1、 第一节第一节 星系星系 一、星系的分类和结构一、星系的分类和结构 二、活动星系和类星体二、活动星系和类星体 三、星系的运动和演化三、星系的运动和演化 四、星系基础上的宇宙大尺度结构四、星系基础上的宇宙大尺度结构 第二节第二节 银河系银河系 一、银河系的结构一、银河系的结构 二、银河系的物质组成二、银河系的物质组成 三、银河系的旋转和旋臂三、银河系的旋转和旋臂 四、银河系的起源四、银河系的起源 第二章第二章 星系和银河系星系和银河系 1 一、星系的分类和结构一、星系的分类和结构 1星系星系 星系是由几十亿至几千亿颗恒星、星星系是由几十亿至几千亿颗恒星、星 际气体、尘埃构成，占据几千至几十万际气
2、体、尘埃构成，占据几千至几十万 光年空间的天体系统。光年空间的天体系统。 星系是星系是宇宙的细胞宇宙的细胞; 是宇宙物质结构的基本单元。是宇宙物质结构的基本单元。 河外星系河外星系：银河系以外所有的星系。：银河系以外所有的星系。 河外星系的数目：河外星系的数目：1000亿个亿个 2银银河河系系太阳太阳3具有短棒状核心的银河系具有短棒状核心的银河系4 2. 星系的分类和结构星系的分类和结构 哈勃（哈勃（1926）现代研究现代研究 （1）椭圆星系椭圆星系 E(07) 星系总数星系总数 17% （2）透镜状星系透镜状星系 S0 106 1014M日日 多老年恒星多老年恒星 （3）旋涡星系旋涡星系 S
3、(ac) 星系总数星系总数 80% （4）棒旋星系棒旋星系 SB(ac) 质量约质量约1011M日日 具螺线型旋臂具螺线型旋臂 多年轻恒星多年轻恒星 （5）不规则星系不规则星系 Irr 5星系的分类和结构星系的分类和结构678仙女座大星系仙女座大星系9大麦哲伦星系大麦哲伦星系10小麦哲伦星系小麦哲伦星系11猎猎犬犬座座旋旋涡涡星星系系12 1.活动星系活动星系 活动星系（激扰星系）是具有激烈活动星系（激扰星系）是具有激烈活动的星系。占正常星系数目的活动的星系。占正常星系数目的 1 %。 特征特征:（1）核小、致密、明亮，）核小、致密、明亮， 光度为银河系光度为银河系50 5000倍倍 （2）强
4、烈全波段电磁辐射）强烈全波段电磁辐射 （3）激烈活动变化）激烈活动变化 活动星系实际上是星系演化的年轻阶段。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活动异常剧烈的类星体14活动星系活动星系-塞佛特星系塞佛特星系15 2. 类星体类星体 类星体类星体1960th发现发现, 在照相底片上具有类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。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。类星体是迄今为止观测到的最遥远天体。 特征特征:（1）恒星级的体积恒星级的体积； （2）星系级的巨大能量释放、巨大质量星系级的巨大能量释放、巨大质量 表明：
5、是遥远天际的活动星系核心；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。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类星体黑洞吸积电机模型 16类类 星星 体体1718类星体类星体1920 1. 星系的运动星系的运动（1）星系内部恒星运动）星系内部恒星运动 围绕核心旋转围绕核心旋转 弥散运动弥散运动（2）星系整体运动）星系整体运动 膨胀运动膨胀运动 星系的碰撞与吞食星系的碰撞与吞食 2星系的演化星系的演化 碰撞与相互吞食是星系演化的主要动力：
6、碰撞与相互吞食是星系演化的主要动力： 椭圆星系椭圆星系可能是小星系碰撞后黏在一起可能是小星系碰撞后黏在一起 的产物；的产物； 旋涡星系旋涡星系可能是由好几个星系可能是由好几个星系 相互作用、吞食的结果；相互作用、吞食的结果； 不规则星系不规则星系 可能是星系间相互吸引造成的。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几千亿年后银河系与仙女座星系合并22星星系系的的碰碰撞撞从从观观测测到到模模拟拟NGC519523星系的碰撞星系的碰撞24星系碰撞的实例星系碰撞的实例天线星系天线星系车轮星系车轮星系25星系的形成星系的形成26 1. 天体集团等级天体集团等级 （1）星系星系
7、、双重、多重星系：、双重、多重星系： 占据几十万光年范围。占据几十万光年范围。 （2）星系群（团）星系群（团）：由几十至几千个：由几十至几千个 星系构成的天体集团。星系构成的天体集团。 占据几百万至几千万光年范围。占据几百万至几千万光年范围。 本星系群本星系群：包括银河系、仙女座大星系：包括银河系、仙女座大星系 在内的在内的40多个星系构成的星系群。多个星系构成的星系群。 处女座星系团处女座星系团：由：由2500多个星系构成。多个星系构成。27600万光年万光年10万光年万光年28本星系群本星系群大麦哲伦星系大麦哲伦星系小麦哲伦星系小麦哲伦星系银河系银河系仙女星系仙女星系M31本星系群立体图本
8、星系群立体图29银河系及其周围银河系及其周围30 （3）超星系群（团）超星系群（团）：由许多星系：由许多星系 群或星系团构成的天体集团。群或星系团构成的天体集团。 占据几亿光年范围。占据几亿光年范围。 超本星系群超本星系群：是包括本星系群：是包括本星系群 、处女、处女 座星系团在内的超星系集团。座星系团在内的超星系集团。 （4）总星系总星系：目前可观测宇宙。：目前可观测宇宙。 （1）星系群联结成）星系群联结成长城长城结构、结构、层块层块、 板片板片结构结构 （2）总星系宏观呈：）总星系宏观呈：泡沫空洞状结构泡沫空洞状结构313亿光年亿光年数十亿光年数十亿光年32建建 构构 宇宇 宙宙33 一、
9、银河系结构一、银河系结构 1.银河系银河系 是我们地球和太阳系所在的恒星系统，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。的乳白色亮带而得名。 中国古代称：银河、银汉、天河中国古代称：银河、银汉、天河 西方称：西方称：Milky Way 34 2银河系的结构银河系的结构 银河系一直被认为是一个典型的旋涡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）。旋星系（或具有短棒状核心的旋涡星系）。 （1）核球）核球 直径直径1.2
10、1.5万光年；万光年； 厚厚1万光年。万光年。 （2）银盘）银盘 直径约直径约10万光年。多年轻恒星万光年。多年轻恒星 （3）银晕）银晕 直径约直径约10万光年。多老年恒星万光年。多老年恒星,形成球状星团。形成球状星团。 35银银河河系系正正面面俯俯视视图图36银银河河系系侧侧视视图图太阳系太阳系银盘银盘核球核球银晕银晕球状星团球状星团37具有短棒状核心的银河系具有短棒状核心的银河系383940银晕银晕银盘银盘银心银心核球核球41 银河系主要由恒星和少量的星云和星银河系主要由恒星和少量的星云和星 际物质组成，总质量约际物质组成，总质量约1.41011M 日日。 1恒星恒星 约约1500亿颗亿颗
11、 （1）星族星族 为次代恒星为次代恒星 含重元素含重元素 主要分布主要分布 在银盘在银盘 （2）星族星族 为原始恒星为原始恒星 不含重元素不含重元素 主要分布在银晕主要分布在银晕 2. 星云星云 由气体、尘埃物质构成由气体、尘埃物质构成 成分：成分： H 71、He 27 、其它、其它 2 亮星云、亮星云、 原始星云原始星云 暗星云暗星云 行星状星云行星状星云、42行星状星云行星状星云43星星 云云44猎猎户户座座马马头头星星云云45蟹蟹状状星星云云46帆帆船船座座网网状状星星云云47猎户座大星云猎户座大星云48人马座礁湖星云人马座礁湖星云49人马座三叶星云人马座三叶星云50星星云云中中有有机
12、机分分子子的的发发现现5152 3. 星际物质星际物质 气体、尘埃、宇宙线、粒子流、磁场气体、尘埃、宇宙线、粒子流、磁场 1. 银河系的自转银河系的自转 银河系的物质都围绕着银心转动银河系的物质都围绕着银心转动,自转的自转的 结果使它的大部分物质聚集形成盘状。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。自转方向为顺时针方向。 太阳围绕银心转一周为太阳围绕银心转一周为2.5亿年亿年 -银河年。银河年。 53银银河河系系的的自自转转210千米千米/秒秒220千米千米/秒秒220千米千米/秒秒220千米千米/秒秒54 2银河系的旋臂银河系的旋臂 旋臂旋臂 四四五条五条 旋臂为高密度波区
13、域旋臂为高密度波区域 -密度波理论。密度波理论。 3.银河系中心大质量黑洞银河系中心大质量黑洞 -自转的原因自转的原因55银银河河系系的的旋旋臂臂人马座旋臂人马座旋臂船底座旋船底座旋臂臂英仙座旋臂英仙座旋臂矩尺座旋臂矩尺座旋臂盾牌座盾牌座-南十字座旋臂南十字座旋臂太阳太阳56575859 四、银河系起源四、银河系起源 1 1诞生诞生-原始星云的聚集原始星云的聚集 宇宙大爆炸后的宇宙大爆炸后的10301030亿年，当无数温亿年，当无数温暖的气体云在引力的牵引下聚合在一起时，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，我们的星系诞生了；当气体星云碰撞时，恒星产生了。恒
14、星产生了。 2 2暴戾的幼年暴戾的幼年-类星体类星体 随着银河系的诞生，聚集在核心的大量随着银河系的诞生，聚集在核心的大量气体在引力的作用下坍缩形成黑洞气体在引力的作用下坍缩形成黑洞; ;成长着成长着的黑洞贪婪地吞食着周围的气体和恒星，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形成高速旋转的吸积盘, ,旋转轴上以近光速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。喷射上出两股带电粒子流，这就是类星体。601 1诞生诞生-原始星云的聚集原始星云的聚集612 2暴戾的幼年暴戾的幼年- -类星体类星体62 3 3相对平稳的少年相对平稳的少年-射电星系射电星系 随着中心黑洞的成长
15、和引力的增大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。射电星系的射流向外翻腾着滚滚云雾。 634 4安静的成年安静的成年-旋涡星系旋涡星系 在诞生后轰轰烈烈的几十亿年后在诞生后轰轰烈烈的几十亿年后, ,银河银河 安静下来安静下来: : 重达重达300300万颗恒星质量的巨大黑洞潜伏万颗恒星质量的巨大黑洞潜伏 在银心在银心, ,但因物质补充枯竭而变得平静；但因物质补充枯竭而变得平静； 银河系的外围区域银河系的外围区域, ,因物质不足因物质
16、不足, , 老年老年 恒星构成的球状星团仍过着宁静的生活。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而在物质充沛的银盘内, ,一代又一代千一代又一代千 亿颗恒星以跨越亿颗恒星以跨越1010万光年的尺度形成美丽万光年的尺度形成美丽 的螺旋。的螺旋。644 4安静的成年安静的成年-旋涡星系旋涡星系65 太阳系的诞生太阳系的诞生 大约大约4646亿年前亿年前, ,在银河系的某个区域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的灰尘气体云团开始收缩并飞速旋转; ; 在旋转圆盘的中心在旋转圆盘的中心, , 绝大部分质量形绝大部分质量形成了我们的太阳成了我们的太阳; ; 极少部分的质量在旋转圆盘的围诞生极少部分的质量在旋转圆盘的围诞生了了8 8颗行星，其中有一颗叫地球！颗行星，其中有一颗叫地球！6667
