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1、观测宇宙学的一些新进展观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件大爆炸宇宙的提出和标准化l1927年，勒梅特，“原始光子”l1948年，伽莫夫(Gamov)、阿尔芬(Alpher)、贝色(Bethe)，-理论l1957年，B2FH（G.Burbidge,F.Burbidge,FowlerandHoyle)l1965年，宇宙微波背景发现标准化进程：爱因斯坦，弗里德曼，罗伯逊，沃克，勒梅特，伽莫夫观测宇宙学的一些新进展课件热大爆炸宇宙模型 标准宇宙模型宇宙中的物质分布是均匀和各项同性的目前的宇宙处于膨胀状态宇宙起源于一次热大爆炸宇宙时空用RW度规来描述观测宇宙学的一些新进展课件从热大爆炸
2、宇宙诞生l光子粒子对lTKB2mc2lT2mc2/KB观测宇宙学的一些新进展课件3分钟造就一个宇宙观测宇宙学的一些新进展课件最初三分钟lT1013核子：质子，反质子，中子，反中子t1.510-6秒lT1012强子：介子t1.210-4秒lT1011光子和粒子热动平衡t0.01秒lT1010中微子逃逸t1.1秒lT109正负电子湮灭，电子、质子、氘和氦t3分45秒观测宇宙学的一些新进展课件宇宙的极早期10-6秒，物质和辐射不可分，引力可能量子化一片夸克海洋观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件人的认识极限量子化Et=h/2，h=6.62510-27ergs产生粒子对E2mc2的时间
3、ttc/2mc2-康普顿时间光穿过一个m基本粒子的时间ts2Gm/c3-史瓦西时间观测宇宙学的一些新进展课件极限物理量l令tcts，普朗克质量 普朗克时间 普朗克长度 普朗克温度 T=1032K 观测宇宙学的一些新进展课件支持热大爆炸的主要观测事实目前的宇宙在膨胀着存在着各向同性的黑体谱宇宙背景辐射氦和氘的宇宙丰度（约占1/4）必须借助早期的宇宙核合成宇宙的年龄不超过200亿年观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件 观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学
4、的一些新进展课件观测能力极大提高多波段天文学-rayXray光学红外射电观测宇宙学的一些新进展课件 X Xray ray 巡天巡天Uhuru（自由号）1970HERO1高能天文台1977HERO2爱因斯坦天文台1978HERO31979白鸟(Hakucho)1979天马(TenmaAstro-B)1983EXOSAT1983银河(GingaAstro-C)1987观测宇宙学的一些新进展课件ROSAT 1990ASCA(Astro-D)19932001BeppoSAX19962002RXTE1995(ROSSX-rayTimingExplorer)Chandra (AXAF)1999 (NASA
5、)XMM-Newton 1999观测宇宙学的一些新进展课件TheUhuruSatelliteTheHEAO-1Satellite TheHEAO-3Satellite TheEinsteinObservatory(HEAO-2) 观测宇宙学的一些新进展课件TheHakuchoSatelliteTheTenmaAstroBSatelliteTheEXOSATObservatoryTheGingaSatellite观测宇宙学的一些新进展课件ASCA: The Advanced Satellite for Cosmology and AstrophysicsBeppoSAXTheRossiX-ray
6、TimingExplorer观测宇宙学的一些新进展课件ROSAT:TheRoentgenSatellite 观测宇宙学的一些新进展课件ChandraX-rayObservatory观测宇宙学的一些新进展课件Mission ChandraLifetime :23July1999-(nominal5yearmission) Energy Range :0.1-10keV Special Features :64Hourshighly-eccentricEarthorbit.Spatialresolution1arcseclScience Hightlight:X-rayimagingthesour
7、cesassociatedwithGamma-rayburstsanddeterminingtheirpositionswithanunprecedentedprecision.MonitoringtheX-rayafterglowofGamma-raybursts观测宇宙学的一些新进展课件TheX-rayMulti-MirrorMission(XMM-Newton)观测宇宙学的一些新进展课件 Mission XMM-Newtonl Lifetime :December1999-(nominal10yearmission) l Energy Range :0.1-15keV l Special
8、 Features:Verylargecollectingarea.SimulataneousX-ray&Opticalobservations.观测宇宙学的一些新进展课件The following figure compares the XMM-Newton mirror areas with those of other recent X-ray observatories (note that the detector efficiency has not been included). The figure clearly shows the greater area and exte
9、nded energy range of XMM-Newton compared to ROSAT, ASCA, and even Chandra.观测宇宙学的一些新进展课件 光 学 巡 天巡天极限星等发现天体Markarian15.m5500Kiso（木曾）19.m010,000PalomarBQS16.m2100LBQS18.m51054Edinburgh/Cape17.m0240HSTWF/PC28.m03000SDSS20.m0105观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件2dF观测宇宙学的一些新进展课件Deep Extragalactic Evo
10、lutionary Probe ( DEEP )TheDeepExtragalacticEvolutionaryProbe(DEEP)isamulti-yearprogramwhichusesthetwin10-mKeckTelescopesandtheHubbleSpaceTelescopetoconductalargescalesurveyofdistant,faint,fieldgalaxies.观测宇宙学的一些新进展课件 红红 外外 巡巡 天天 IRAS12,25,60,100m1983ISO2.5-240m1995-19982MASSSIRTF2.5-200m2003WIRE12,2
11、5m1998观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件The Two Micron All Sky Survey (2MASS) projectTwoMatching1.3mTelescopes,OptimizedforEfficientSkyCoverageSitesareMt.HopkinsandCTIOCamerasinclude3infraredarrays,256256-oneforeachthethreebands(J
12、(1.25m),H(1.65m),andKs(2.17m)CameraPixelSizeis2.0x2.0Tiltingsecondarymotionduringdeclinationscanningfreezesframes.1.3secondexposuretimeperframex6framespersource=7.8sintegrationtime.Sub-steppinginboththein-scanandcross-scandirectionminimizeseffectsofundersamplingduetolargepixels.MappingRateof70sq.deg
13、./band/night观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件3C178MHz5C178MHz6C151MHz8C38MHzTexas365MHz87GB4.85MHzGB64.85MHzParkes2.7MHzNVSS1.4MHzFIRST1.4MHz射 电 巡 天 (38MHz-4.85GHz)观测宇宙学的一些新进展课件NVSS(NRAO VLA Sky Survey) NVSS是利用VLA系统在1.4GHz对赤纬-40(J2000.0)的天区进行射电巡天，角分辨率约为45“，5的灵敏度约2.4mJy。它在1997年底结束，巡天范围达天球表面积的82%。它的主要结果有(1)2
14、326幅44射电天图，每幅图中有约一千个射电源，并包含Stokes的I、Q、U三个分量的偏振信息；(2)约1,800,000个分离射电源星表，流量密度S2.5mJy，表中有各源的射电坐标、1.4GHz的射电流量、偏振流量、偏振位置角及其测量误差等。观测宇宙学的一些新进展课件TheFIRSTSurveyFaintImagesoftheRadioSkyat20cm-isaprojectdesignedtoproducetheradioequivalentofthePalomarObservatorySkySurveyover10,000squaredegreesoftheNorthandSouth
15、GalacticCaps.UsingtheNRAOVeryLargeArray(VLA)andanautomatedmappingpipeline,weproduceimageswith1.8pixels,atypicalrmsof0.15mJy,andaresolutionof5.Atthe1mJysourcedetectionthreshold,thereare90sourcespersquaredegree,35%ofwhichhaveresolvedstructureonscalesfrom2-30.观测宇宙学的一些新进展课件全波段, 大样本, 巨信息突出创新思想增强课题意识观测宇宙学
16、的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件LAMOST的光谱能力与观测模式 107星系宇宙大尺度结构与星系物理 107恒星恒星物理与银河系结构 106类星体 多波段天体物理观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的热点哈勃常数和宇宙的年龄宇宙中的暗物质宇宙中的元素丰度宇宙的大尺度结构宇宙的背景辐射活动星系核观测宇宙学的一些新进展课件宇宙的背景辐射观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展
17、课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件哈勃常数和宇宙的年龄测定哈勃常数方法星系和星系团超新星宇宙背景辐射观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件最新的宇宙学常数l哈勃常数h0.710.03l宇宙年龄t013.70.2Gyrl宇宙背景温度TCMB2.7250.002Kl宇宙总物质密度tot=1.020.02l暗能量密度=0.730.04l重子物质密度b=0.0440.004l物质密度m=0.270.04观测宇宙学的一些新进展课件宇宙中的元
18、素丰度和物质宇宙中的元素丰度和物质观测宇宙学的一些新进展课件可视物质和不可视物质（暗物质）l宇宙中可视物质部分远远小于不可视物质部分。从星系和星系团的物质含量分析，可视部分估计占1030%。一些星系团的动力学分析表明，可视物质成分可能只占1%左右。l暗物质的发现：在观测银河系的旋转运动时，在银河系中观测到的天体的质量与根据动力学计算出来的质量不符。观测到的天体数量显著不足。这些没有观测到的物质便称之为暗物质或不可视物质，有时也称为短缺质量。观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件热气体的X射线辐射对于椭圆星系，利用转动曲线方法确定
19、质量不再十分有效。更直接的方法是观测其热气体的X射线辐射。由X射线辐射温度估计出的暗物质的数量和旋涡星系差不多。对于星系团，ROSAT的X射线观测表明，星系团中充满了热气体。其暗物质成分至少在可视物质的10倍以上。一些星系团,如室女团、后发团，其M/L100。个别星系团的质光比能够达到1000。动力学质量 对于星系对和星系团，用动力学方法（位力定理）确定的位力质量远超过可视质量引力透镜效应观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件宇宙中的暗物质比可见物质质量要高十倍，几十倍甚至上百倍。因此，暗物质的存在增强了宇宙大尺度分布的均匀性，而且可能是宇宙运动和演化的
20、主宰。观测宇宙学的一些新进展课件类星体的观测与研究观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件类星体的多波段观测光学波段射电波段X射线波段红外波段完备的多波段样本观测宇宙学的一些新进展课件Slitless Spectroscopic TechniqueByHoag,Smith,Osmerin1970sFromtheslitlessspectrumonecanseeLy1216CIV1549CIII1909MGII2798Improvement:(1)Todecreasetheselecteffect(2)Toincreasethesuccessfulrate观测宇宙学的一些新进展课件观
21、测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件宇宙探针宇宙中最早形成的天体？引力透镜Ly线丛D丰度测定观测宇宙学的一些新进展课件问题与挑战观测宇宙学的一些新进展课件1.大尺度结构是完全均匀的吗观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件2. 氘的丰度是否出了问题D丰度测定D/H=210-5观测值310-4观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展
22、课件3. 先有鸡还是先有蛋星系是怎样形成的观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件 这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相
23、距们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距15151515万光年。它位于万光年。它位于万光年。它位于万光年。它位于飞马座，离我们飞马座，离我们飞马座，离我们飞马座，离我们2.72.72.72.7亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系群的形成过程。群的形成过程。群的形成过程。群的形成过程。观测宇宙学的一些新进展课件4.最遥远的天体是什么类星体Z=6.42星系Z=6.56其它Z=?观测宇宙学的一些
24、新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件5.类星体的红移的本质及其争论红移的本质宇宙论性非宇宙论性（二者兼之）观测宇宙学的一些新进展课件宇宙论性红移宇宙论性红移类星体和一些活动星系核没有明显的本质区别类星体光谱中的H，C，Ca，Mg，Na等的谱线都出现在一般星系中在几个和星系靠近的类星体中，观测到了红移值和星系距离一致的吸收线Ly森林线是由宇宙中的氢云造成的类星体对中观测到了属于对方的吸收线观测到了类星体周围的气体云，且距离相同，表明类星体是活动星系核引力透镜现象没有肯定的证据证明红移是非宇宙论性的观测宇宙学的一些新进展
25、课件非宇宙论性红移非宇宙论性红移l亮星系周围类星体的数密度明显高于场类星体l类星体靠近星系，而彼此红移相差很大l亮星系本身存在着高红移的“特区”l类星体和星系存在着统计上的相关性l类星体往往存在着特殊的排列和成团性l观测上没有发现黑洞模型的充分证据l“能量予莫”矛盾依然存在l没有肯定证据否定红移是非宇宙论性的观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件6.和暗能量观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新
26、进展课件7.是否存在反物质观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件8.宇宙的年龄究竟有多久观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件假如:0+=1H0=0.60.8则宇宙年龄=1217109年观测宇宙学的一些新进展课件9.存在着其它的宇宙吗？l四人帮的叫板lArplHoylelBurbidgelNalikar观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件天文学家不会是一群蚂蚁吧观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件谢谢观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇
27、宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件观测宇宙学的一些新进展课件 这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它这张照片是由哈勃空间望远镜拍摄的。星系团中的蓝色表明它们还相当年轻，它们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距们的年龄从两百万年到十亿年。这个星系群和与它最近的星系相距15151515万光年。它位于万光年。它位于万光年。它位于万光年。它位于飞马座，离我们飞马座，离我们飞马座，离我们飞马座，离我们2.72.72.72.7亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系亿光年，也是最早发现的密集星系群。下面的动画显示了该星系群的形成过程。群的形成过程。群的形成过程。群的形成过程。观测宇宙学的一些新进展课件
