天体与地球第2章-星系和银河系-课件

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

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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42.星系的分类和结构

哈勃（1926）—现代研究（1）椭圆星系

E(0~7)星系总数17%

（2）透镜状星系

S0106~1014M日

多老年恒星（3）旋涡星系

S(a~c)星系总数

80%

（4）棒旋星系

SB(a~c)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678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1718类星体1920

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NGC519523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。27600万光年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

313亿光年数十亿光年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：MilkyWay

342．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1.2~1.5万光年；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383940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1.4×1011M日。

1．恒星约1500亿颗

（1）星族Ⅰ

为次代恒星含重元素主要分布在银盘（2）星族Ⅱ

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：H71﹪、He27﹪、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542．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56575859

四、银河系起源

1．诞生----原始星云的聚集宇宙大爆炸后的10~30亿年，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。601．诞生----原始星云的聚集612．暴戾的幼年-类星体623．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。

634．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