空一个明显空旷区域10天的曝光图即使看起来空区域的天空包含成千上万的非常微弱,非常遥远的星系。
大量的星系形态：旋涡星系（Spirals）椭圆星系（Ellipticals）不规则星系（Irregular）
6.3星系的分类SaSbScE0 = SphericalSmall nucleus;loosely woundarmsE1E6E0, …, E7Large nucleus;tightly woundarmsE7 = Highlyelliptical
星系中的气体和尘埃富含气体和尘埃的旋涡星系椭圆星系几乎没有气体和尘埃星系与磁盘和隆起,但没有灰尘被称为S0
棒旋星系
不规则星系星系碰撞或聚合的结果非常活动的恒星形成(“星爆星系”)小(“矮星系”)大星系的卫星星系(e.g.,麦哲伦星系)LargeMagellanicCloudNGC 4038/4039The CocoonGalaxy用Irr表示。
根据光谱偏重的颜色分为IrrI，和IrrII两种次型。
仙女座大星云银河系附近的三个著名星系
大麦哲伦星云
小麦哲伦星云
6.3星系的分类椭圆星系：呈椭圆形，扁度差别较大。
椭圆星系用字母E表示，后面跟一个表示扁度的数字10x（a-b）/a椭圆星系
旋涡星系旋涡星系：具有旋涡结构，中心为球状或椭球状核心部分，又有两条或更多条旋臂从核心延伸出去。
旋涡星系用字母S表示，根据核球大小和旋臂伸展程度分为Sa，Sb，Sc次型。
旋涡星系Grand-design galaxy M 51 (自我维持的恒星形成区沿螺旋臂模式都清晰可见。
旋臂的本质机会巧合的小螺旋星系位于大背景星系的前面。
相对暗的空间背景，旋臂表现很亮(新形成的、大质量的恒星!) …但黑暗(气体和尘埃在致密恒星云)是相对明亮背景的大星系
旋臂上恒星的形成超新星激波，O、B型恒星离子化的波前，以及激波波前形成的旋臂激发了恒星的形成。
螺旋臂是静止的激波,激发恒星的形成。
棒旋星系棒旋星系：具有长长的像棍棒样的核心部分，在棒的两端有旋臂延伸出去。
用字母SB表示，也有Sba，SBb和SBc等次型。
不规则星系不规则星系：形状不规则。
用Irr表示。
根据光谱偏重的颜色分为IrrI，和IrrII两种次型。
星系形状的四种不同类型在已观测的星系中，不规则星系占3%，椭圆占20%，其余是旋涡和棒旋星系。
6.4星系团河外星系大多不是单独存在的，而是组成大小不等的集团，叫做星系团。
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