《天体物理学》.PDF

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《天体物理学》 第一章 天体概论 讲授:徐仁新 北京大学物理学院天文学系 “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 几个知识要点 1,Hertzsprung-Russell (HR )图 2 ,银河系,星族 (I 、II 、III ) 3,星系的Hubble形态分类 4 ,星系旋转曲线,暗物质的存在 “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 1,Hertzsprung-Russell图 刻画恒星的两个物理量 •明亮程度 (视亮度,或流量F ) •颜色(光谱特性)。 若某些恒星的距离D 可通过 观测 (如三角视差法)得 到,则可将F 换算成反映恒 星本身辐射光能力的内禀 物理量——光度L : 2 2 4 L 4D F (若为黑体辐射,则L 4R T ) 光度(绝对星等) 流量(视星等) 温度(颜色) 2 ,银河系,星族 II I II I II 夏天的银河比冬天亮! 侧视图 俯视图 “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 2 ,银河系,星族 •星族I :银盘中,富金属 •星族II :银核、核球、以及银晕球状星团内,贫金属 宇宙早期核合成主要产物是氢和氦,较重元素是通过恒星内部 的热核反应过程产生的。因此一般认为,星族I恒星是比较年轻 的,而星族II属于老年恒星。银盘是恒星诞生的主要场所。 •星族III :几乎完全由氢和氦组成的极端贫金属恒星,宇 宙诞生后产生的第一代恒星(first stars )。 “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 3 ,星系的Hubble形态分类 “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 4 ,星系旋转曲线,暗物质 若认为物质近乎球对称分布, v2 GM (R) R R2 其中M(R) = 半径R 以内物质的总质 量。旋涡星系内发光物质主要集中 于核球 (以及薄盘);若认为核球 3 内密度均匀,则M(R)  R ,于是 有:v  R 。在核球以外,忽略盘 的质量,M(R)近似常数,有:v  R-1/2 。因此,旋转速度应该在R 较 小时增加,而R较大时衰减。 “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 4 ,星系旋转曲线,暗物质 实际旋涡星系旋转曲线: 在R 较小时旋转速度随R 增加而增加,但在R 较大 时旋转速度倾向于常数, 并没有衰减的趋势。 为什么? 存在大量的不发光(或发 光效率极低)的物质—— 暗物质! “Astrophysics” /~xurenxin/ R. X. Xu 4 ,星系旋转曲线,暗物质 • 除了引力效应外,实验测量暗物质的通道有三

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