2015恒星结构与演化2018introduction

1、结构与演化(2018.3-2018.6)仙林校区天文楼521房间：89685982罗新炼恒星对天文学的一个简单介绍辐射基本知识软件的简单应用(mathematica) 量纲分析的角度来天体结构强烈推荐！2完成一套试卷！补 充 内 容对天文学的一个简单介绍历史的回顾研究的对象研究的特点3不妨参看先期天文学课程4Kepler日心学说地心学说几个问题1. What is “our” place in the universe?2. 如何解释 Retrograde (逆行) Motion？3. 谈谈对Keplers Laws of planetary motion 的理解，有何启示？4. Isaac

2、Newton 与现代天文学研究？6方法二如何解释(逆行) Retrograde Motion？方法一7Venus goes through a full set of phases, from new to fullTo the present day, scientists still are guided by simplicity, symmetry, and beauty in m ing all aspects of the universe.Johannes Kepler (15711630).“If I had believed that we could ignore thes

3、e 8 arc minutes, I would have patched up my hypothesis accordingly. But, since it was not permissible to ignore, those 8 arc minutes pointed to a complete reformation inastronomy”.引力在各种尺度Nature and Natures laws lay hid in night; God said, Let Newton be! and all was light.9“由于只有一个宇宙需要去解释，没有人再能重复牛顿所做的

4、工作，他真是最幸运的人。”Joseph Lagrange天体物理诞生对天文学的一个简单介绍历史的回顾研究的对象研究的特点12不妨参看先期天文学课程13几个问题1. 为何地球昼夜交织？2. 为何地球部分地区有明显的四季？3. 月亮怎么来的？4. 太阳是什么？它的将来会怎样？5. 所处宇宙的将来会怎样？6. 空间Astronomy is the science of celestial objects (such as stars, planets, comets, and galaxies)andphenomena that originate outside the Earths atmosp

5、here (such as auroras and cosmic background radiation).15空间16时间第一代恒星大、时间的起点(1940, Gamov)2.73 K 微波背景辐射past暴涨 Inflation(1980, Guth)Arrow of Time17“亿万年之后 ” 智能生物将思考我们的将来宇宙运 The Fate of the Universe ? What is our Suns future?What Happens when Hydrogen inthe center runs out?红巨星20Suns temperature will be 4

6、0% higher than nowTemperatures on Earth will What is our Suns future?10% hotterreach 2500 C,Scientific American - 2008-0321地球的将来22The Future of Life on Earthsinglecelllife-4-202468Thousand million yearsMarsWarmIce onEuropa meltsRocksMeltOceansboilBirth ofSolar SystemSun fadesawayTodaySunesa Red gian

7、t23参看：The.Universe.S02E17.Gravity引力助推（也被称为引力弹弓效应或绕行星变轨）利用行星引力进行利用行星引力进行24 What is the fate of our universe?引力在各种尺度r rcr rcExpand for2e6 verExpand toumStelliferous era104 1014 yrMatter-DominateDegenerate era1014 1046 yrRadiation-Dominate era 10-32 104 yrBlack hole era1046 10100 yrInflation era10-37 1

8、0-32 sBig BangDark era10100 yr Big CrunchThe Nobel Prize in Physics 2011Saul PerlmutterLawrence Berkeley National LaboratoryBrian P. SchmidtAustralian National UniversityAdam G. RiessJohns Hopkins University and Space Telescope Science Instituteawardedfor the discovery of the accelerating expansion

9、of the Universe through observations of distant supernovae with one half to Saul Perlmutter and the other half jointly to Brian P. Schmidt and Adam G. Riess.宇宙的将来完全由其组成物质的成份以及每种成份多少决定。寒冷（冷）压榨（热）大28Parallel Universes29恒星在其中的地位不言而喻！30对天文学的一个简单介绍历史的回顾研究的对象研究的特点31Science Laws areconstantly being tested!

10、科学研究的方法天文学研究的基础观测（观察和测量）天文观测是一种“观测理论观测”的试验“人类即不能移植太阳，也不能解剖星星”研究对象里我们距离极其遥远将我们在地球得到的物理学的理论具体运用到对遥远天体的研究中去。研究对象的（演化）时标极长人类的自由文明相对于许多天体的演化过程仅仅是一瞬间，我们要从这“一瞬”来研究天体演化的“一生”。The information we have is often distorted orplete.33天文学研究的特点我们获取的天文信息常常是扭曲的，失真的，以及残缺不全的。34物理条件复杂（温度、 密度、压强、 磁场，）温度：超温度可达10 8 -10 10 K

11、，早期宇宙爆发 10 15 K， 宇宙微波背景温度 2.73 K密度：星际介质 0.1个/cm3(空气1019个/cm3)太阳中心密度： 160 g cm -3白矮星密度：10 6 -10 9 g cm -3 (1103 ton cm -3)中子星密度：10 14 -10 15 g cm -3 (10 610 7 ton cm -3)能达到的最高磁场为10 4 T磁场：地球中子星的磁场为：10 12 -10 13 G。One basketball-full of white dwarf material weighs as much as an ocean liner35提供了地球下无法得到各

12、种天然的实验场所。天文学研究的特点天文学与物理学相互促进，并肩发展36脉冲双星轨道变化的测量引力波辐射光线弯曲水星近日点进动爱因斯坦的广义相对论引力红移牛顿万有引力定律海王星的发现哥白尼的日心说月球绕地球，行星绕太阳的运行开普勒的行星运动定律天文学研究的特点37生命的、外星文明引力波探测器高能射线探测天体化学中微子望远镜观测空间望远镜地面望远镜宇宙学星系恒星天体物理行星物理太阳系天文学+化学和生物学天体力学研究方法太阳动力学、 导航、天体测量星表、精密定轨天文学史38wikiKepler日心学说地心学说天文学是一门正在性的学科。21世纪天文学性的基本科学问题可概括为暗能量、暗物质黑洞宇宙生命、天体、“两暗一黑三”不时带来惊喜。2016年8月25日的自然欧南台（ESO）公布一项重要发现，在离地球最近的恒星（半人马座的）比邻星的周围发现一颗地球大小的行星，且表面温度较为适宜或许能液态水存在。2016年2月11日，美国科研宣布，利用激光引力波天文台(LIGO) 首次探测到引力波，证实了爱因斯坦100年前所做的。13亿光年外，双黑洞碰撞合并发出的引力波。 碰撞前两黑洞的质量分 别是36和29个太阳质量， 合并后为62个太阳质量。Gravitational waves t