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天文学基础－星系 河外星系 河外星系 第四讲 银河系, 河外星系和活动星系 2. 河外星系 －－银河系以外的星系 星系 ? 宇宙结构的基本单元 星云的观测 1871法国天文学家Messier发表了包含110个星云的Messier星表，其中有40个星系。 1800年W Herschel发表了2500个天体的星表。 1864年J Herschel 发表了一个星团河星云总表，后来演变为包含10，000个以上星系的新的总表（NGC）。 ? 现在星团或星系的名字都用M 或NGC来表示， 如 M31, NGC224 河外星系的发现 1750年英国教士 Wright 提出银河是恒星系统 1755年德国人 Kant 认为观测到的许多星云的扁平形态是由于旋转引起的。他们是与银河系类似的“宇宙岛“ （Island Universes） 1920年Shapley 通过观测球状星团的分布确定了银河系的大小和太阳离银河系中心的距离。 1920年发生了天文界历史上最著名的大辩论 Shapley － Curtis 大辩论（The Great Debate） 1920年美国天文学会专门为这两位天文学家举行了一次会议，主题是关于宇宙的距离尺度。 辩论的焦点： 观测到的旋涡星云有多远？ 这些星云是恒星系统，还是气体云？ 旋涡星云再天球上的分布为什么有隐带(Zone of Avoidance) ？ 为什么星云的谱线出现红移？ 隐带（Zone of Avoidance） Shapley － Curtis 大辩论 (The Great Debate） 哈勃（Hubble）的裁决 1924年Hubble 发现了 ‘仙女座大星云’（M31）中的造父变星 仙女座大星云是恒星系统 （现在叫仙女星M31或 NGC224） 由造父变星的周光关系测定仙女座大星云的距离为150kpc (现在的精确值770kpc), 大于当时已知的最远的球状星团距离（100kpc）。 ? 仙女座大星云是河外天体 Hubble分类图 星系的分类 Hubble 分类 – 符号表示法 Ellipticals ：En, n = 10 ( a-b ) / a, a － 半长径 b － 半短径 n = 0，1，2，3，4，5，6，7 椭圆的扁平程度 Spirals ： Sa, Sb, Sc (无棒) SBa, SBb, SBc (有棒) Irregular ： Irr I, Irr II 旋涡星系 spiral 椭圆星系 Elliptical 不规则星系 Irregulars 大麦哲伦云和小麦哲伦云 ---- 银河系两个卫星星系 星系的分布和星系集团 星系集团 星系群 ： 比较松散，成员数目教少。没有规则（如：本星系群他the Local Group） 星系团： 星系数目很多, 结构比较紧凑,有规则，如： Coma, Virgo 超星系团 星系团的集合，如本超星系团 （Local Supercluster） 本星系群 (Local Group of galaxies)  ---- 银河系所在的星系团 本星系群 主要成员 M31 本星系群成员相对位置 星系团 超星系团 (superclusters) 测量星系：星系的光谱观测 ▲ 整体：把星系作为一个天体，测量它的总光谱。 一般测量星核区，获得总体运动，核球光谱。 ▲ 个别：高分辨率观测，测量星系不同部位的光谱。 星系的内部运动， 不同星族成份，研究星系中恒星的形成历史 星系光谱图例 (1) 星系光谱图例 (2) 星系距离的测定 Hubble定律-- 确定最远天体距离的方法 Hubble定律：d = v/ H0 H0 ? Hubble 常数 km/s/Mpc 所有星系都有红移光谱 ：星系彼此远离，宇宙膨胀 远的星系远离速度快 ：均匀膨 Hubble 定律 Hubble定律的意义 ▲ Hubble定律反映了宇宙的膨胀 由宇宙膨胀引起的谱线红移叫宇宙学红移 宇宙的距离 D=V/H0 如果宇宙膨胀是均匀的，那么可以确定宇宙的年龄： t ＝ D / V = 1 / H0 星系的退行表明它们在过去必定靠得很近，那么它们的起点到底是什么？宇宙是从哪里开始膨胀的？ ? 大爆炸宇宙学 （Big Bang） 星系质量 暗物质 (Dark Matter) 是什么？ 从地球出发宇宙旅行 * 1920年以后才 被天文学家确认 1936年 The Realm o