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宇宙银河系Universe•宇宙是什么•宇宙中有些什么•宇宙起源的理论TheUniversityofHawaiiInstituteforAstronomy'sPS1observatoryPhotobyStephenAlvarez什么是宇宙？“宇”者，上下四方“宙”者，古往今来——墨子天文单位：astronomicalunit(AU)光年：lightyear宇宙的组成星系、星云、恒星、行星、彗星、黑洞等等星云：星云是由星际空间的气体和尘埃结合成的形态多样的云雾状天体。主要成份是氢，其次是氮，还含有一定比例的金属元素和非金属元素，甚至还发现含有有机分子等物质。星云密度极低的，有些地方是真空的。星云的体积十分庞大，常常方圆达几十光年。星云和恒星有着“血缘”关系。恒星抛出的气体将成为星云的部分，星云物质在引力作用下压缩成为恒星。猎户星云OrionNebulaPhotographcourtesyU.S.SpaceTelescopeScienceInstitute猫眼星云LightEcho2002年红巨星突然爆发，形成外围云状层DyingStarRedXnebula1400年前爆发，形成外围星云QuintupletCluster——未来恒星的摇篮气泡状的星云由中间一颗超热的恒星喷发出来，绕着外围运行StarCluster小麦哲伦星云正在形成新的恒星星系：由许多恒星、行星、气体等组成的天体集合。在银河系之外的宇宙中，像银河这样的星系还有上亿个，它们统称为河外星系。1925年天文学家哈勃根据星系的形态把它们分成三大类：椭圆星系、旋涡星系和不规则星系。宇宙中的大部分大星系都是旋涡星系，其次是椭圆星系，不规则星系占的比较最小。E：椭圆星系S：漩涡星系SB：中心是棒状的漩涡星系漩涡星系SpiralGalaxyJuly21,2008,SpitzerSpaceTelescopeThePinwheelgalaxy红色部分缺乏有机物This2008illustrationshowsarevisedlookatourgalaxy,theMilkyWay.ScientistsstudyinginfraredimagesfromNASA'sSpitzerSpaceTelescopedeterminedourgalaxy'sspiralhastwomajorandtwominorarmsinsteadoffourmajorarms,aswaspreviouslythought.Thedemotedarmscanbeseenasfainttrailsbetweenthemajorarms,whichemanatefromtheendsoftheorangecentralbar.Twomerginggalaxieslocated140millionlight-yearsfromEarthresembleagiantcelestialmaskinthisfalse-colorimage.Theice-blueeyesareactuallythegalaxies'cores,andthemaskistheirspiralarms.Thegalaxies,calledNGC2207andIC2163,begantheirgravitationaltangoabout40millionyearsagoandwilleventuallymeldintoone.昂宿星团恒星：恒星由炽热气体组成的,能自己发光的球状或类球状天体.离地球最近的恒星是太阳。其次是处于半人马座的比邻星，它发出的光到达地球需要4.22年。恒星并非不动，只是因为离我们实在太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体，叫作恒星。恒星恒星的形成恒星的能量来源——核聚变反应H——He——N——C——O——Si——Fe行星：国际天文学联合会大会2006年8月24日通过了“行星”的新定义，这一定义包括以下三点：1.必须是围绕恒星运转的天体；2、质量必须足够大,它自身的吸引力必须和自转速度平衡使其呈圆球状；3、公转轨道范围内不能有比它更大的天体。OldestKnownPlanetabout13billionyearsold流星：分布在星际空间的细小物体和尘粒，叫做流星体。它们飞入地球大气层，跟大气摩擦发生了光和热，最后被燃尽成为一束光,这种现象叫流星。JacksonLake,Wyoming,1972火流星PhotobyJamesMBaker微玻陨石Oneoftheyoungestandbest-preservedimpactcratersonEarth,MeteorCraterformedabout50,000yearsagowhena100-foot-wide(30-meter-wide)meteorweighing100,000tonsslammedintotheArizonadesertatanestimated12miles(20kilometers)asecond.Theresultingexplosionexceededthecombinedforceoftoday'snucleararsenalsandcreateda0.7-mile-wide(1.1-kilometer-wide),650-foot-deep(200-meter-deep)crater.athree-quarter-mile-wideholeintheArizonadesertPhotobyStephenAlvarez140Ma前陨石撞击在澳大利亚形成的陨石坑PhotobyStephenAlvarezJustafter7a.m.onJune30,1908,anasteroidorcometexplodedaboveTunguska,Siberia,PhotobyTASSfromSovfoto彗星：太阳系天体，主要由气体、冰块和少量石质组成。当接近太阳是部分冰块融化、被太阳风推动形成长长的气体尾巴。太阳系中有数以千计的彗星，其中大约200个周期性回归的，哈雷慧星是其中之一，围绕太阳运行轨道周期为76年。下一次可以见到哈雷慧星的时间是2061年。哈雷慧星1996年Hyakutake彗星距离地球15millionkms，加利福尼亚地区大部分可以不借助望远镜看见。DeepImpact,2005Anartist'sconceptiondepictsthecollisionoftheDeepImpactprobewithcometTempel1.X-rayimagestakenafterthecollisionindicatethatthecometreleasedabout250,000tons(226,800metrictons)ofwaterintheformofice-covereddustgrains.IllustrationcourtesyNASA133.5millionkilometersfromEarthPhotographbyJohnDubinski,UniversityofToronto宇宙物质组成中超过90％都是暗物质itdistortsthelightcomingfromthebackgroundgalaxiessomewhat,likearippleofwaterpassingoverpebblesatthebottomofapond.哈勃望远镜发现暗物质环ThiscompositeimagetakenbytheHubbleSpaceTelescopeshowsaghostlyringofdarkmatterinthegalaxyclusterCl0024+17.Astronomerssaythatthedarkringwasproducedfromacollisionbetweentwogiganticclustersandisthebestevidenceyetfortheexistenceofdarkmatter.ImagecourtesyNASA,ESA,M.J.JeeandH.Ford(JohnsHopkinsUniversity)Thistechniqueiscalledgravitationallensing2.6millionlight-years科学家首次绘出宇宙暗物质三维数字地图哈勃望远镜拍摄的照片中左边显示的是普通物质，右边显示的是暗物质DeepSpacePortrait内容最全面的一张深空照片，包括宇宙大爆炸后最初形成的星系科学家开始绘制迄今最大宇宙3D图新浪科技在这种宇宙不协调现象中，特殊之处在于喧嚣声波多于寂静的声波，这些喧嚣的声波仍幸存于现今，以星系群特有波长形式存在着。巨型星系碰撞SaraBenningtonMcPherson,forNationalGeographicNews,August7,2007这种巨大的碰撞类似装满沙子的货车高速撞在一起一样星系中的物质就像四处飞溅的沙子一样被抛射出去DeathStarGalaxyFoundBlastingSmallerNeighborTopimagebyx-ray:NASA/CXC/CfA/D.Evansetal.;optical/UV:NASA/STScI;radio:NSF/VLA/CfA/D.Evansetal.,STFC/JBO/MERLIN);bottomimagebyNASA/CXC/M.Weiss一个遥远星系中心的巨型黑洞喷发出超强能量引爆了它附近的一个邻居，这个现象为它获得了“死亡星系”的绰号。黑洞：广义相对论预言的一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个封闭边界。黑洞中隐匿着巨大的引力场,因引力场特别强以至于包括光在内的任何物质只能进去而无法逃脱。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量。除了这种恒星级黑洞，也有其他来源的黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期，而所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。October15,2008--ESO‘s巨型望远镜拍摄到一个黑洞正从它附近的一个恒星吸引物质，形成一条小溪一样的物质流，呈环状围绕在黑洞边。这个黑洞和恒星之间的距离比水星与太阳之间距离近10倍。.From距地球120亿光年，由大爆炸残留的背景辐射进入黑洞产生1,000个黑洞！March13,2007—X射线拍摄的星空图案。图中闪烁的并不是恒星，而是黑洞。Butthosearen'tstars;they'resupermassiveblackholeschurningawayatthecentersofdistantgalaxies.多普勒效应与光谱红移DopplereffectRedshift多普勒效应与光谱红移红移速度与距离关系——哈勃定律ThebigbantheoryProofofBigBangSeenbySpaceProbeImagecourtesyNASA/WMAPScienceTeam大爆炸后一百万分之一秒宇宙图像超微宇宙的瞬间暴胀宇宙诞生10-44秒之后便急速展开,10-34厘米的超微宇宙在仅仅10-34秒之内迅速膨胀了10100倍,称为暴胀(inflation）。实际上提出了一个“从无到有”的宇宙起源模式，对于传统的“无始无终”宇宙观是一个冲击！支持大爆炸学说的证据•1.观测到河外天体有系统性的谱系红移现象。•2.观测到各种天体上氦丰度大（30%）•3.微波背景辐射的温度仅3K。符合大爆炸学说要求宇宙曾有从热到冷的演化史：•4.天体年龄测定均200亿年，符合大爆炸理论要求“所有恒星都产生于温度下降之后”前提。后宇宙大爆炸时刻表大爆炸前还存在一个孪生宇宙?http: