天体与地球第二章星系.ppt
1,第一节 星系 一、星系的分类和结构 二、活动星系和类星体 三、星系的运动和演化 四、星系基础上的宇宙大尺度结构 第二节 银河系 一、银河系的结构 二、银河系的物质组成 三、银河系的旋转和旋臂 四、银河系的起源,第二章 星系和银河系,2,第一节 星 系 一、星系的分类和结构 1星系 星系是由几十亿至几千亿颗恒星、星 际气体、尘埃构成，占据几千至几十万 光年空间的天体系统。 星系是宇宙的细胞; 是宇宙物质结构的基本单元。 河外星系：银河系以外所有的星系。 河外星系的数目：1000亿个,3,银 河 系,太阳,4,具有短棒状核心的银河系,5,2. 星系的分类和结构 哈勃（1926）现代研究 （1）椭圆星系 E(07) 星系总数 17% （2）透镜状星系 S0 106 1014M日 多老年恒星 （3）旋涡星系 S(ac) 星系总数 80% （4）棒旋星系 SB(ac) 质量约1011M日 具螺线型旋臂 多年轻恒星 （5）不规则星系 Irr,6,星系的分类和结构,7,8,9,仙女座大星系,10,大麦哲伦星系,11,小麦哲伦星系,12,猎 犬 座 旋 涡 星 系,13,二、活动星系和类星体 1.活动星系 活动星系（激扰星系）是具有激烈 活动的星系。占正常星系数目的 1 %。 特征:（1）核小、致密、明亮， 光度为银河系50 5000倍 （2）强烈全波段电磁辐射 （3）激烈活动变化 活动星系实际上是星系演化的年轻阶段。,14,活动异常剧烈的类星体,15,活动星系-塞佛特星系,16,2. 类星体 类星体1960th发现, 在照相底片上具有类 似恒星的影像，光谱具有巨大红移的天体。 类星体是迄今为止观测到的最遥远天体。 特征:（1）恒星级的体积； （2）星系级的巨大能量释放、巨大质量 表明：是遥远天际的活动星系核心； 是星系演化早期阶段活跃的核心。 其中心存在巨大质量的黑洞，是正 在发射宇宙中最明亮光芒的黑洞。 3.类星体黑洞吸积电机模型,17,类 星 体,18,19,类星体,20,21,三、星系的运动和演化 1. 星系的运动 （1）星系内部恒星运动 围绕核心旋转 弥散运动 （2）星系整体运动 膨胀运动 星系的碰撞与吞食 2星系的演化 碰撞与相互吞食是星系演化的主要动力： 椭圆星系可能是小星系碰撞后黏在一起 的产物； 旋涡星系可能是由好几个星系 相互作用、吞食的结果； 不规则星系 可能是星系间相互吸引造成的。,22,几千亿年后银河系与仙女座星系合并,23,星 系 的 碰 撞,从 观 测 到 模 拟,NGC5195,24,星系的碰撞,25,星系碰撞的实例,天线星系,车轮星系,26,星系的形成,27,四、建立在星系基础上的 宇宙大尺度结构 1. 天体集团等级 （1）星系、双重、多重星系： 占据几十万光年范围。 （2）星系群（团）：由几十至几千个 星系构成的天体集团。 占据几百万至几千万光年范围。 本星系群：包括银河系、仙女座大星系 在内的40多个星系构成的星系群。 处女座星系团：由2500多个星系构成。,28,600万光年,10万光年,29,本星系群,大麦哲伦星系,小麦哲伦星系,银河系,仙女星系M31,本星系群立体图,30,银河系及其周围,31,（3）超星系群（团）：由许多星系 群或星系团构成的天体集团。 占据几亿光年范围。 超本星系群：是包括本星系群 、处女 座星系团在内的超星系集团。 （4）总星系：目前可观测宇宙。 2. 宇宙的框架结构 （1）星系群联结成长城结构、层块、 板片结构 （2）总星系宏观呈：泡沫空洞状结构,32,3亿光年,数十亿光年,33,建 构 宇 宙,34,第二节 银河系 一、银河系结构 1.银河系 是我们地球和太阳系所在的恒星系统， 是一个普通的星系，因其投影在天球上 的乳白色亮带而得名。 中国古代称：银河、银汉、天河 西方称：Milky Way,35,2银河系的结构 银河系一直被认为是一个典型的旋涡 星系。但最近也有人认为它可能是一个棒 旋星系（或具有短棒状核心的旋涡星系）。 （1）核球 直径1.21.5万光年； 厚1万光年。 （2）银盘 直径约10万光年。多年轻恒星 （3）银晕 直径约10万光年。多老年恒星, 形成球状星团。,36,银 河 系 正 面 俯 视 图,37,银 河 系 侧 视 图,太阳系,银盘,核球,银晕,球状星团,38,具有短棒状核心的银河系,39,40,41,银晕,银盘,银心,核球,42,二、银河系物质组成 银河系主要由恒星和少量的星云和星 际物质组成，总质量约1.4×1011M 日。 1恒星 约1500亿颗 （1）星族 为次代恒星 含重元素 主要分布 在银盘 （2）星族 为原始恒星 不含重元素 主要分布在银晕 2. 星云 由气体、尘埃物质构成 成分： H 71、He 27 、其它 2 亮星云、 原始星云 暗星云 行星状星云 、,43,行星状星云,44,星 云,45,猎 户 座 马 头 星 云,46,蟹 状 星 云,47,帆 船 座 网 状 星 云,48,猎户座大星云,49,人马座礁湖星云,50,人马座三叶星云,51,星 云 中 有 机 分 子 的 发 现,52,星际分子,53,3. 星际物质 气体、尘埃、宇宙线、粒子流、磁场 三、银河系的自转与旋臂 1. 银河系的自转 银河系的物质都围绕着银心转动,自转的 结果使它的大部分物质聚集形成盘状。 自转方向为顺时针方向。 太阳围绕银心转一周为2.5亿年 -银河年。,54,银 河 系 的 自 转,210千米/秒,220千米/秒,220千米/秒,220千米/秒,55,2银河系的旋臂 旋臂 四五条 旋臂为高密度波区域 -密度波理论。 3.银河系中心大质量黑洞 -自转的原因,56,银 河 系 的 旋 臂,人马座旋臂,船底座旋臂,英仙座旋臂,矩尺座旋臂,盾牌座- 南十字座旋臂,太阳,57,58,59,60,四、银河系起源 1诞生-原始星云的聚集 宇宙大爆炸后的1030亿年，当无数温 暖的气体云在引力的牵引下聚合在一起时， 我们的星系诞生了；当气体星云碰撞时， 恒星产生了。 2暴戾的幼年-类星体 随着银河系的诞生，聚集在核心的大量 气体在引力的作用下坍缩形成黑洞;成长着 的黑洞贪婪地吞食着周围的气体和恒星， 形成高速旋转的吸积盘,旋转轴上以近光速 喷射上出两股带电粒子流，这就是类星体。,61,1诞生-原始星云的聚集,62,2暴戾的幼年-类星体,63,3相对平稳的少年-射电星系 随着中心黑洞的成长和引力的增大, 银河系所有的物质开始围绕着中心黑洞 旋转，类星体演变成射电星系; 射电星系的射流向外翻腾着滚滚云雾。,64,4安静的成年-旋涡星系 在诞生后轰轰烈烈的几十亿年后,银河 安静下来: 重达300万颗恒星质量的巨大黑洞潜伏 在银心,但因物质补充枯竭而变得平静； 银河系的外围区域,因物质不足, 老年 恒星构成的球状星团仍过着宁静的生活。 而在物质充沛的银盘内,一代又一代千 亿颗恒星以跨越10万光年的尺度形成美丽 的螺旋。,65,4安静的成年-旋涡星系,66,太阳系的诞生 大约46亿年前,在银河系的某个区域: 混合着许多死亡的恒星的残骸和爆炸 的灰尘气体云团开始收缩并飞速旋转; 在旋转圆盘的中心, 绝大部分质量形 成了我们的太阳; 极少部分的质量在旋转圆盘的围诞生 了8颗行星，其中有一颗叫地球！,67,恒星太阳的形成,
