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1、普通天文学,张 立 云 理学院,回 顾,星等 恒星距离 光谱型,恒星视星等 肉眼 中型望远镜 大型望远镜 空间望远镜,绝对星等 视星等不是恒星真实发光能力 把恒星移到10秒差距(32.6光年)处 再比较它们的亮度（目视星等） 其目视星等叫做绝对星等 m表示目视星等 M表示恒星的绝对星等， r表示恒星的距离（以秒差距）,天体距离的测量（小结）,天体距离的测量（小结）,光谱型,不同光谱型的恒星特征,O型：HeII的吸收线（或者发射线）是主要的。连续谱峰值在紫外，对应温度大于25000K，恒星呈蓝白色。 B型：HeI线为主。出现HI线，并逐步变强。恒星呈蓝白色，对应连续谱温度为10000-25000
2、K。 A型：HI线强度达到最大值，并逐渐减弱。恒星呈白色，对应连续谱温度为7500-10000K。,不同光谱型的恒星特征,F型：CaII线为主，出现中性金属线。恒星呈黄白色，对应连续谱温度为6000-7500K。 G型：CaII线达到最大值，中性金属线（如FeI、TiI）变强。连续谱峰值移入可见光范围，对应温度为5000-6000K，恒星呈黄色。 K型：中性金属线为主，逐步出现简单分子谱线。对应连续谱温度为3500-5000K，恒星呈橙色。 M型：几乎只有中性金属线和分子谱带，特别是TiO的吸收线迅速变强。对应连续谱温度小于3500K，恒星呈红色。,射电脉冲星与中子星 1，中子的发现和中子星的
3、预言 2，贝尔和休伊什发现脉冲星 3，“ 小绿人”和地外文明 4，脉冲星就是中子星 5，中子星形成理论 6，休伊什获1974年诺贝尔奖 7，引力波的预言 8，射电脉冲双星的发现 9，引力辐射的验证 10，毫秒脉冲星的发现,脉冲星三大发现 1967年贝尔和休伊什发现 脉冲星 1974年赫尔斯和泰勒发现 脉冲星双星系统 1982年贝克和库尔卡尼发现 毫秒脉冲星,1，中子的发现和 中子星的预言,中子的发现 直到1930年，物理学家还不知道原子核中 有中子存在。 中子发现的意义远远超出原子物理学的范 围，很快就向天体物理学提出挑战：在宇宙 中有没有“ 完全由中子组成的恒星？”一个 在物理学实验室中微观
4、世界实验的进展，马 上向宏观世界的恒星世界提出挑战。,中子星的预言： 1932年，发现中子后就预言 中子星的存在； 1939年, 提出中子星的结构 1934年，提出超新星爆发可以产 生中子星 1967年，指出蟹状星云中有一颗 自转的磁中子星,中子星的光度特别小 光度是和恒星的表面积成正比，天狼 星伴星的表面积比天狼星小1万倍，半 径约为7000千米。中子星的半径10千米， 光度小多少？ 答案是几十亿倍。,中子星在哪里呢？ 天文学家处于一问三不知的窘境，一 是不知道中子星的辐射主要在射电波段； 二是不知道中子星的辐射是脉冲形式； 三是不知道中子星自转得是如此之快。 这不是天文学家的过错，天文学研
5、究的 魅力所在，就是它常常出人意料。,1054超新星遗迹,-蟹状星云(Crab) 及其脉冲星(PSR0531),蟹状星云能源之谜 蟹状星云：射电、光学、X和射线辐 射。把蟹状星云所有频率上的辐射加起 来，相当于十万个太阳的辐射。一团稀薄 的气体，其能量来自何方？ 光学观测发现蟹状星云在膨胀，每年大 约0.2角秒左右，而且膨胀速度在加快。星 云膨胀加速度的能量由谁来提供？同步辐 射：高能带电粒子磁场，高能电子来自 何方？磁场是怎样形成的？,脉冲星,帕齐尼预言 （1967年发现脉冲星之前） 蟹状星云中的一颗中子星，每秒 自转多次，具有很强的磁场，提供 蟹状星云所需的能量。,休伊什观测蟹状星云 19
6、65年他用行星际闪烁方法测出了 蟹状星云中存在一个致密成分，其角 径只有约0.2角秒，亮温度达到1014K。 当时他就指出这个致密成分可能是 1054年超新星爆发的遗留物。可惜， 他并没有认识到这个致密源就是中子 星。,2，贝尔和休伊什 发现脉冲星,休伊什 英国天文学家 发现脉冲星 证认为中子星 获1974年 诺贝尔奖,贝尔和休伊什 发现脉冲星,休伊什生平 休伊什1924年5月11日出生，中学毕业 后进了剑桥大学，学了一年参军。战争期 间，他参与机载反雷达设备的研究，指导 空军人员使用雷达干扰设备。 1946年第二次世界大战结束后休伊什回 到剑桥继续学习，1948年毕业后被推荐进 入卡文迪什实
7、验室工作。1952年获博士学 位后，在卡文迪什实验室成为赖尔的助手。,乔丝林贝尔 乔丝林贝尔小姐是休伊什的博士 生，当时24岁。 贝尔在英国格拉斯哥大学获物理学 学士以后就想攻读天文学博士学位。 她首选的是焦德尔班克天文台，可是 由于工作人员把她的申请丢失，她才 到了剑桥大学。,休伊什在国际学术会议上,行星际闪烁研究 星星为什么向我们眨眼？地球大气对流 层中空气密度的不规则变化和扰动对光波 的影响。 地球的电离层对无线电波的作用也会产 生闪烁。太阳系行星际空间充满着由太阳 风所带来的密度不均匀的等离子体，它们 也会使射电波发生闪烁。,行星际闪烁的特点 行星际介质对射电波所产生的闪烁 现象是快速
8、的，在秒的数量级。只有 角径很小的射电源通过行星际空间才 有闪烁现象。,类星体 1963年，20世纪60年代四大发现之 一。它们具有像恒星那样小的角径 （小于1角秒），但不是恒星。有很 大的红移，类星体是迄今为止天文学 家所知道的距离最遥远、能量最大的 天体。,剑桥大学的闪烁望远镜 1965年，决定采用行星际闪烁技术大规 模地确认类星体。研制专门用于行星际闪 烁的大型射电望远镜。 天线面积：长470米宽45米宽的矩形天线 阵，由16排，每排128个振子天线共2048个 振子组成。固定不动。 3.7米的波长： 闪烁比较强； 望远镜造价低，制造容易。 时间分辨率达到0.1秒。,繁重的观测和资料处理
9、任务 贝尔负责观测，每周重复巡视一次， 每天记录纸有七八米。6个月的观测取 得5.6千米的记录纸的原始资料。区分 闪烁源和干扰成为每天必做的工作。 在观测程序上，每隔一周重复观测一 次，这样才能把干扰识别出来。,贝尔发现不寻常“ 闪烁源” 67年8月，贝尔注意到一个发生在深 夜的“ 闪烁源”。夜晚太阳风很弱，强 闪烁源是不会发生在夜晚的。 在排除了人为干扰和确认这个信号 遵守恒星时以后，休伊什认为可能是 一颗来自太阳系之外的射电耀星。,5. 射电脉冲星 (radio pulsars),(1) 发现 1967年剑桥大学穆拉德射电天文台研究生Jocelyn Bell 利用A. Hewish领导研制
10、的射电望远镜发现了第一颗射电脉冲星PSR 1919+21， 脉冲周期P1.3373 sec。,1976年8月6日发现脉冲星的纪录,确认是来自太阳系外 的信号 对这个信号的监测发现，它遵 守恒星时，而不是太阳时。,太阳日 太陽回到相對於地面同一位置便是 一天，例如由中午至另一個中午。 恆星日 恒星返回天空同一位置為一恆星日。 由於地球公轉的關係，一個太陽日比 一個恆星日约长4分钟。一年中約有 365個太陽日，366個恆星日。,太阳日和恒星日的区别,贝尔再立功 她又从过去多达5000米记录纸所记 录下的资料中，又找到3个脉冲星。 其中一颗名叫PSR095008的脉冲周 期仅0.25秒。作为脉冲星的
11、最先发现 者，贝尔的功绩是不可磨灭的。,确认发现脉冲星 休伊什利用精确的时标，在改正地球轨 道运动的影响之后，惊讶地发现脉冲周期 可以精确到千万分之一秒。测出的周期是 1.3372795秒。 终于确认脉冲信号是来自一种新型的天 体脉冲星的辐射。当时取名为CP1919， CP为剑桥大学，1919是脉冲星的赤经。,3，“ 小绿人” 和地外文明,“ 小绿人” 11月28日，贝尔成功地记录到这个信号 的脉冲周期约为1.33秒。任何已知天体的 辐射都不会是这样的短周期脉冲。这个脉 冲信号强弱变化，很像电报。 休伊什提出可能是在太阳系外围绕恒星 作轨道运动的行星上的“ 小绿人”发出的信 号。曾给新发现的脉
12、冲星取名为： 小绿人1、2、3、4号,贝尔女士在回顾脉冲星 的发现时说： “ 当我在搞一项新技术以取 得博士学位，可一帮傻呼呼的 小绿人却选择了我的天线和我 的频率来同我们通讯”,检验 如果是来自太阳系外行星上的人为 信号，这个脉冲信号中必然附加了行 星轨道运动所产生的多普勒位移。他 们经过一系列的实验，没有测出这种 位移，从而否定了小绿人的看法。,地外文明是严肃的科学问题 地外文明是人们长期 以来津津乐道 的话题，大量的有关外星人的科幻电 影和小说，把地外文明炒得沸沸扬扬。 地球之外是否有生命？是一个严肃 的科学问题、哲学问题，一个需要思 考和探索的问题。,地外文明社会知多少？ 太阳系的地球
13、是生命的摇篮，在宇 宙空间有多少像太阳一样的单个恒星 的行星系统？有多少像地球一样，有 水，空气和适当的温度的行星？ 天文学家曾给出多个可能存在的文 明社会的数学公式。,阿西莫夫计算结果 银河系中拥有文明社会的 数目为53万个 平均100万个恒星中不到 2个,阿西莫夫公式 N=ABCDEFGHLM N：可能存在的文明社会的数目 A：银河系中的恒星数 A31011个 B：拥有行星系统的恒星百分比 C：和太阳差不多的恒星百分比 D：适合生物生存条件的恒星的百分比 E：有类似地球的行星的百分比 L：可居住的天体中具有46亿年的历史 M：文明社会的寿命,星际有机分子的存在 天文发现星际空间存在大量的有
14、机 分子，如氢、氧、碳、氮、硫、硅等。 前4种元素是组成生命单元的细胞的蛋 白质和DNA的最基本的元素。 DNA是细胞核中的一种复杂的分子， 储存了生命个体过程的信息。发生着 孕育生命进化的过程。,关于飞碟 飞碟是人们发现的一些在空中飞行的形似 碟子一样的不明飞行物。 人们坚信，在宇宙中，一定会有类似人的 或更高级的生物。 既然地球人能发射飞行探测器去探索其他 星球，为什么别的星球上的宇宙人就不能向 我们地球发射飞船呢？,UFO,UFO全称为不明飞行物，也称飞碟（unidentified flying object，简称UFO）是指不明来历、不明空间、不明结构、不明性质，但又漂浮、飞行在空中的
15、物体。,民意测验 1977年美国曾进行民意测验，约一 千五百万人说，他们看到过飞碟。 查明许多不明飞行物为气象气球、 陨星、及某些气象现象。有些飞碟现 象是由空气电离后放电造成的。 还有一些飞碟现象还没有一个理想 的解释。,飞碟是外星人乘坐的飞船吗？ 最近的恒星的行星如果有智能生物，要 到地球来拜访，飞碟的速度能接近光速吗？ 即使如此，也要经过4.3100年才能到达。 天文学家探测过太阳系中的行星和近处 的恒星（100PC）没有发现那里有文明社会 存在。,外星人到过地球吗？ 不少报道说，有人看见了乘飞碟来地球 的外星人。却总是躲着藏着，不愿和人类 打交道。 如果飞碟真是外星人乘坐的飞船，其科
16、技水平远远超过我们地球社会，比我们 强得多，不会怕我们。来地球的首要目的 应该是和人类交流，不可能总是回避和人 类见面、交谈？,UFO与可能存在的地外文明无关,20世纪60、70年代美国的一个专门调查小组提交了一份总结报告，证明在12000例UFO事件中，没有一例能被证明是与“外星人”有关的现象； 英国的有关部门曾对1631件UFO案例进行调查，其中能证明与飞机有关的750件，与人造卫星或其它习行器碎片有关的203件，与气球有关的108件，与行星等已知天体有关的170件，是大气现象或其它现象的121件， 其余的是少数证据不足、无法落实的或待进一步查明的案例。,射电天文的发展使我们有 可能检测和接收“ 外星人” 发来的电讯。人们企图检测 到外星人发来的电报的愿望 更加迫切了。,星际通讯 搜寻外星人拍来的电波信号 1960年开始搜寻地外文明的奥兹玛计划。 使用美国国立射电天文台的25米的射电望 远镜，在21厘米波段，对两颗最可能存在 智能生物的恒星系统作了监测，没有检测 到外星人发来的信号。,进一步的实验 第二期奥兹玛计划，对660颗较
