第五章宇宙学 1宇宙学概论 2现代宇宙学模型 3大爆炸宇宙模型 4宇宙的暴涨 5宇宙的组成 6宇宙大尺度结构的形成 7宇宙的未来
1 宇宙学概论 2 现代宇宙学模型 3 大爆炸宇宙模型 4 宇宙的暴涨 5 宇宙的组成 6 宇宙大尺度结构的形成 7 宇宙的未来
1.宇宙学概论 ·A、什么是宇宙学 B、宇宙学的发展简史 C、静态宇宙和奥勃斯佯谬 ·D、现代宇宙学的研究任务
• A、什么是宇宙学 • B、宇宙学的发展简史 • C、静态宇宙和奥勃斯佯谬 • D、现代宇宙学的研究任务
无观测支持的玄思宇宙论 1755年康德也在他的《自然通史和天体论》 中提出人们所见的大部分恒星都以银河为基 本面从两边向其集中，这些恒星构成一个巨 大的天体系统（宇宙岛—洪堡《宇宙》 (1855))。整个宇宙有无数个这种有限大 小的天体系统组成，具有分形特征。 1761年德国人朗伯特在《宇宙论书简》中提 出一种恒星世界机构的无限阶梯式宇宙模型。 但这些都是没有观测支持的猜测
朗伯特论宇宙结构 万有引力普适于宇宙间一切物体，恒星由于中心力的作用而沿 轨道运行。银河由若干个恒星系统组成；那些看起来在银河区 域之外的众恒星形成了我们这个系统之外的系统。 太阳是许多恒星中的一颗，同其他恒星一样绕一个中心旋转。 每个系统都有一个中心，几个系统合在一起考虑时又有一个共 的中心。集合体的集合体同样有其共同的中心。最后有一个 字宙中心，整个宇宙都绕它运转。 这些中心并非乌有之物，而是由不透光的物体占据着。这些物 体可从一个或更多个太阳那里借光，从而可观测到它的形态。 或许在猎户座处看到的弱光就是我们系统的中心。 彗星，行星以及各种各样的太阳的实际轨道不是椭圆而是各种 不同等级的摆线。只有那些直接受宇宙中心作用支配的天体， 其轨道才可能是椭圆。 这是一个牛硕型宇宙模型。立足于广义相对论的现代宇宙学的 原理是宇宙没有中史心（布鲁诺提出的哥白尼原理）：观测事 宾是膨胀宇宙几乎没有转和剪切
• 万有引力普适于宇宙间一切物体，恒星由于中心力的作用而沿 轨道运行。银河由若干个恒星系统组成；那些看起来在银河区 域之外的众恒星形成了我们这个系统之外的系统。 • 太阳是许多恒星中的一颗，同其他恒星一样绕一个中心旋转。 每个系统都有一个中心，几个系统合在一起考虑时又有一个共 同的中心。集合体的集合体同样有其共同的中心。最后有一个 宇宙中心，整个宇宙都绕它运转。 • 这些中心并非乌有之物，而是由不透光的物体占据着。这些物 体可从一个或更多个太阳那里借光，从而可观测到它的形态。 或许在猎户座处看到的弱光就是我们系统的中心。 • 彗星，行星以及各种各样的太阳的实际轨道不是椭圆而是各种 不同等级的摆线。只有那些直接受宇宙中心作用支配的天体， 其轨道才可能是椭圆。 • 这是一个牛顿型宇宙模型。立足于广义相对论的现代宇宙学的 原理是：宇宙没有中心（布鲁诺提出的哥白尼原理）；观测事 实是膨胀宇宙几乎没有扭转和剪切
银河系 Front View Side View Halo We are here Bulge 100,000y
银河系
两族恒星 星系由两个基本组分构成：星系盘和晕 富含气体和尘埃的扁平圆盘不停地旋转着：而含有气 体和尘埃较少的球状晕的旋转速度却慢得多 1942年，巴德发现了一个更深层次的区别，那就是二 者所含恒星的类型不同。 型恒星一星系盘恒星通常比银河系年轻很多，每 颗新生的1型恒星都继承有先前死亡的恒星的重元素 U型位于有着众多球状星团的晕和星系核球里，晕里 的恒星大多都是很久以前银河系还很年轻时诞生的， 都是由几乎不含重元素的氢气和氦气构成的 星系一般分为椭圆星系和旋涡星系两类
• 星系由两个基本组分构成：星系盘和晕。 • 富含气体和尘埃的扁平圆盘不停地旋转着；而含有气 体和尘埃较少的球状晕的旋转速度却慢得多。 • 1942年，巴德发现了一个更深层次的区别，那就是二 者所含恒星的类型不同。 • I型恒星——星系盘恒星通常比银河系年轻很多，每 颗新生的I型恒星都继承有先前死亡的恒星的重元素。 Џ型位于有着众多球状星团的晕和星系核球里，晕里 的恒星大多都是很久以前银河系还很年轻时诞生的， 都是由几乎不含重元素的氢气和氦气构成的。 • 星系一般分为椭圆星系和旋涡星系两类
旋涡星云之谜与河外星系 在无月的晴夜，我们用肉眼就可以看到，在仙女座中有一 颗“恒星”宛如一小块暗弱的雾状光斑，这就是“仙女座 关星云 哈勃用威尔逊山的2.54米望远镜拍摄了一批旋涡星云的照 片，并破无荒地在这些星云的外周区威就认出许多造父 ”，推断出它们是河外星云，它们的光谱类似于普通 臺量的暗线分布，不是河青星云的明线光 The period-luminosity relation for Cepheid Brightness variation of 8-Cephei variables. 3.6 -4.3 Magnitude 3.5 N 金好 6 81012 131030 Time (days) Period in days
• 在无月的晴夜，我们用肉眼就可以看到，在仙女座中有一 颗“恒星”宛如一小块暗弱的雾状光斑，这就是“仙女座 大星云” 。 • 哈勃用威尔逊山的2.54米望远镜拍摄了一批旋涡星云的照 片，并破天荒地在这些星云的外周区域辨认出许多“造父 变星” ，推断出它们是河外星云，它们的光谱类似于普通 恒星的暗线分布，而不是河内星云的明线光谱
本星系群(Local Group) 银河系所属的 数十个星系的集合， 尺度约数百万光年 M31 M33 1918-1919年，沙普 利发现众多球状星 团的球心就在银河 The Milky Way Galaxy 核心区人马座方向 SMC 的某一个点上，他 认为这就是银河系 LMC spiral 的中心，而太阳系 elliptical 1 Mpc irregular 则在中心到边缘的 2/3的地方
本星系群（Local Group） 银河系所属的 数十个星系的集合， 尺度约数百万光年 1918-1919年，沙普 利发现众多球状星 团的球心就在银河 核心区人马座方向 的某一个点上，他 认为这就是银河系 的中心，而太阳系 则在中心到边缘的 2/3的地方
星系团(Cluster of Galaxies) 数十至数千个星系 的集合，星系团的 尺度约数千万光年： Richard Gott等发 现，大尺度星系分 布的拓扑性质就像 海绵。宇宙学的一 大任务就是要解决 大尺度星系分布的 不均匀性与宇宙背 景辐射的明显平滑 室女座星系团 性之间的协调问题
星系团 (Cluster of Galaxies) 数十至数千个星系 的集合，星系团的 尺度约数千万光年： Richard Gott等发 现，大尺度星系分 布的拓扑性质就像 海绵。宇宙学的一 大任务就是要解决 大尺度星系分布的 不均匀性与宇宙背 景辐射的明显平滑 性之间的协调问题
超星系团：若干星系团的集合体 Bootes