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20 世纪天体物理学成就

20 世纪天体物理学成就. 两大基本理论： 恒星演化和宇宙大爆炸模型 全电磁波段天文学，中微子天文学 从可见光拓展到全电磁波段 ,γ 射线暴 20 世纪 60 年代四大发现： 脉冲星，类星体，微波背景辐射， 星际分子。. Radio Pulsars. History of Searches.

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20 世纪天体物理学成就

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Presentation Transcript

  1. 20世纪天体物理学成就 两大基本理论： 恒星演化和宇宙大爆炸模型 全电磁波段天文学，中微子天文学 从可见光拓展到全电磁波段,γ射线暴 20世纪60年代四大发现： 脉冲星，类星体，微波背景辐射， 星际分子。

  2. Radio Pulsars

  3. History of Searches

  4. 类星体是20世纪60年代天文学的“四大发现”之一。这种天体在一般光学观测中只是一个光点，类似恒星。然而在分光观测中，它的谱线具有很大的红移，又不像恒星，因此称它为类星体(quasar)（quasi stellar object）。 • 1993年底，已确认7，383个类星体。 • 2002年的星表列出23，760颗类星体。

  5. The quasar known as PKS 1127-145 lies ten billion light-years from our fair planet. A Hubble Space Telescope view in the left panel shows this quasar along with other galaxies as they appear in optical light. right panel is a Chandra Observatory x-ray picture, exactly corresponding to the Hubble field. While the more ordinary galaxies are not seen in the Chandra image

  6. 微波背景辐射谱 probably consists of water-ice.

  7. 星际分子：1963年，美国科学家发现星际羟基分子（OH），此后，陆续发现大量星际有机分子。到90年代末，已发现了120多种，而且许多都是很复杂的有机分子，星际分子：1963年，美国科学家发现星际羟基分子（OH），此后，陆续发现大量星际有机分子。到90年代末，已发现了120多种，而且许多都是很复杂的有机分子， 少数分子是地球上很难 找到的或者根本找不到的。 星际分子的发现有助于 人类对星云特性的深入 了解，可以帮助揭开生命 起源的奥秘。 星际分子C2S是在金牛座 黑暗星云

  8. 新千年的天文学和天体物理学：在了解我们在宇宙中所处的位置的历史过程中，新千年将是一个转折点。过去十年天文学做出了前所未有的成就：新千年的天文学和天体物理学：在了解我们在宇宙中所处的位置的历史过程中，新千年将是一个转折点。过去十年天文学做出了前所未有的成就： 发现了围绕着其他恒星的行星，约有100多个； 根据日震观测得到了太阳的内部结构； 观测了彗星对木星的撞击； 发现了“褐矮星”—内部无核反应的冷星； 发现了引力透镜效应； 发现了r 射线起源于遥远的宇宙空间； 发现了星系核中大质量黑洞； 各种迹象显示：宇宙是“平坦”的并且膨胀由于存在 “暗能量”而加速。

  9. 诺贝尔物理学奖: 近30多年有11项14人因从事与天体物理学有关的研究获得诺贝尔物理学奖: 2002:neutrino astrophysics and X-ray astronomy Riccardo Giacconi Masatoshi Koshiba Raymond Davis Raymond Davis (University of Pennsylvania and Brookhaven Natl. Lab), Masatoshi Koshiba (University of Tokyo) Riccardo Giacconi (Associated Universities Inc.)

  10. HST Chandra ATCA

  11. 宇宙学cosmology • 天文学的一个分支。它是研究宇宙的大尺度结构、起源和演化的学科。 • 现代宇宙学所研究的课题，就是现今观测直接或间接所及的整个天区的大尺度特征，即大尺度时空的性质、物质运动的形态和规律，以及它们的起源和演化。 • 　　现代宇宙学包括密切联系的两个方面，即观测宇宙学和物理宇宙学。前者侧重于发现大尺度的观测特征，后者侧重于研究宇宙的运动学、动力学和物理学以及建立宇宙模型。

  12. 我们对于宇宙还有大量无知或不解之处。但是我们过去尤其是一百年内所取得的进 步，足以使人相信，我们能够完全理解宇宙。我们不会永远在黑暗中摸索。我们会在宇 宙的完整理论上取得突破。在那种情形下，我们就真正成为宇宙的主宰。 • 霍金前言

  13. 宇宙学所问的，都是简单的问题： • 宇宙中有多少物质？ （Ω＝？） • 宇宙的现状如何？ （静态？膨胀？） • 各种物质占多少？（物态，加速？减速？） • 如何形成的？ （细节，扰动） • 由什么物理理论来描述？（基本理论）

  14. 原初核合成的元素丰度 • 恒星内部核合成产生极少量的氘，因此观测到的宇宙中的氘主要来自原初核合成 • 宇宙密度越高，粒子与氘的反应越多，氘丰度越低 • 目前对理论与观测的氘与氢的丰度比为10-5-10-4，要求重子物质的密度为临界密度的1%-1.6% • 考虑暗物质， Ω0 ≈0.3 - 0.4 →暗物质不可能主要由重子物质构成

  15. Friedmann方程 (à/a)2 + k/a 2 = 8πG ρ/3 , ä /a= - 4πG (ρ+3p) /3 k= - 1, Ω<1 (开放, 宇宙永远膨胀); k= 0 , Ω=1 (平直, 宇宙永远膨胀); k= 1 , Ω>1 (闭合, 最终要收缩 ) 见图如下：

  16. Hubble’s Law

  17. Gamow 热大爆炸理论 （1948） 元素合成发生于大爆炸后几分钟 之内 Dicke and Peebles: 宇宙微波背景辐射的存在 重要里程碑： （1）1929 哈勃等：发现宇宙膨胀 （2）1965 Penzias & Wilson: 发现微波背景辐射 （3）宇宙中氢、氦丰度

  18. 哈勃定律，红移

  19. 视超光速 (superluminal velosity) • 表观上超过光速的速度。在某些双射电源或类星体中，若将两个成分彼此分离的角速度乘以到我们的距离，得到的表观线速度可能超过光速。如在1977年－1980年3年中，观测到类星体3C273喷流中的亮结与星系核的距离以角速度 • μ＝0”.0008/年扩展着。 • 若取3C273的距离d=440Mpc，则不难算出其视运动速度v =μd = 5.57 c。后来发现3C111子源分离的表观速度甚至达到45 c！

  20. 引力透镜效应

  21. 引力透镜 (gravitational lens) • 由于引力场能使光线偏折从而使大质量物体像透镜那样会聚光线的现象。引力透镜的理论早在1919年就被提出。1937年兹威基认识到可以将它应用于宇宙学。但直到1979年才首次将类星体QSO0957＋561A，B证认为一个前景星系的引力透镜效应产生的双像。由星系或星系团这类较平滑质量分布产生的透镜称为宏透镜. • 如果背景天体是一个遥远的延展星系，那么透镜像将会散开成长几角秒的光弧。

  22. 宇宙大尺度结构

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