天體與地球第2章-星系和銀河系-課件

第一節(jié)星系一、星系的分類和結構二、活動星系和類星體三、星系的運動和演化四、星系基礎上的宇宙大尺度結構第二節(jié)銀河系一、銀河系的結構二、銀河系的物質組成三、銀河系的旋轉和旋臂四、銀河系的起源

第二章星系和銀河系

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第一節(jié)星系一、星系的分類和結構

1．星系

星系是由幾十億至幾千億顆恒星、星際氣體、塵埃構成，占據(jù)幾千至幾十萬光年空間的天體系統(tǒng)。星系是宇宙的細胞;

是宇宙物質結構的基本單元。

河外星系：銀河系以外所有的星系。河外星系的數(shù)目：＞1000億個

2銀河系太陽3具有短棒狀核心的銀河系42.星系的分類和結構

哈勃（1926）—現(xiàn)代研究（1）橢圓星系

E(0~7)星系總數(shù)17%

（2）透鏡狀星系

S0106~1014M日

多老年恒星（3）旋渦星系

S(a~c)星系總數(shù)

80%

（4）棒旋星系

SB(a~c)質量約1011M日具螺線型旋臂多年輕恒星（5）不規(guī)則星系

Irr

5星系的分類和結構678仙女座大星系9大麥哲倫星系10小麥哲倫星系11獵犬座旋渦星系12

二、活動星系和類星體

1.活動星系

活動星系（激擾星系）是具有激烈活動的星系。占正常星系數(shù)目的1%。特征:（1）核小、致密、明亮，光度為銀河系50~5000倍（2）強烈全波段電磁輻射（3）激烈活動變化

活動星系實際上是星系演化的年輕階段。13活動異常劇烈的類星體14活動星系----塞佛特星系15

2.

類星體

類星體1960th發(fā)現(xiàn),在照相底片上具有類似恒星的影像，光譜具有巨大紅移的天體。類星體是迄今為止觀測到的最遙遠天體。特征:（1）恒星級的體積；（2）星系級的巨大能量釋放、巨大質量表明：是遙遠天際的活動星系核心；

是星系演化早期階段活躍的核心。其中心存在巨大質量的黑洞，是正在發(fā)射宇宙中最明亮光芒的黑洞。

3.類星體黑洞吸積電機模型

16類星體1718類星體1920

三、星系的運動和演化

1.星系的運動（1）星系內部恒星運動圍繞核心旋轉彌散運動（2）星系整體運動膨脹運動星系的碰撞與吞食

2．星系的演化碰撞與相互吞食是星系演化的主要動力：

橢圓星系可能是小星系碰撞后黏在一起的產物；旋渦星系可能是由好幾個星系相互作用、吞食的結果；不規(guī)則星系可能是星系間相互吸引造成的。

21幾千億年后銀河系與仙女座星系合并22星系的碰撞︱從觀測到模擬NGC519523星系的碰撞24星系碰撞的實例天線星系車輪星系25星系的形成26

四、建立在星系基礎上的宇宙大尺度結構

1.天體集團等級（1）星系、雙重、多重星系：占據(jù)幾十萬光年范圍。（2）星系群（團）：由幾十至幾千個星系構成的天體集團。占據(jù)幾百萬至幾千萬光年范圍。

本星系群：包括銀河系、仙女座大星系在內的40多個星系構成的星系群。

處女座星系團：由2500多個星系構成。27600萬光年10萬光年28本星系群大麥哲倫星系小麥哲倫星系銀河系仙女星系M31本星系群立體圖29銀河系及其周圍30

（3）超星系群（團）：由許多星系群或星系團構成的天體集團。占據(jù)幾億光年范圍。

超本星系群：是包括本星系群、處女座星系團在內的超星系集團。（4）總星系：目前可觀測宇宙。

2.宇宙的框架結構（1）星系群聯(lián)結成長城結構、層塊、

板片結構（2）總星系宏觀呈：泡沫空洞狀結構

313億光年數(shù)十億光年32建構宇宙33

第二節(jié)銀河系

一、銀河系結構

1.銀河系是我們地球和太陽系所在的恒星系統(tǒng)，是一個普通的星系，因其投影在天球上的乳白色亮帶而得名。中國古代稱：銀河、銀漢、天河

西方稱：MilkyWay

342．銀河系的結構

銀河系一直被認為是一個典型的旋渦星系。但最近也有人認為它可能是一個棒旋星系（或具有短棒狀核心的旋渦星系）。（1）核球直徑1.2~1.5萬光年；厚1萬光年。（2）銀盤直徑約10萬光年。多年輕恒星（3）銀暈直徑約10萬光年。多老年恒星,形成球狀星團。

35銀河系正面俯視圖36銀河系側視圖太陽系銀盤核球銀暈球狀星團37具有短棒狀核心的銀河系383940銀暈銀盤銀心核球41

二、銀河系物質組成

銀河系主要由恒星和少量的星云和星際物質組成，總質量約1.4×1011M日。

1．恒星約1500億顆

（1）星族Ⅰ

為次代恒星含重元素主要分布在銀盤（2）星族Ⅱ

為原始恒星不含重元素主要分布在銀暈

2.星云

由氣體、塵埃物質構成成分：H71﹪、He27﹪、其它2﹪亮星云、原始星云暗星云行星狀星云、42行星狀星云43星云44獵戶座馬頭星云45蟹狀星云46帆船座網狀星云47獵戶座大星云48人馬座礁湖星云49人馬座三葉星云50星云中有機分子的發(fā)現(xiàn)51星際分子52

3.星際物質

氣體、塵埃、宇宙線、粒子流、磁場

三、銀河系的自轉與旋臂

1.銀河系的自轉

銀河系的物質都圍繞著銀心轉動,自轉的結果使它的大部分物質聚集形成盤狀。自轉方向為順時針方向。太陽圍繞銀心轉一周為2.5億年---銀河年。

53銀河系的自轉210千米/秒220千米/秒220千米/秒220千米/秒542．銀河系的旋臂

旋臂四~五條旋臂為高密度波區(qū)域

----密度波理論。

3.銀河系中心大質量黑洞

----自轉的原因55銀河系的旋臂人馬座旋臂船底座旋臂英仙座旋臂矩尺座旋臂盾牌座---南十字座旋臂太陽56575859

四、銀河系起源

1．誕生----原始星云的聚集宇宙大爆炸后的10~30億年，當無數(shù)溫暖的氣體云在引力的牽引下聚合在一起時，我們的星系誕生了；當氣體星云碰撞時，恒星產生了。

2．暴戾的幼年----類星體隨著銀河系的誕生，聚集在核心的大量氣體在引力的作用下坍縮形成黑洞;成長著的黑洞貪婪地吞食著周圍的氣體和恒星，形成高速旋轉的吸積盤,旋轉軸上以近光速噴射上出兩股帶電粒子流，這就是類星體。601．誕生----原始星云的聚集612．暴戾的幼年-類星體623．相對平穩(wěn)的少年----射電星系

隨著中心黑洞的成長和引力的增大,

銀河系所有的物質開始圍繞著中心黑洞旋轉，類星體演變成射電星系;

射電星系的射流向外翻騰著滾滾云霧。

634．安靜的成年----旋渦星系

在誕生后轟轟烈烈的幾十億年后,銀河安靜下來:

重達300萬顆恒星質量的巨大黑洞潛伏在銀心,但因物質補充枯竭而變得平靜；銀河系的外圍區(qū)域,因物質不足,老年恒星構成的球狀星團仍過著寧靜的生活。而在物質充沛的銀盤內,一代又一代