【天文学】第四讲 银河系 河外星系_1
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4.第二章 银河系和河外星系
一、恒星含义和一般性状
二、恒星的周年视差与距离 三、恒星的运动 四、恒星的光谱信息 五、恒星的亮度与光度
六、恒星的多样性
七、恒星的演化模式
一、恒星含义和一般性状
1、恒星的定义——宇宙间由炽热气体组成，能自行发光的球状 或类球状天体。
2、恒星的成分： H（71%），He（27 %）其它（2 %） 3、恒星的直径: 为10-5—1800 D⊙ （太阳直径=140万km）
V视=
。 λ。静止光源某谱线的波长（A ） 。
λ 运动光源该谱线的波长（A）
当λ＞λ。称红移（恒星背离我们运动）V视 ＞0 λ＜λ。称紫移（恒星向着我们运动）V视 ＜ 0 4、根据塞曼效应证认恒星的磁场
当
Oh Be A Fine Girl Kiss Mi
光谱型
O
蓝 3-5 万BAF NhomakorabeaG
K
橙
M
红
颜色
蓝白 白 2万 1万
360°=2 1
弧度= 360°/2 π=（57.2958)°
= (57.2958×60)′
= (57.2958×60 ×60)″
即:
1 弧度= 206265″
或:
1″=1/206265(弧度)
☆ 恒星
☆ 3 、恒星的视差测距 ☆ 二、恒星的周年视差与距离（168） ☆ Dπ （100PC内适用） 1、恒星的周年视差：是指地球轨道半径（A）对于 ∵ D=206265A/π″ 地 某恒星的最大张角（ π）叫该恒星的周年视差。 ⊙ A ★ ∴D=1/π″（秒差距 ） 日 比邻星π=0.76″ 2、天文距离： 该恒星周年视差为:π=0.6″ πkm=1(A) ①天文单位（A）——日地平均距离≈1.496亿 该恒星的距离则为 :≈94605亿km ②光年—— 光一年通过的路程 。 。 。 D=1/1 π″=1 / 0.6=1.666 秒差距 光年= 63240天文单位 半年前 现在 迭加后 ③秒差距(PC )——周年视差（ π）为一角秒的恒星与太阳的距 ★ ★ ★ 离（D）定义为一秒差距。 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★★ + = 1.2″ 当π角很小时,π角所对的弧与弦近似相等。 于是有： π（弧度）=A/D ；将弧度化为角秒得： π″=206265A/D ；或：D=206265A/π″ 因为：目前大型望远镜的分辨 当π为1角秒时有： 率百分之一个角秒。 D=206265A=1秒差距（PC）=3.2616光年/h6UxPR• 视频搜索： • 宇宙解码1第1集：恒星
二、恒星的周年视差与距离 三、恒星的运动 四、恒星的光谱信息 五、恒星的亮度与光度
六、恒星的多样性
七、恒星的演化模式
一、恒星含义和一般性状
1、恒星的定义——宇宙间由炽热气体组成，能自行发光的球状 或类球状天体。
2、恒星的成分： H（71%），He（27 %）其它（2 %） 3、恒星的直径: 为10-5—1800 D⊙ （太阳直径=140万km）
V视=
。 λ。静止光源某谱线的波长（A ） 。
λ 运动光源该谱线的波长（A）
当λ＞λ。称红移（恒星背离我们运动）V视 ＞0 λ＜λ。称紫移（恒星向着我们运动）V视 ＜ 0 4、根据塞曼效应证认恒星的磁场
当
Oh Be A Fine Girl Kiss Mi
光谱型
O
蓝 3-5 万BAF NhomakorabeaG
K
橙
M
红
颜色
蓝白 白 2万 1万
360°=2 1
弧度= 360°/2 π=（57.2958)°
= (57.2958×60)′
= (57.2958×60 ×60)″
即:
1 弧度= 206265″
或:
1″=1/206265(弧度)
☆ 恒星
☆ 3 、恒星的视差测距 ☆ 二、恒星的周年视差与距离（168） ☆ Dπ （100PC内适用） 1、恒星的周年视差：是指地球轨道半径（A）对于 ∵ D=206265A/π″ 地 某恒星的最大张角（ π）叫该恒星的周年视差。 ⊙ A ★ ∴D=1/π″（秒差距 ） 日 比邻星π=0.76″ 2、天文距离： 该恒星周年视差为:π=0.6″ πkm=1(A) ①天文单位（A）——日地平均距离≈1.496亿 该恒星的距离则为 :≈94605亿km ②光年—— 光一年通过的路程 。 。 。 D=1/1 π″=1 / 0.6=1.666 秒差距 光年= 63240天文单位 半年前 现在 迭加后 ③秒差距(PC )——周年视差（ π）为一角秒的恒星与太阳的距 ★ ★ ★ 离（D）定义为一秒差距。 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★★ + = 1.2″ 当π角很小时,π角所对的弧与弦近似相等。 于是有： π（弧度）=A/D ；将弧度化为角秒得： π″=206265A/D ；或：D=206265A/π″ 因为：目前大型望远镜的分辨 当π为1角秒时有： 率百分之一个角秒。 D=206265A=1秒差距（PC）=3.2616光年/h6UxPR• 视频搜索： • 宇宙解码1第1集：恒星
银河系与河外星系
• 星系的中心凸出部分,是一个很亮的球状,直径约为两万光年,厚一万光年,这个区域由高密度的恒星组成,主要是年龄 大约在一百亿年以上老年的红色恒星,很多证据表明,在中心区域存在着一个巨大的黑洞,星系核的活动十分剧烈.
• 晕轮部分: • 银河晕轮弥散在银盘周围的一个球型区域内,银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低,分布着一些由老年 恒星组成的球状星团,有人认为,在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区,称为银冕,银冕至少延伸到距 银心一百千秒差距或三十二万光年远处. • 银河系在天空上的投影像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样，所以古称银河或天河，一年四季都可以看到银河， 只不过夏秋之交看到了银河最明亮壮观的部分。
制作人：林益帆
银河系
• 银河系是太阳系所在的星系，包括1000到4000亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类 型的星际气体和星际尘埃。银河系本体直径约为120,000光年（不考虑银晕），中心厚度约 为12,000光年。银河系总质量是太阳的2100亿倍（2015年的计算结果，误差率20%）。 • 银河系是棒旋星系，具有巨大的盘面结构，由明亮密集的核心、两条主要的旋臂和两条未 形成的旋臂组成，旋臂相距4500光年。太阳位于银河一个支臂猎户臂上，至银河中心的距 离大约是26,000光年。
银河系
• 银河系大约包含两千亿颗星体,其中约一千亿颗恒星——我们的太阳就是其中之一.它是一个典型螺旋状恒星系,直径 约为十万光年,太阳距离银河中心约二万八千光年.银河系有三个主要组成部分：银盘、银核和晕轮.
• 银盘:
• 银盘是星系的主体,直径约为八万光年,中间部分厚度大约六千光年,太阳附近银盘的厚度大约为三千光年,银盘主要 是由四条巨大的旋臂环绕组成,它是由无数的蓝色恒星组成的,太阳就位于人马座臂和英仙座臂之间的猎户座臂上, 距离银心两万八千光年或者８、５千秒差距.旋臂的形成与银河系创生时期的星系核的活动有关系. • 中央凸起部分:
第四篇 银河系和河外星系2(河外星系)资料
▪ 介于椭圆星系和旋涡星系之间的、无旋臂的盘星系， 根据核心是否有棒状结构，符号相应为S0或SB0。
▪ 在形态上，透镜状星系与旋涡星系的主要差别是没有 旋臂；与椭圆星系的主要差别是有星系盘。
▪ 主要由年老恒星组成，气体很少。
(5)不规则星系 ▪ 外型或结构无明显对称性的星系，符号为Irr。 ▪ 无旋臂和中心核区。 ▪ 富含星际气体、尘埃和年轻恒星。
银河系实际直径30 kpc！
沙普利—柯蒂斯 (Shaplry-Curtis) 关于“宇宙尺 度”的大辩论
▪ 辩论焦点：
(1) “旋涡星云”的距离是多大？
(2) “旋涡星云”是恒星系统还是气体 云？
宇宙是由无数类 似“旋涡星云” 的星系构成的。 “宇宙岛”
“旋涡星云”是银河系内气体 云，银河系就是整个宇宙。
仙女座大星系M31(Sb)
(3) 棒旋星系 (barred spiral galaxies)
▪ 中心有棒状结构的旋涡星 系，符号为SB。
▪ 旋臂源于棒的两端。 ▪ 按照核球的大小和旋臂的
缠卷程度，旋涡星系可以 分为SBa, SBb, SBc三个次 型。其中Sa型核球最大， 旋臂缠卷最紧。
(4) 透镜状星系
因此“仙女座大星云”必定是河外星 系!
2. 星系的哈勃分类
▪ 根据星系形态的不同，1926年哈勃首先提出星系 可以分为椭圆星系、透镜状星系、旋涡星系、棒 旋星系和不规则星系5种类型，称为哈勃分类。
椭圆星系
旋涡星系 透镜状星系
不规则星系
棒旋星系
宇宙星系的数目1010数量级！ 哈勃“音叉”图
(1) 椭圆星系 (elliptical galaxies)
1920年4月26日美国科学院在华盛顿博 物馆礼堂召开了“宇宙的尺度”的辩论 会。
▪ 在形态上，透镜状星系与旋涡星系的主要差别是没有 旋臂；与椭圆星系的主要差别是有星系盘。
▪ 主要由年老恒星组成，气体很少。
(5)不规则星系 ▪ 外型或结构无明显对称性的星系，符号为Irr。 ▪ 无旋臂和中心核区。 ▪ 富含星际气体、尘埃和年轻恒星。
银河系实际直径30 kpc！
沙普利—柯蒂斯 (Shaplry-Curtis) 关于“宇宙尺 度”的大辩论
▪ 辩论焦点：
(1) “旋涡星云”的距离是多大？
(2) “旋涡星云”是恒星系统还是气体 云？
宇宙是由无数类 似“旋涡星云” 的星系构成的。 “宇宙岛”
“旋涡星云”是银河系内气体 云，银河系就是整个宇宙。
仙女座大星系M31(Sb)
(3) 棒旋星系 (barred spiral galaxies)
▪ 中心有棒状结构的旋涡星 系，符号为SB。
▪ 旋臂源于棒的两端。 ▪ 按照核球的大小和旋臂的
缠卷程度，旋涡星系可以 分为SBa, SBb, SBc三个次 型。其中Sa型核球最大， 旋臂缠卷最紧。
(4) 透镜状星系
因此“仙女座大星云”必定是河外星 系!
2. 星系的哈勃分类
▪ 根据星系形态的不同，1926年哈勃首先提出星系 可以分为椭圆星系、透镜状星系、旋涡星系、棒 旋星系和不规则星系5种类型，称为哈勃分类。
椭圆星系
旋涡星系 透镜状星系
不规则星系
棒旋星系
宇宙星系的数目1010数量级！ 哈勃“音叉”图
(1) 椭圆星系 (elliptical galaxies)
1920年4月26日美国科学院在华盛顿博 物馆礼堂召开了“宇宙的尺度”的辩论 会。
河外星系为什么又称“宇宙岛”
河外星系为什么又称“宇宙岛”当我们抬头仰望星空，无数繁星点点，其实这些星星只是我们银河系中的一小部分。
而在浩瀚的宇宙中，还有许多类似银河系的巨大天体系统，它们被称为河外星系。
为何这些河外星系又被称为“宇宙岛”呢？这背后蕴含着怎样的宇宙奥秘？本文将带您一探究竟。
一、河外星系的发现与命名在天文学的发展历程中，科学家们通过望远镜观测到了许多银河系外的天体系统。
这些系统距离我们非常遥远，它们由数十亿至数千亿颗恒星、星团、星云和星际物质组成，与我们所在的银河系一样庞大。
由于它们位于银河系之外，因此被称为河外星系。
而“宇宙岛”这一称谓，则源于早期天文学家们对宇宙结构的想象。
在他们看来，这些河外星系就像是散落在宇宙海洋中的孤岛，因此得名“宇宙岛”。
这一称谓既形象地描述了河外星系的孤立性，也体现了人们对宇宙结构的初步认识。
二、河外星系的特点与分类河外星系具有多种形态和结构，包括旋涡星系、椭圆星系、不规则星系等。
其中，旋涡星系是最常见的一种，它们具有明显的旋臂结构，形状类似旋涡；椭圆星系则呈椭球形，没有明显的旋臂；不规则星系则形态各异，没有固定的形状。
根据河外星系的形态、大小和亮度等特征，天文学家们对它们进行了分类。
例如，哈勃序列就是根据星系的形态将河外星系分为椭圆星系、透镜星系、旋涡星系和不规则星系等类型。
这些分类有助于我们更好地理解和研究河外星系的性质和演化。
三、“宇宙岛”的奥秘与探索“宇宙岛”作为河外星系的别称，不仅揭示了它们在宇宙中的孤立地位，还暗示了它们可能存在的独特性质。
事实上，河外星系中存在着许多奇特的天体和现象，如超新星、黑洞、星系碰撞等，这些都是天文学家们关注的热点问题。
为了深入探索“宇宙岛”的奥秘，天文学家们借助了各种先进的观测设备和技术，如射电望远镜、光学望远镜、空间望远镜等。
这些设备和技术的发展，极大地提高了我们对河外星系的观测能力和认识水平。
四、河外星系与人类文明的关联河外星系作为宇宙中的重要组成部分，与人类文明的发展也有着密切的联系。
银河系外有什么星系
银河系外有什么星系
银河系外面是河外星系，包括大、小麦哲伦星系、仙女星系（M31）等。
河外星系，是指在银河系以外，由大量恒星组成星系。
因为距离遥远，在外表上都表现为模糊的光点，因而又被称为“河外星云”。
河外星系与银河系一样也是由大量的恒星、星团、星云和星际物质组成。
人们又观测到大约10亿个同银河系类似的星系。
按照它们的形状和结构，可以分为：旋涡星系、棒旋星系、椭圆星系和不规则星系。
人们估计河外星系的总数在千亿个以上。
最通用的河外星系分类法是1926年哈勃提出的。
河外星系介绍
河外星系哈勃开辟了河外星系和大宇宙的研究，被誉为“星系天文学之父”。
提到哈勃，使我们想起1990年4月24日，美国“发现号”航天飞机把一架大型天文望远镜送入环绕地球运动的轨道。
这架“空间望远镜”也叫“哈勃空间望远镜”，就是为纪念这位著名天文学家的。
1926年，哈勃根据星系的形状等特征，系统地提出星系分类法，这种方法一直沿用至今。
他把星系分为三大类：椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。
旋涡星系又可分为正常旋涡星系和棒旋星系。
除此之外，也还有其它分类。
对星系分类，是研究星系物理特征和演化规律的重要依据。
河外星系的特征大小：椭圆星系的大小差异很大，直径在3300多光年至49万光年之间；旋涡星系的直径一般在1.6万光年至16万光年之间；不规则星系直径一般在6500光年至2．9万光年之间。
当然，由于星系的亮度总是由中心向边缘渐暗，外边缘没有明显界线，往往用不同的方法测得的结果也是不一样的。
质量：星系质量一般在太阳质量的100万至10000亿倍之间。
椭圆星系的质量差异很大，大小质量差竟达1亿倍。
相比之下，旋涡星系质量居中，不规则星系一般较小。
运动：星系内的恒星在运动，星系本身也有自转，星系整体在空间同样在运动。
星系的红移现象所谓星系的红移现象，就是在星系的光谱观测中，某一谱线向红端的位移。
为什么有这种位移呢？这种位移现象说明了什么呢？根据物理学中的多普勒效应，红移表明被观测的天体在空间视线方向上正在远离我们而去。
1929年，哈勃发现星系红移量与星系离我们的距离成正比。
距离越远，红移量越大。
这种关系被称之为哈勃定律。
这是大爆炸宇宙学的实测依据。
分布：星系在宇宙空间的总体分布是各个方向都一样，近于均匀。
但是从小尺度看，星系的分布又是不均匀的，与恒星的分布一样，有成团集聚的倾向，大麦哲伦星系和小麦哲伦星系组成双重星系。
它们又和银河系组成三重星系。
加上仙女座大星系等构成了本星系群。
演化：作为庞大的天体系统来说，星系也是有形成、发展到衰亡的演化过程。
华师大版科学七上8.4《银河系和河外星系》课件1
2、从侧面看：主体部分像是 一个中间凸起的大透镜。
C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\iCan3\下 载视频\太阳系、银河系和宇宙.flv
/v/b/1139096563760441754.html
1光年=光速×365×24×60×60
/programs/v
iew/iNnMeMPz_mE/
河外星系，简称为星系，是位于银河系之 外、由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星 际物质组成的天体系统。目前已发现大约 10亿个河外星系。银河系也只是一个普通 的星系。人们估计河外星系的总数在千亿 个以上，它们如同辽阔海洋中星罗棋布的 岛屿，故也被称为“宇宙岛”。
6200万光年外星Sb型旋涡星 系
大麦哲伦云
小麦哲伦星系
什么叫银河系？
银河系（the Milky Way 或Galaxy）是太 阳系所在的天体系统，包括一千二百亿颗 恒星和大量的星团、星云，还有各种类型 的星际气体和星际尘埃。银河系是一个旋 涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和 四个旋臂，旋臂相距4500光年。太阳位于 银河一个支臂猎户臂上距离银河系中心约 3.3万光年。
蛇夫座暗星云
玫瑰星云
行星状星云
天鹅座网状星云 55
思考与讨论：
你知道银河系这个庞大的天体系 统是由什么组成的吗？
银河系的组成
银 1、大量恒星 河 2、星际气体 系 3、尘埃物质
｝
看几组照片，看看银河 系的形状。
庞大的车轮状的旋涡系统
中间突起的大透镜
银河系的形状：
1、从正面看：像是一个车轮状 的旋涡系统。
C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\iCan3\下 载视频\太阳系、银河系和宇宙.flv
/v/b/1139096563760441754.html
1光年=光速×365×24×60×60
/programs/v
iew/iNnMeMPz_mE/
河外星系，简称为星系，是位于银河系之 外、由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星 际物质组成的天体系统。目前已发现大约 10亿个河外星系。银河系也只是一个普通 的星系。人们估计河外星系的总数在千亿 个以上，它们如同辽阔海洋中星罗棋布的 岛屿，故也被称为“宇宙岛”。
6200万光年外星Sb型旋涡星 系
大麦哲伦云
小麦哲伦星系
什么叫银河系？
银河系（the Milky Way 或Galaxy）是太 阳系所在的天体系统，包括一千二百亿颗 恒星和大量的星团、星云，还有各种类型 的星际气体和星际尘埃。银河系是一个旋 涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和 四个旋臂，旋臂相距4500光年。太阳位于 银河一个支臂猎户臂上距离银河系中心约 3.3万光年。
蛇夫座暗星云
玫瑰星云
行星状星云
天鹅座网状星云 55
思考与讨论：
你知道银河系这个庞大的天体系 统是由什么组成的吗？
银河系的组成
银 1、大量恒星 河 2、星际气体 系 3、尘埃物质
｝
看几组照片，看看银河 系的形状。
庞大的车轮状的旋涡系统
中间突起的大透镜
银河系的形状：
1、从正面看：像是一个车轮状 的旋涡系统。
河外星系简介
河外星系 简介
刘毓 曹欣欣 徐智雄 张诗尧 150441116 151041402 150440330 150440334
1
星系概述
目 录
｜
2
河外星系概述
｜
3
河外星系中的重要星系
ONE
星系概述
1
1
星系概述
｜
｜
星系（英语：galaxy）〃或译为银河〃源自于希 腊语的“γαλαξίας”（galaxias）。广义上星系指 无数的恒星系（当然包括恒星的自体）、尘埃 （如星云）组成的运行系统。参考我们的银河系〃 是一个包含恒星、星团、星云、气体的星际物质、 宇宙尘和暗物质〃并且受到重力束缚的大质量系 统〃通常距离都在几百万光年以上。星系平均有 数百亿颗恒星〃是构成宇宙的基本单位。典型的 星系〃从只有数千万（107）颗恒星的矮星系到 上兆（1012）颗恒星的椭圆星系都有〃全都环 绕着质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星 际物质之外〃大部分的星系都有数量庞大的多星 系统、星团以及各种不同的星云。 （位于后发座的NGC 4414是一个典型的 漩涡星系，直径55,000光年，距离6,250光 年）
约超过50个星系，其重心位于 银河系和仙女座星系之间的某 处。本星系群中的全部星系覆 盖一块直径大约1000万光年的 区域，本星系群的波速频散为 61±8 km/s。
1
星系概述
本星系群又属于范围更大的室女座超星 系团。
｜
｜
本星系群中两个质量最大的成员是银河
系与仙女座星系。这两个星系又都各自 拥有一个自己的卫星星系系统。银河系 的卫星星系系统包括人马座矮椭球星系 （人马座）、大麦哲伦星系、小麦哲伦 星系、大犬座矮星系、小熊座矮星系、 天龙座矮星系、船底座矮星系、六分仪 座矮星系、玉夫座矮星系、天炉座矮星 系、狮子座I、狮子座II以及杜鹃座矮星
刘毓 曹欣欣 徐智雄 张诗尧 150441116 151041402 150440330 150440334
1
星系概述
目 录
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2
河外星系概述
｜
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河外星系中的重要星系
ONE
星系概述
1
1
星系概述
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星系（英语：galaxy）〃或译为银河〃源自于希 腊语的“γαλαξίας”（galaxias）。广义上星系指 无数的恒星系（当然包括恒星的自体）、尘埃 （如星云）组成的运行系统。参考我们的银河系〃 是一个包含恒星、星团、星云、气体的星际物质、 宇宙尘和暗物质〃并且受到重力束缚的大质量系 统〃通常距离都在几百万光年以上。星系平均有 数百亿颗恒星〃是构成宇宙的基本单位。典型的 星系〃从只有数千万（107）颗恒星的矮星系到 上兆（1012）颗恒星的椭圆星系都有〃全都环 绕着质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星 际物质之外〃大部分的星系都有数量庞大的多星 系统、星团以及各种不同的星云。 （位于后发座的NGC 4414是一个典型的 漩涡星系，直径55,000光年，距离6,250光 年）
约超过50个星系，其重心位于 银河系和仙女座星系之间的某 处。本星系群中的全部星系覆 盖一块直径大约1000万光年的 区域，本星系群的波速频散为 61±8 km/s。
1
星系概述
本星系群又属于范围更大的室女座超星 系团。
｜
｜
本星系群中两个质量最大的成员是银河
系与仙女座星系。这两个星系又都各自 拥有一个自己的卫星星系系统。银河系 的卫星星系系统包括人马座矮椭球星系 （人马座）、大麦哲伦星系、小麦哲伦 星系、大犬座矮星系、小熊座矮星系、 天龙座矮星系、船底座矮星系、六分仪 座矮星系、玉夫座矮星系、天炉座矮星 系、狮子座I、狮子座II以及杜鹃座矮星
8.4《银河系与河外星系》(课件)
银河系与河外星系
导入新课
21世纪教育网
牛郎织女神话故事
故事的结局怎样？
牛郎和织女被天河（银河）隔
在两，每年鹊桥相会一次。
夏季星空，我们经常会看到一条淡淡
的“光带”，这便是传说中的天河， 也就是银河。今天，我们一起来认识
一下银河系。
新课讲解
观看银河，寻找牛郎、织女星
银河的两岸，有两颗明亮的星——织女星和牛郎星隔河相 望。织女星属天琴座；牛郎星属天鹰座，它的两边各有一
颗小的亮星，此三星排成一排，民间称为“扁担星”。
新课讲解
（一）银河系的组成
21世纪教育网
什么是银河系？
在望远镜里看到的这 条光带，由无数恒星 组成，在 20 世纪初， 天文学家把这条扁盘 状的光带称为银河系。
《银河系》
21世纪教育网 21世纪教育网
新课讲解
21世纪教育网
宇宙中，银河系只是其中普通的一员
银河系
银河系以外的其他星系称为河外星系，简称星系 。
新课讲解
（三）河外星系
河外星系是由恒星以及星团、星云和星际物质组成 的庞大天体系统。 星系的大小各不相同，一般可达几千至几十万光年。
不同的星系形态各异。 现在已知的约有千亿
多个河外星系。 最远的超过100亿光年。
河外星系
新课讲解
椭圆状结构的河外星系
旋涡状结构的河外星系
新课讲解
小麦哲伦云
大麦哲伦云
新课讲解
天体的层次
我们可以把天体分成四个从小到大的层次 行星层次 恒星层次 星系层次 宇宙层次
人类的空间观测视野已拓展 到 100 亿光年以外，发现了
包括银河系在内的数以千亿
计的星系，所有这些星系构 成了整个宇宙，也称之为可 观测宇宙。目前，已观测到 的宇宙尺度为 137 亿光年，
导入新课
21世纪教育网
牛郎织女神话故事
故事的结局怎样？
牛郎和织女被天河（银河）隔
在两，每年鹊桥相会一次。
夏季星空，我们经常会看到一条淡淡
的“光带”，这便是传说中的天河， 也就是银河。今天，我们一起来认识
一下银河系。
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观看银河，寻找牛郎、织女星
银河的两岸，有两颗明亮的星——织女星和牛郎星隔河相 望。织女星属天琴座；牛郎星属天鹰座，它的两边各有一
颗小的亮星，此三星排成一排，民间称为“扁担星”。
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（一）银河系的组成
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什么是银河系？
在望远镜里看到的这 条光带，由无数恒星 组成，在 20 世纪初， 天文学家把这条扁盘 状的光带称为银河系。
《银河系》
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宇宙中，银河系只是其中普通的一员
银河系
银河系以外的其他星系称为河外星系，简称星系 。
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（三）河外星系
河外星系是由恒星以及星团、星云和星际物质组成 的庞大天体系统。 星系的大小各不相同，一般可达几千至几十万光年。
不同的星系形态各异。 现在已知的约有千亿
多个河外星系。 最远的超过100亿光年。
河外星系
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椭圆状结构的河外星系
旋涡状结构的河外星系
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小麦哲伦云
大麦哲伦云
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天体的层次
我们可以把天体分成四个从小到大的层次 行星层次 恒星层次 星系层次 宇宙层次
人类的空间观测视野已拓展 到 100 亿光年以外，发现了
包括银河系在内的数以千亿
计的星系，所有这些星系构 成了整个宇宙，也称之为可 观测宇宙。目前，已观测到 的宇宙尺度为 137 亿光年，
第四篇 银河系和河外星系1(银河系)
2. 银晕
(1) 球状星团 年老的星族II恒星、以银心为中心球状分布， 在椭圆轨道上绕银心旋转（V ~ 100 kms-1），离银心最 远距离达100 kpc。
(2)热气体
Chandra卫星的观测 表明在银晕中存在 大量的热气体。
热气体晕（X射线） 银盘内恒星（光学）
(3) 暗物质 (dark matter)
4. 星族 (population)
1944年由巴德(Baade)首先提出。 发现星系晕与核球中的恒星明显比盘中的恒星颜色偏红。 银河系中的恒星分属两个星族：星族I和星族II
星族I恒星 年轻的、富金属恒星（金属丰度为太阳值的0.1-2.5倍） 主要位于银盘中 ，绕银心作圆轨道运动 。如疏散星团。 (天文上常用铁与氢的原子数之比Fe/H表示金属丰度 ) 星族II恒星 年老的、贫金属恒星（金属丰度为太阳值的0.001-0.03 倍），主要位于银晕和核球中，以银心作为中心球对称分 布绕银心作无规则的椭圆轨道运动。如球状星团。
第四篇 银河系与河外星系（1） — 银河系
本讲内容
§1 银河系的整体结构 §2 银河系的旋涡结构 §3 核球和银晕
§1 银河系的整体结构
1. 银河系全貌 银河是天空中的一个环带，在人马 座附近最亮、最宽，它的中心线近 似为天球上的一个大圆。西方称为 “Milky Way galaxy”,中国古人 称为“天河”。
生活中的密度波
§3 核球和银晕
1. 核球 (bulge) (1) 特点 银心在人马座方向， 椭球形，大小~6×4 kpc， 恒星分布十分密集， 数密度~1,600 ly-3, 是银河系 平均恒星密度的105倍。
(2) 光学观测 在光学波段，核球附近区域受星际气体和尘埃 的遮挡。 辐射主要来自年老的星族Ⅱ天体（如红巨星）。
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§4.3 银河系的旋涡结构
1. 银盘 构成：星族I恒星、气体和 尘埃 直径：D ~ 30 kpc 厚度：h ~70-300 pc D >> h
2. 银河系旋臂的证认
(1) 光学观测 示踪天体 O, B型星、年轻的疏散星团、发射星云和HII区、经典 造父变星。 方法 视星等 绝对星等（标准烛光） 距离模数 m-M→ 距离 造父变星周光关系 → 距离 限制 星际尘埃消光。 太阳附近恒星的分布
3. 银河系结构
银河系是一个具有旋涡结构的盘状星系。
质量~ 1012M⊙，直径 ~ 105 ly (30 k、 (2) 核球 (bulge) 、 (3) 银晕 (halo) 、(4) 银冕 (corona)
银河系结构
球状星团
我们在这
核球 银盘：直径~30 kpc, 厚度~300 pc
(2) 射电观测 示踪天体 HI区、分子云。 方法 测量HI区21 cm谱线和分子 云的毫米波谱线Doppler谱 线位移 → 视向速度 → 转动速度 比较银河系自转曲线 → 距离 限制 气体云的转动是非圆的，在 圆运动的同时还有无规运动。
(3) 观测结果
银河系存在旋臂结构 英仙 (Perseus) 臂、 船底 (Carina) -人马 (Sagittarius) 臂、 猎户 (Orion) 臂、 天鹅 (Cygnus) 臂 太阳位于猎户臂上
在太阳周围360度的范围内，恒星 的谱线位移表现出周期性的蓝移 和红移。
银河系的转动是较差转动 在太阳附近，距离银心越远，转动速度越小
天体的转动速度
相对于太阳的运动速度
天体的视向速度
2.银河系质量
在太阳轨道内包含的质量为：M = R0V02/G ≈ 1.0×1011M⊙ 银河系的可见质量约为2.0×1011M⊙ 银河系的实际质量远超过1011 M⊙，表明在银晕和银冕中存 在大量的暗物质。
1755年 I. Kant（德）：
银河系是恒星组成的旋转扁盘，是 “宇宙岛”之一。
1785年W. Herschel（英） 通过计量不同方向的恒星 密度，得到第一幅银河系 整体图像。银河系为扁盘 状，太阳位于中心附近。
1922年J. Kapteyn（荷）利用照相底片测量不 同天区的恒星密度，用统计视差求得恒星距离， 首次估计银河系直径为50,000 ly，厚度为 10,000 ly，假设太阳位于银河系中心附近。
银河系旋臂
1920年H. Shapley（美）发现球状星团均匀地 分布在银河的两侧，并且有向人马座聚集的倾 向。 Shapley利用球状星团内的天琴RR型变星测量 星团距离，并给出球状星团的空间分布。
The Creater Milky Way
Shapley认为球状星团是 银河系的子系统，并以银 心为分布中心。 Shapley估计太阳系到银 心的距离为16 kpc. 在Shapley的模型中，银 河系的结构是扁盘状的， 直径为100 kpc.
银晕
4. 星族 (population)
1944年由Walter Baade首先提出。 发现星系晕与核球中的恒星明显比盘中的恒星 颜色偏红。
星族I恒星 年轻的、富金属恒星（金属丰度为太阳值的0.1-2.5倍） 主要位于银盘中 ，绕银心作圆轨道运动 。如疏散星团。 星族II恒星 年老的、贫金属恒星（金属丰度为太阳值的0.001-0.03 倍），主要位于银晕和核球中，以银心作为中心球对称 分布绕银心作无规则的椭圆轨道运动。如球状星团。
"For the Galaxy is nothing else than a congeries of innumerable stars distributed in clusters."
——in The Starry Messenger
1750年 T. Wright（英） ： 太阳是球壳状分布的无数 恒星中的一颗。
第四讲 银河系、河外星系
§4.1 银河系的整体结构
1. 银河系全貌 银河是天空中的一个环带， 在人马座附近最亮、最宽， 它的中心线近似为天球上的 一个大圆。
银河系广角图像
光学波段的银河系
射电波段的银河系
红外波段的银河系
X射线波段的银河系
γ射线波段的银河系
2. 银河系研究简史
1610年Galileo Galilei（意）首先 用望远镜发现银河 由无数恒星组成。
沙普利 Harlow Shapley (1885～1972)
星际介质与银河系的大小
早期对银河系的研究集中在可见光波段，天文 学家并不了解星际介质的存在及其消光作用，
因而得到关于银河系结构的错误的结论。
直到20世纪30年代人们才认识到星际介质的尺 度及其重要影响。并发展了射电与红外的手段 来研究银河系的结构。
不同星族恒星的轨道运动特征
星系盘内的恒星绕银心作规则的圆轨道运动。 晕中的恒星绕银心作大偏心率的椭圆轨道运 动，且轨道取向是随机的。
§4.2 银河系的转动
1. 银河系的转动 (1) 银河系的较差转动 方法 测量恒星和气体云谱线的Doppler 位移（视向速度）随银经的变化。
太阳附近恒星视向速度（或自行） 的周期性变化：