星系包括银河系和河外星系由几十亿至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等组成。星系大小不一,直径从几千光年至几十万光年不等,质量在太阳质量的100万~10000亿倍之间。
星系在宇宙空间的总体分布接近于均匀分布,但是从小尺度看,星系的分布又是不均匀的,有成团聚集的倾向。星系的形状多种多样,可以粗略地划分出椭圆星系、透镜星系、旋涡星系、棒旋星系和不规则星系5种。
更多内容你可以参考我制作的这个知识:。
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星系大小不一,直径从几千光年至几十万光年不等,质量在太阳质量的100万~10000亿倍之间。星系在宇宙空间的总体分布接近于均匀分布,但是从小尺度看,星系的分布又是不均匀的,有成团聚集的倾向。
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大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争,爆炸产生的动力是一种斥力,它使宇宙中的天体不断远离;天体间又存在万有引力,它会阻止天体远离,甚至力图使其互相靠近。
引力的大小与天体的质量有关,因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀,还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小,这完全取决于宇宙中物质密度的大小。 理论上存在某种临界密度。
如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度,宇宙就会一直膨胀下去,称为开宇宙;要是物质的平均密度大于临界密度,膨胀过程迟早会停下来,并随之出现收缩,称为闭宇宙。 问题似乎变得很简单,但实则不然。
理论计算得出的临界密度为5*10-30克/厘米3。但要测定宇宙中物质平均密度就不那么容易了。
星系间存在广袤的星系间空间,如果把目前所观测到的全部发光物质的质量平摊到整个宇宙空间,那么,平均密度就只有2*10-31克/厘米3,远远低于上述临界密度。 然而,种种证据表明,宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质,其数量可能远超过可见物质,这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。
因此,宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过,就目前来看,开宇宙的可能性大一些。
恒星演化到晚期,会把一部分物质(气体)抛入星际空间,而这些气体又可用来形成下一代恒星。这一过程会使气体越耗越少,以致最后再没有新的恒星可以形成。
1014年后,所有恒星都会失去光辉,宇宙也就变暗。同时,恒星还会因相互作用不断从星系逸出,星系则因损失能量而收缩,结果使中心部分生成黑洞,并通过吞食经过其附近的恒星而长大。
1017~1018年后,对于一个星系来说只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星,这时,组成恒星的质子不再稳定。当宇宙到1024岁时,质子开始衰变为光子和各种轻子。
1032岁时,这个衰变过程进行完毕,宇宙中只剩下光子、轻子和一些巨大的黑洞。 10100年后,通过蒸发作用,有能量的粒子会从巨大的黑洞中逸出,并最终完全消失,宇宙将归于一片黑暗。
这也许就是开宇宙末日到来时的景象,但它仍然在不断地、缓慢地膨胀着。 闭宇宙的结局又会怎样呢?闭宇宙中,膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。
如果假设平均密度是临界密度的2倍,那么根据一种简单的理论模型,经过400~500亿年后,当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时,引力开始占上风,膨胀即告停止,而接下来宇宙便开始收缩。 以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样,大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。
收缩几百亿年后,宇宙的平均密度又大致回到目前的状态,不过,原来星系远离地球的退行运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年,宇宙背景辐射会上升到400开,并继续上升,于是,宇宙变得非常炽热而又稠密,收缩也越来越快。
在坍缩过程中,星系会彼此并合,恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000开,电子就从原子中游离出来;温度达到几百万度时,所有中子和质子从原子核中挣脱出来。
很快,宇宙进入“大暴缩”阶段,一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域,回复到大爆炸发生时的状态。 如果宇宙真的是大爆炸产生的,目前的平均密度是对的,依照现在的理论是可以测出来的,这个值大约在150亿到200亿光年,而现在观测到的最远距离是美国观测到的150亿光年。
霍金无边界条件的量子宇宙论 霍金在1982年提出了一种既自洽又自足的量子宇宙论。在这个理论中,宇宙中的一切在原则上都可以单独地由物理定律预言出来,而宇宙本身是从无中生有而来的。
这个理论建立在量子理论的基础之上,涉及到量子引力论等多种知识。 在他的理论中,宇宙的诞生是从一个欧氏空间向洛氏时空的量子转变,这就实现了宇宙的无中生有的思想。
这个欧氏空间是一个四维球。在四维球转变成洛氏时空的最初阶段,时空是可由德西特度规来近似描述的暴涨阶段。
然后膨胀减缓,再接着由大爆炸模型来描写。这个宇宙模型中空间是有限的,但没有边界,被称作封闭的宇宙模型。
从霍金提出这个理论之后,几乎所有的量子宇宙学研究都是围绕着这个模型展开。这是因为它的理论框架只对封闭宇宙有效。
如果人们不特意对空间引入人为的拓扑结构,则宇宙空间究竟是有限无界的封闭型,还是无限无界的开放型,取决于当今宇宙中的物质密度产生的引力是否足以使宇宙的现有膨胀减缓,以至于使宇宙停止膨胀,最后再收缩回去。这是关系到宇宙是否会重新坍缩或者无限膨胀下去的生死攸关的问题。
可惜迄今的天文观测,包括可见的物质以及由星系动力学推断的不可见物质,其密度总和仍然不及使宇宙停止膨胀的1/10。不管将来进一步的努力是否能观测到更多的物质,无限膨胀下去的开放宇宙的可能性仍然呈现在人们面前。
可以想象,许多人曾尝试将霍金的封闭宇宙的量子论推广到开放的情形,但始终未能成功。今年2月5日,霍金及图鲁克在他们的新论文“没有假真空的开放暴涨”中才部分实现了这个愿望。
他仍然利用四维球的欧氏空间,由于四维球具有最高的对称性,在进行解析开拓时,也。
星系的定义 星系一词源自于希腊文中的galaxias(γαλαξίας),广义可以是由无数的恒星系(当然包括恒星的自体)、尘埃(如星云)组成的运行系统。
指参考我们的银河系,是一个包含恒星、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。 典型的星系,从只有数千万(10)颗恒星的矮星系 到上兆(10)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。 恒星系或称星系,是宇宙中庞大的星星的“岛屿”,它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。
到目前为止,人们已在宇宙观测到了约一千亿个星系。它们中有的离我们较近,可以清楚地观测到它们的结构;有的非常遥远,目前所知最远的星系离我们有将近一百五十亿光年。
深空望远镜的不断进步,许多过去以为是河内恒星的光点,看清细节后,被发现是河外星系。
还有,河外星系中出现的造父变星等标尺性天体,可以据之来测量与地球的距离,距离上超过几万光年(实际上除了银河系的伴随矮星系,如大小麦哲伦星系,其实河系星系起码在几百万光年后了),自然知道是在银河系外面了。一些非可见光波段的射电、红外、远红外等望远镜,也帮助进一步分辨深空天体。
现在,最先进的望远镜,已经摄下了最远达110亿光年外的来自宇宙初生时期的星系影像,照片中可以清晰分辨出旋涡、棒旋等结构来。
天文学(Astronomy)是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射,发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学,自有人类文明史以来,天文学就有重要的地位。
天文学是人类运用所掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段,对宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进行专业研究的一门科学。它是一门基础学科,也是一门集人类智慧之大成的综合系统。(七大基础学科依次为数学、逻辑学、天文学和天体物理学、地球科学和空间科学、物理学、化学、生命科学)。
天文学是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科,通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究,是天文学家努力研究的一个方向。天文学主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。 天文学的一个重大课题是各类天体的起源和演化。天文学和其他学科一样,都随时同许多邻近科学互相借鉴,互相渗透。天文观测手段的每一次发展,又都给应用科学带来了有益的东西。
天文学的研究对于人类的生活有很大的实际意义,对于人类的自然观有很大的影响。古代的天文学家通过观测太阳、月球和其他一些天体及天象,确定了时间、方向和历法。这也是天体测量学的开端。如果从人类观测天体,记录天象算起,天文学的历史至少已经有5、6千年了。天文学在人类早期的文明史中,占有非常重要的地位。埃及的金字塔、欧洲的巨石阵都是很著名的史前天文遗址。哥白尼的日心说曾经使自然科学从神学中解放出来;康德和拉普拉斯关于太阳系起源的星云说,在十八世纪形而上学的自然观上打开了第一个缺口。 牛顿力学的出现,核能的发现等对人类文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的联系。当前,对高能天体物理、致密星和宇宙演化的研究,能极大地推动现代科学的发展。对太阳和太阳系天体包括地球和人造卫星的研究在航天、测地、通讯导航等部门中都有许多应用。
天文学循着观测-理论-观测的发展途径,不断把人的视野伸展到宇宙的新的深处。随着人类社会的发展,天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。
什么是银河系? 如果我们用肉眼粗扫一下天空,好像我们看到了天空中所有的星星。
没有什么地方的星星看上去特别密,也没有什么地方的星星看上去特别稀。由此我们可得出结论,对我们而言,星星在各方位是平均分布的,而且,如果星星作为一个整体能够构成具有一定形状的集合体,那么此形状一定是球形。
显然,所有大的天体都近似为球体,为什么不能把整个银河系看作是一个球体呢? 当然,我们用肉眼看到的星星仅有6000颗,这些星星大都是离我们相当近的。如果我们使用望远镜会发现什么呢?答案是我们看到了更多的星星,而且它们好像也是均匀地分布在天空中的——除了银河。
用肉眼观察,银河是一条弱光带(如今,如果我们居住在城市里,就很难看到银河了,这是因为天空被人工照明映亮了)。它看上去是淡乳白色。
事实上,有一个关于它的神话故事:从前,宙斯的妻子赫拉正在给婴儿哺乳时,她的乳汁流入了天空就形成了这条弱光带。希腊人把它称为galaxias kyklos(银环),罗马人称之为via lactea(银河),由此我们就得到了它的英文名称。
但是,真正的银河是什么呢?如果我们不考虑神话故事,那么我们可以首先想到古希腊哲学家德谟克利特,大约于公元前440年,他提出银河实际上由大量的星星组成,这些星星无法被单个分辨开。但是它们聚集起来发出柔和的光。
虽然这个观点没引起人们的重视,但是它恰恰是完全正确的。就在1609年,伽利略把第一架望远镜对准天空并发现银河容纳了极大数量的星星时,这个理论被证实了。
“极大数量”是指多少?人们看夜空时的第一印象是星星是数不清的,它们太多了以至于无法计算。但我已提过几次,用肉眼所能看到的星星的总数仅仅大约为6000颗,通过望远镜看到的星星的数目就大得多了。
那就意味着它们是数不清的吗? 在银河方向的星星非常密,但在其他方向上星星就相对稀少了,这意味着我们必须抛弃形成球状结构的星体的整体概念。如果是那样,各个方向上的星星数目与银河方向上的星星数目应该一样多,而且,随着较近的星星以弱光为背景而闪烁着(没有现在壮观),整个天空将被照亮。
那么,我们必须假设,星星存在于非球状的大星团中,且在银河方向上比在其他方向上延伸得更远。既然是这样,那么银河显示出星星都聚集成透镜形或汉堡包形。
这种透镜形的星团被称为银河系(来自银河的希腊语释义),同时由于我们看到的环绕天空的暗光带的原因,银河这个名字被保留下来了。 第一个提出星星存在于掩光星系中的人是掩光天文学家托马斯·赖特。
他于1750年提出该建议,但他的想法好像很混乱和不可理解,以至于开始时很少有人注意他。 当然,即使银河系是透镜形的,它也可以永远在长径方向上延伸。
尽管在银河的外面只看到比较少的星星,但在银河内部却存在着无数的星星。 为了说明问题,威廉·赫歇耳统计了一下星星的数目。
自然,在一定时间内,指望数清所有的星星是不可能的。 赫歇耳选择了683个小区域,它们均匀地分布在天空中,然后统计每一区域里用望远镜看到的星星。
用这种方法,他得到了我们现在称为天空中的“假想的民意测验”的星星数目。这是第一个把统计学应用于天文学的例子。
赫歇耳认为每个区域里的星星的数量与它接近银河的程度有关。在所有方向上,星星数目随趋近银河程度的增加而稳步地增长。
从他统计的星星数目上看,可以估算出银河系的星星的数目以及银河系可能有多大。1785年,他宣布了结果,并提出银河系的长径大约是太阳到天狼星的距离的800倍,短径是此距离的150倍。
半个世纪后,天狼星的实际距离被算出来了,可得出赫歇耳认为的银河系的长径是8000光年,短径为1500光年。同时,他算出银河系内有80亿颗星。
虽然这是个巨大的数目,但不是不可数的。 在近两个世纪内,天文学家用比赫歇耳所能用的好得多的仪器和技术探索了银河系,如今了解到银河系比赫歇耳所料想的要大得多。
在长径方向上至少延伸出10万光年,可能拥有2000亿颗星。不过可以说,我们确认了银河系以及星星不是无数的而是可计算的,这是赫歇耳的功劳。
银河系(milky way galaxy) 由恒星和星系物质组成的巨大的、盘状系统,太阳是该系统中的一员。银河系中的众多繁星的光形成了银河,成为环绕夜空的外形不规则的发光带。
这条星光带大体上位于银盘平面上。银河系是构成宇宙的亿万个星系中的一个。
它拥有几百亿颗恒星和相当大量的星际气体和尘埃。银河系是星系类型中的旋涡星系一类的典型。
它的核心周围是一个巨大的中央核球,并有缠绕着它的旋臂。这些弯曲的旋臂使银河系的外形看上去像是一个庞大的车轮。
旋臂均匀沉陷在银盘中。银盘是银河系的主要组成部分,直径约70000光年。
银核为星际尘埃粒子屏蔽,它们吸收银核辐射中的可见光和紫外光。但科学家可以在射电、红外、X射线和γ射线的波段,记录并研究银核区发出的辐射。
特别是红外辐射和X射线中的强发射,表明存在着高速运动的电离气体云。现在多认为,这种气体云在环绕一个大质量天体运转,很可能是一个质量约为400万个太阳质量的黑洞。
科学家已确认,。
重点: 由2,000多亿颗恒星、数千个星团和星云组成的盘状恒星系统,它的直径约为100,000多光年,中心的厚度约为6,000多光年 太阳位于距银河中心2.6万光年处 估计银河系的年龄约为136亿岁 总体结构是:银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘,叫做银盘,银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集,其中心有一个很小的致密区,称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统,其中物质密度比银盘中低得多,叫作银晕。银晕外面还有银冕,它的物质分布大致也呈球形。
银河系的中心也就是银河系的自转轴与银道面的交点,而银河系的核球即银核是在人马星座方向。用赤经、赤纬来表示的话,它2000年时在赤经17度45.6分,赤纬-29°00′,这一“点”就在人马座伽马星西北不远,靠近蛇夫座和天蝎座边界附近。 北京时间9月18日消息 据国外媒体报道,美国国家航空航天局日前宣布,天文学家们在紧邻银河系中心的区域发现了数十颗庞大而且非常明亮的恒星。 这一发现让专家们感到万分惊奇:要知道在银河系的中央存在着一个巨型黑洞,此前流行的理论认为,在黑洞附近是不可能存在任何天体的。 能够发现这些恒星还要感谢美国的“钱德拉”X射线太空望远镜。它们距离银河系的中心区域只有95亿公里(小于1光年)。要补充的是,地球到银河系中心黑洞的距离大约为2.6万光年。 此次发现的这批恒星的体积大约是太阳的30-50倍,亮度则达到了后者100倍。天文学家们认为,这些恒星可能会发展为超巨星并发生爆炸。随后,它们将在自身巨大引力的作用下发生收缩、塌陷,最终会演变为一群小型的黑洞。 通常情况下,身处黑洞附近的天体均会逐渐地被黑洞所吞噬,并最终消失的无影无踪。天文学家们认为,巨型黑洞均处于各个星系的中央部位。 众所周知,包括恒星在内的任何物质一旦陷入黑洞的引力场都会消失的无影无踪。但是科学家们新近的这一重大发现却表明,围绕在黑洞周围一定距离上的盘状气态物质也有可能演化为恒星。
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