天体与地球第2章 星系和银河系 课件.ppt
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,1,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,2,银河系,太阳,3,具有短棒状核心的银河系,4,2.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,5,星系的分类和结构,6,7,8,仙女座大星系,9,大麦哲伦星系,10,小麦哲伦星系,11,猎犬座旋涡星系,12,二、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。,13,活动异常剧烈的类星体,14,活动星系-塞佛特星系,15,2.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,16,类 星 体,17,18,类星体,19,20,三、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。,21,几千亿年后银河系与仙女座星系合并,22,星系的碰撞,从观测到模拟,NGC5195,23,星系的碰撞,24,星系碰撞的实例,天线星系,车轮星系,25,星系的形成,26,四、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。,27,600万光年,10万光年,28,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,29,银河系及其周围,30,（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,31,3亿光年,数十亿光年,32,建 构 宇 宙,33,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,34,2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。,35,银河系正面俯视图,36,银河系侧视图,太阳系,银盘,核球,银晕,球状星团,37,具有短棒状核心的银河系,38,39,40,银晕,银盘,银心,核球,41,二、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1.41011M 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、,42,行星状星云,43,星 云,44,猎户座马头星云,45,蟹状星云,46,帆船座网状星云,47,猎户座大星云,48,人马座礁湖星云,49,人马座三叶星云,50,星云中有机分子的发现,51,星际分子,52,3.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。,53,银河系的自转,210千米/秒,220千米/秒,220千米/秒,220千米/秒,54,2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,55,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,56,57,58,59,四、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。,60,1诞生-原始星云的聚集,61,2暴戾的幼年-类星体,62,3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。,63,4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。,64,4安静的成年-旋涡星系,65,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！,66,恒星太阳的形成,67,
