1、天文學(xué)史開普勒三定律（橢圓軌道、運行速度、軌道與周期）引力攝動：另一顆行星的引力導(dǎo)致某行星繞太陽的運動不符合兩體假設(shè)非牛頓引力攝動：水星、金星近日點進動驗證了愛因斯坦廣義相對論鐘慢效應(yīng)：介子壽命為2.210-6s，以光速運動也僅能行進600m，而宇宙射線在大氣外層產(chǎn)生的近光速介子卻可以以到達地球表面。引力透鏡：由于質(zhì)量對光的吸引，若被觀測的星體與觀測者連線上有大質(zhì)量星系（透鏡星系），觀測者可能觀察到多個像（愛因斯坦十字、雙愛因斯坦環(huán)）天體視運動天體的周日視運動：由于地球自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的天體視運動太陽：東升西落，與當(dāng)?shù)卣缤ㄟ^天子午線達到最高點，兩次通過子午線間的時間為一太陽日（24h）北京東經(jīng)116

2、.5度，東八區(qū)標(biāo)準(zhǔn)東經(jīng)120度，北京時間正午12時時北京的太陽時為11點46分赤道參考系：把天空幻想為大球，北極指向北天極，南極指向南天極，赤道擴展為天赤道。北天極對地面的高度等于北半球該地的緯度。天赤道與天極的弧距離總是90度，與地平面相交于正東正西方向，且恰好看到一半。天球自東向西旋轉(zhuǎn)，每小時旋轉(zhuǎn)15度，所有星體的視運動軌跡都平行于天赤道。地平參考系：以正頭頂為天頂，子午線從正南到正北穿過南天極、天頂和北天極平分天球。本地參考系中天體位置在始終改變。赤道上，一切星體都垂直于地平面升起和落下，所有星體都可見且在地平面上方12個小時周年視運動：天球坐標(biāo)系上恒星的坐標(biāo)固定，由于地球公轉(zhuǎn)導(dǎo)致太陽在

3、天球上向東運動。這也導(dǎo)致了每天同一時間天空狀況不同（因為太陽時制）太陽：太陽在天球上的位置始終自西向東移動，每年環(huán)繞天球一周，其在天球上的軌跡稱為黃道。太陽繞天球一周的時間是365.24天。太陽日：24h，太陽連續(xù)兩次到達子午線的時間。恒星日：23h56min，恒星連續(xù)兩次到達子午線的時間。恒星日表明了地球自轉(zhuǎn)的真實周期。由于太陽一直向東運動，所以恒星比太陽運動的快一點。由于我們使用太陽時，恒星每天升起、穿過子午線、下落的時間都要提前約4分鐘，經(jīng)過一個太陽年后回到原地。4 min/day=360 degrees365.24 days2460min360degrees 月球視運動：月球也在天球上

4、向東漂移，27.323天后回到原處。月球的盈虧周期稱為交合周期，為29.5天黃道與節(jié)氣：黃道與天赤道夾角為23.5度，且相交于春分點和秋分點。按順序距這兩點最遠的點是夏至點和冬至點。天球坐標(biāo)系把地球的經(jīng)緯網(wǎng)絡(luò)透射到天球上構(gòu)成了赤道坐標(biāo)系，在赤道坐標(biāo)系中恒星的赤道坐標(biāo)固定不變赤緯(Dec, declination)：用表示，天赤道0度，北天極+90度，南天極-90度赤經(jīng)(RA, right ascension)：用表示，從春分點算起，在天赤道上由西向東分為24小時。例子：Polaris: RA=2h31min, Dec=8915Sirius: RA=6h45min, Dec=-1643若A星比B

5、星的RA大1h，則通過子午線、地平線時，B比A早1h恒星時：某地某時刻的恒星時等于此時此刻與子午線重合的赤經(jīng)。恒星日比太陽日短，所以恒星時比太陽時快。時角 = ， 0表明恒星在子午線以東。-66時天體可見。地軸進動：北天極在不斷運動，帶動天赤道移動，春分點向西移動，每20年約移動1min輻射與望遠鏡光源相對于觀測者的運動會導(dǎo)致觀察到的輻射頻率改變，稱為多普勒效應(yīng)。0=vc因此，吸收光譜中一些特征譜線（如氫的Balmer線系）會發(fā)生移動望遠鏡的功能：1.聚光Itelescope=DtelescopeD02I02.減小衍射，提高角分辨率=1.22Dtelescope大氣窗口：地球大氣層對可見光、小

6、部分近紅外線和部分無線電波透明，其他波段的光會被完全吸收（水蒸氣阻止紅外輻射210km，臭氧阻止紫外輻射2040km，原子和分子阻止高能射線）空間望遠鏡：可以接受更廣的波段（紅外觀測深空），不受天氣和大氣擾動的影響太陽系太陽系內(nèi)絕大部分質(zhì)量（99.9%）集中在太陽。除太陽外太陽系絕大部分質(zhì)量集中在氣態(tài)巨行星（木星、土星、天王星、海王星）所有行星圍繞太陽公轉(zhuǎn)的方向都一致，且和太陽的自轉(zhuǎn)方向一致。而且大部分行星的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)同向。類地行星1.靠近太陽2.鐵（鎳）核心和巖石外殼3.沒有或極少衛(wèi)星4.體積小，質(zhì)量不大而密度大5.大氣稀薄水星鐵質(zhì)，0衛(wèi)星，地面陽光亮度極大無法觀察，布滿隕石坑，稀薄大氣，主

7、要是氣態(tài)鈉和氦氣，表面晝夜溫差極大金星距地球最近的行星，-4.4等，云層反射率極高。自轉(zhuǎn)軸方向與公轉(zhuǎn)方向相反，也和其他行星相反，自轉(zhuǎn)軸幾乎與公轉(zhuǎn)平面垂直，沒有四季之分。自轉(zhuǎn)周期243天。氣壓為地球的90倍，90%二氧化碳、3%氮氣、少量二氧化硫，溫室效應(yīng)嚴(yán)重，表面各處溫差很小且沒有晝夜溫差，是太陽系最熱的行星。表面被硫酸云覆蓋，因此隕石坑很少地球平均比重5.5，是密度最大的行星，1衛(wèi)星。最深處為鐵鎳的地核，內(nèi)核固態(tài)外核液態(tài)，天然放射性物質(zhì)維持地?zé)帷５匦男D(zhuǎn)導(dǎo)致了地球磁場，磁軸不通過地球中心。地磁場俘獲太陽風(fēng)中的帶電粒子并導(dǎo)向兩磁極，導(dǎo)致了極光。月球和太陽導(dǎo)致了潮汐月球月球內(nèi)部活動已經(jīng)停止，有簡

8、單和復(fù)雜環(huán)形山，引力太小不能舒服大氣，溫度從-100攝氏度到130攝氏度，平均表面溫度-42攝氏度。月球成因？火星質(zhì)量僅為地球的1/10，大氣壓為地球的1%，大氣主要為二氧化碳，平均氣溫極低，溫差極大，氣候劇烈變化，多風(fēng)多沙塵暴。可能有水。沒有活火山但有火山活動痕跡，有極深的峽谷。2衛(wèi)星，已潮汐鎖定類木行星1.體積大，質(zhì)量大，密度小（比重0.71.7）2.擁有許多衛(wèi)星3.巖石或者鐵和信，液態(tài)4.大氣層濃密，自轉(zhuǎn)較快木星與赤道平行的云帶，太陽系內(nèi)體積和質(zhì)量最大的行星，比重1.3，自轉(zhuǎn)周期10小時，導(dǎo)致兩極扁平。內(nèi)部引力坍縮，引力勢能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致木星向外輻射能量超過從太陽得到的能量，但未發(fā)生核

9、反應(yīng)。主要成分為氫和氦，氣壓極大核心為金屬相的氫，所以磁場十分強大，有持續(xù)300年的大紅斑和暗淡光環(huán)，四顆伽利略衛(wèi)星，61衛(wèi)星土星密度最低，為0.7，與木星相似，光環(huán)和卡西尼縫。光環(huán)的內(nèi)外圍有一顆衛(wèi)星，稱為牧羊衛(wèi)星，其引力作用將離群的碎片拉回光環(huán)。有3161顆衛(wèi)星最著名的是土衛(wèi)六Titan（最大的土星衛(wèi)星，濃厚的氮氣大氣，甲烷湖泊，生命？）。天王星軌道周期84年，60K，主要成分為H和He，大氣中的甲烷散射藍光，大氣較為平靜。自轉(zhuǎn)軸幾乎與公轉(zhuǎn)平面平行，所以季節(jié)變化極端。與土星和木星相似，有巖石核心，有光環(huán)。海王星與天王星極為相似，藍色。大氣活躍，有小黑斑矮行星谷神星（火星與木星之間，所含淡水比

10、地球多），冥王星（密度2.3，大氣主要為氮，軌道偏心率極大，周期248年，自轉(zhuǎn)周期6.39天，與第戎構(gòu)成雙行星，且互相潮汐鎖定）小行星帶阿登型：地球軌道以內(nèi)阿莫爾型：地球軌道外側(cè)阿波羅型：地球與火星之間特洛伊型：與木星軌道相同最大的小行星是谷神星，巖石，鐵/鎳，碳三種彗星是太陽系構(gòu)建過正中遺留的碎片，反映了太陽系的起源。與小行星成分相同，由夾雜了巖石的水冰構(gòu)成。分為開放軌道（雙曲線，僅經(jīng)過太陽一次）和封閉軌道（橢圓，周期）彗星可能來源于柯伊伯帶或者太陽系最外側(cè)的球殼狀的奧爾特云。流星流星體一般小于10米，可能來自小行星帶或者彗星殘留。流星是流星體高速進入地球大氣層時的發(fā)光的現(xiàn)象。地球穿過彗星軌

11、道時，彗星一路散落的殘骸會進入地球大氣層形成流星雨。流星落到地面形成隕石，隕石的年齡和太陽系相同，可能含有氨基酸，是原始生命的征兆。太陽系的起源太陽自轉(zhuǎn)，行星公轉(zhuǎn)、大部分行星自轉(zhuǎn)均同向，且太陽的自轉(zhuǎn)軸與行星軌道垂直，內(nèi)行星金屬含量高且致密，外行星密度小，富含氫，小行星的化學(xué)成分與行星、衛(wèi)星都不同。星云假說尺度數(shù)光年的星云被超新星沖擊波出發(fā)，引力克服氣壓坍縮，尺度減小，自轉(zhuǎn)加快。自轉(zhuǎn)方向上的離心力平衡引力，徑向坍縮減慢，自轉(zhuǎn)軸方向的坍縮不受影響，星云變得扁平，坍縮為原始恒星和吸積盤。吸積盤中塵埃互相吸引，密度漲落產(chǎn)生了一些100米的小天體。一些小天體在互相碰撞過程中被擊碎，一些吸引塵埃增長到1公

12、里以上的星子，星子可以保持穩(wěn)定并吸引更小的小天體而增長，最終生長為行星。吸積盤內(nèi)部塵埃下落距離更長所以內(nèi)盤更熱，揮發(fā)性物質(zhì)只能在外盤保留，內(nèi)盤保留了難熔物。原始行星周圍也形成了吸積盤，最終形成了衛(wèi)星。也有一些衛(wèi)星是被俘獲的小行星（火星），或星子與地球碰撞的殘骸。小行星和彗星是未能長大的星子系外行星恒星太亮，導(dǎo)致無法發(fā)現(xiàn)其周圍的行星。但是可以在系外恒星周圍發(fā)現(xiàn)塵埃環(huán)，因為反射光亮度隨反射體直徑平方增強，單位體積中反射體數(shù)目隨直徑立方增多，所以顆粒越小，散射的恒星光越多。觀察系外行星：1. 可以通過直接成像的方法發(fā)現(xiàn)系外行星，2. 也可以通過觀測恒星在垂直視線方向的擺動來推測行星軌道。3. 還可以

13、通過多普勒效應(yīng)觀測恒星在視線方向的運動測量行星軌道。4. 行星擋在恒星前的時候恒星會變暗5. 當(dāng)恒星-行星系統(tǒng)從引力透鏡后面經(jīng)過后，亮度會提高系外行星與太陽系行星的區(qū)別1. 存在“熱木星”：質(zhì)量巨大，與恒星極為靠近2. 軌道偏心率極大系外生命：1. 超級地球：巖質(zhì)，質(zhì)量與地球相近（510倍）2. 存在液態(tài)水3. 大氣、光譜由于生命活動而發(fā)生變化太陽太陽的直徑為109倍地球直徑，平均比重1.4，核心比重150，72%H(w)，26%He(w)太陽是氣態(tài)恒星，表面自轉(zhuǎn)速度不同，赤道自轉(zhuǎn)周期25日，極點附近35日。輻射區(qū)：核反應(yīng)產(chǎn)生光子，激發(fā)其他物質(zhì)釋放能量較低的光子，導(dǎo)致輻射轉(zhuǎn)移：光子數(shù)增多，能量

14、降低。對流區(qū)：能量以對流形式傳播，氣體溫度降低，光子被吸收的概率增加，因此輻射轉(zhuǎn)移的效率下降，對流稱為主要傳熱手段。光球?qū)樱禾柕墓鈱W(xué)表面層，非常薄，氣體密度恰好可以使光線通過，又不會被更外層的原子吸收。溫度5800K。從核心產(chǎn)生的光子需要數(shù)萬年才會以幾千個可見光光子的形式到達太陽表面（光球?qū)樱╮andom walk）一些氣體在對流層吸收能量上升到光球?qū)樱尫艧崃孔兝湟院笤诔两禃α鲄^(qū)，形成米粒組織。色球?qū)樱汗馇驅(qū)又希炼鹊停瑴囟缺裙馇驅(qū)痈撸嗅槧铙w細(xì)小突起日冕：密度極低，可以延伸到太陽半徑10倍以上，溫度高達106 K太陽的能量來自于熱核反應(yīng)，5%以電子中微子的形式釋放，其余以電磁輻射形

15、式釋放。太陽黑子是光球?qū)又袦囟容^低(4200K)的區(qū)域，數(shù)目變化以11年為周期，太陽黑子成對出現(xiàn)且有強磁場相連，磁場阻止了對流層熱氣體上升至光球?qū)樱瑥亩鴮?dǎo)致黑子溫度較低。太陽黑子數(shù)目和地球氣候有相關(guān)性。日珥是色球?qū)又斜惶柎艌鍪`的氣體爆發(fā)后產(chǎn)生的強勁氣流耀斑是更猛烈地爆發(fā)，會釋放強大的紫外線、可見光和太陽風(fēng)。耀斑爆發(fā)的粒子云可達0.7c，以太陽風(fēng)形式12天抵達地球。太陽風(fēng)：來源于日冕，飛離太陽的的侄子和電子，速度400500km/s，約經(jīng)4天抵達地球。太陽風(fēng)在地球磁場作用下移向兩極形成極光。日珥、耀斑、黑子和太陽磁場都相關(guān)。太陽正在變大，變亮太陽表面的小區(qū)域在進行震蕩。恒星被自身引力束縛，在

16、核心發(fā)生熱核反應(yīng)的氣態(tài)球。距離測量：相隔半年時間恒星視位置的變化稱為恒星視差p（用角秒表示），三角法給出d=1/p，1角秒對應(yīng)的d稱為1個pc（1個秒差距）。恒星越遠，視差越小。恒星視亮度：m=-2.5log10(b/b0)，選擇定標(biāo)值b0作為0等星亮度。距離加倍，星等約增加1.5絕對星等：恒星在10pc(32.6lightyear)處的視星等光度：L=4d2b，低光度恒星更多恒星顏色：由表面溫度對應(yīng)的黑體譜決定用Wien位移定律確定恒星表面溫度，用Stefan-Boltzmann定律確定恒星半徑peakT=2900 mKL=4R2T4恒星化學(xué)成分：恒星光譜中的吸收線（主要為氫和氦）恒星光譜分

17、類：從熱到冷Oh Be A Fine Girl, Kiss Me!每型分為10個次型，最熱O3，太陽G2熱星中吸收線較少，冷星中有較多吸收線并由分子的吸收帶更冷的L,T赫-羅圖：恒星光度和表面溫度的關(guān)系主序星：溫度越高光度越大（赫-羅圖中向左溫度高，主序星位于左上到右下區(qū)域）矮星：溫度高光度低體積小巨星和超巨型：溫度低光度高體積大主序星是恒星的正常演化進程，巨星和矮星是恒星的死亡確定恒星在主序帶上的位置就可以確定它的光度、溫度和半徑。恒星在主序帶上的位置由其質(zhì)量決定雙星：目視雙星（兩個亮點），分光雙星（吸收線有兩套，進行相反的多普勒位移），食雙星（暗星遮擋亮星使光度下降），天體測量雙星（波浪前

18、進）星團：疏散星團（年輕，有星際氣體，密度小，藍巨星，昴星團），球狀星團（年老，無星際氣體，密集，大量紅巨星，M80）恒星形成星際介質(zhì)：地球大氣1019/cm3，星際氣體1/cm3，宇宙平均1/m3星際塵埃：1300nm，吸附物質(zhì)長大，強烈地吸收短波輻射。銀河系在光學(xué)波段有很多被消光的暗帶，用近紅外觀測可以看到銀河系全貌。遠紅外波段觀測到的幾乎都是塵埃的熱輻射(100K)星際云與云際氣體：50%星際氣體集中在2%空間內(nèi)，其他彌散在98%的云際空間。熾熱云際氣體被超新星爆發(fā)加熱至1 million K。溫暖云際氣體可被星光電離為等離子體并發(fā)出特征譜線。被O、B型恒星強烈紫外輻射電離的致密星際云稱

19、為HII區(qū)，這里正在產(chǎn)生恒星。中性氫原子的自耦磁能級分裂使其發(fā)射21cm線（11million yrs/photon），可以研究中性氫的分布。星際云較冷也較致密100K,1100atoms/cm3，主要有中性氫構(gòu)成。分子云中含有有機分子，強烈吸收可見光，形成暗區(qū)，是恒星的搖籃。分子云被熾熱的云際介質(zhì)束縛無法擴散，質(zhì)量足夠大時開始坍縮，致密的地方坍縮的更快，不對稱性擴大，形成小分子云核，坍縮形成原恒星和吸積盤，大部分物質(zhì)流向恒星，小部分留在吸積盤上形成行星。原恒星由引力供能，體積巨大，溫度低，比太陽亮但是一般為紅外波段，即使輻射可見光也被分子云吸收。引力能使恒星足夠熱（要求質(zhì)量足夠大）后，核聚變

20、啟動，進入主序帶，由氫燃燒供能。太小的原恒星無法點燃核反應(yīng)，永遠由引力坍縮供能，溫度亮度極低原恒星表面的負(fù)氫離子使恒星溫度保持恒定，收縮過程中光度會下降越大的恒星進入主序階段越快，而且壽命也越短。這個時間遠遠短于主序段時間。所以年輕恒星很少。主序星燃燒氫產(chǎn)生較穩(wěn)定的氦，氦在主序星的核心堆積，壓力變大恒星膨脹，沿主序帶向上移動，亮度增加溫度下降小質(zhì)量恒星的演化1.亞巨星(SB)：在赫羅圖上向右上方偏移，溫度降至1000K2.紅巨星(RGB)：壓力足夠讓氦原子的電子簡并，由負(fù)氫離子調(diào)節(jié)溫度幾乎不變，在赫羅圖上加速上升，核心壓力增大，氦核收縮，最終引燃3alpha過程，3個氦核形成碳核，紅巨星達到赫

21、羅圖上的頂點（氦閃）。簡并氦核導(dǎo)熱幾塊，幾分鐘內(nèi)整個氦核的3alpha過程都被啟動，正反饋使過程加速，同時熱壓使得簡并解除。亮度急劇上升，持續(xù)幾小時后，氦閃結(jié)束，剩余的非簡并He核體積擴張，3alpha過程繼續(xù)進行但是速率降低氦閃過后，恒星收縮，向赫羅圖左下方移動，進入水平支(HB)，HB星有He核和H核燃燒供能，行為與主序星類似但是燃料明顯少于主序星，因此穩(wěn)定時間僅5000萬年，便進入漸進巨星支（AGB），碳核電子簡并，引力增加，殼層壓力上升，恒星半徑再次擴大，H-溫度不變，光度上升加快，經(jīng)過類似RGB的過程，到達頂點后引力不足以維持外層，最后只留下裸露高溫C核，沒有能量來源，在赫羅圖上豎直

22、急劇下降，核心收縮直至電子完全簡并，與引力平衡，形成熱而小的碳白矮星。外層氣體逃逸中被高溫C核加熱電離而發(fā)光，形成行星狀星云，指示中心有一顆白矮星。白矮星最終輻射降溫，沿等半徑線在赫羅圖上向下移動，成為黑矮星。白矮星的質(zhì)量越大，半徑越小！雙星系統(tǒng)如果質(zhì)量差距較大，演化有時間差，大質(zhì)量恒星形成白矮星后會把一部分質(zhì)量流入小質(zhì)量恒星加速其演化，小質(zhì)量恒星膨脹中物質(zhì)又會回到白矮星，導(dǎo)致超新星爆發(fā)。這個過程可以在一對雙星間反復(fù)出現(xiàn)Ia型超新星：可能比其所在星系還亮，是吸積白矮星的熱核爆炸導(dǎo)致的，產(chǎn)生了大量鐵大質(zhì)量恒星演化明顯比小質(zhì)量恒星快、亮。內(nèi)部溫度足以引發(fā)CNO循環(huán)12C+1H 13N+, 13N1

23、3C+e+, 13C+1H14N+ 14N+1H15O+ , 15O15N+e+, 15N+1H4He+12C總反應(yīng)：12C催化氫燃燒12C + 4 1H + 2e- 12C + 4He + 2 +7大質(zhì)量恒星核心區(qū)對流良好，化學(xué)成分均勻分布（小質(zhì)量恒星核心區(qū)中心處氦豐度高于外層）H燒光以后，大質(zhì)量恒星的溫度已經(jīng)可以引發(fā)He燃燒，因此He不會簡并，沒有氦閃現(xiàn)象，由H燃燒到He燃燒的轉(zhuǎn)化相當(dāng)平穩(wěn)，光度也沒有明顯變化，但開始膨脹，表面溫度也下降，在赫羅圖上水平向右運動核心的He燃燒完以后，溫度會超過8億度，引發(fā)碳燃燒，生成鈉氖鎂等重元素（殼層仍有氫氦燃燒）核心碳燃盡，引發(fā)Ne燃燒（殼層有C、He、

24、H燃燒）這樣燃燒序列H-He-C-Ne-O-，像洋蔥一樣，核心區(qū)供能元素逐漸更迭，殼層里面由核心區(qū)已燃盡的燃料燃燒，并由壓力推動拋出星風(fēng)，直到燃燒序列到達不能發(fā)生熱核聚變的Fe越重的元素燃燒效率越低，因此需要更快的燃燒速度才能平衡引力。而且重元素燃燒的能量會以中微子冷卻方式快速向外傳輸導(dǎo)致恒星向內(nèi)收縮，這也導(dǎo)致核心燃燒速率增大，持續(xù)時間降低。但是由于大量能量被中微子冷卻帶走，恒星光度增加不大。最終穩(wěn)定的Fe核心會坍縮，電子簡并，溫度進一步上升，僅需1s時間Fe核的坍縮速率會提高到c/4，直到強相互作用阻止進一步坍縮，坍縮的驟然停止形成強大的反射激波，迅速達到殼層，形成II型超新星爆炸，合成比鐵

25、更重的元素，核心成為中子星或黑洞（核坍縮型超新星）星風(fēng)引起高質(zhì)量損失率：Ib/Ic型超新星超新星與元素合成、中子星和黑洞光度達到1071010太陽光度，能量99%由中微子帶走，1%動能，0.01%可見光。I型：光譜無H線，II型超新星光譜有H線Ia型光變曲線很相似，可以做燭光。II型彼此相差很大超新星拋出的大量物質(zhì)與星際物質(zhì)和磁場相互作用，并被超新星加熱，會產(chǎn)生氣體星云宇宙大爆炸產(chǎn)生了H、He和極少量Li、Be、B，絕對沒有產(chǎn)生C、O。比Fe輕的元素可以由恒星合成，質(zhì)量越大的恒星可以合成越重的元素，合成的元素最終通過超新星爆發(fā)噴射到星際空間。比鐵中的元素可以通過中子俘獲反應(yīng)合成，也可以通過衰變

26、合成26Al只可能由超新星爆發(fā)合成，半衰期僅有100萬年。太陽系很可能沐浴在近期一次超新星爆發(fā)的噴射物中，可能曾影響地球生命。電子速度極高時會和質(zhì)子結(jié)合產(chǎn)生中子和電子中微子，降低靜電斥力和簡并壓，加速核心坍縮，密度足夠大時形成簡并態(tài)中子星，半徑10km，密度10億倍白矮星，溫度極高中子星質(zhì)量越大，半徑越小，有質(zhì)量上限(Oppenheimer limit)約3個太陽質(zhì)量中子星有幾厘米厚的大氣，0.3km固態(tài)Fe外殼，0.6km原子核和游離中子、電子內(nèi)殼，內(nèi)部為超流中子和超導(dǎo)質(zhì)子，核心密度極大，狀態(tài)未知（夸克？）中子星磁場極強，自轉(zhuǎn)時會沿磁軸發(fā)射電磁波，掃過地球時觀察到脈沖，周期僅幾秒，自轉(zhuǎn)會逐漸

27、變慢，每天10-8s，獲諾獎雙中子星系統(tǒng)軌道周期會逐漸減慢，這是因為加速運動中發(fā)出的引力波帶走了能量和角動量，驗證了廣義相對論，獲諾獎超過Oppenheimer limit的中子星會繼續(xù)收縮為黑洞，黑洞的視界將時空分為兩部分，視界外的物質(zhì)和能量可以進入視界內(nèi)，但是不能反過來。不轉(zhuǎn)動的中性黑洞稱為史瓦西黑洞轉(zhuǎn)動的黑洞稱為Kerr黑洞，有內(nèi)外兩個視界，兩視界之間的物質(zhì)由于黑洞自轉(zhuǎn)可以逃離黑洞黑洞僅有質(zhì)量、角動量和電荷三個屬性，沒有任何復(fù)雜性質(zhì)如果真空漲落產(chǎn)生了一對正反粒子，反粒子被黑洞吸收而正粒子逃逸，黑洞的能量會減小，相當(dāng)于釋放出輻射，釋放率反比于質(zhì)量平方，壽命正比于質(zhì)量立方X射線雙星：致密性和

28、恒星構(gòu)成雙星系統(tǒng)，致密性吸積伴星物質(zhì)時吸積盤升溫會釋放X射線銀河系可見光波段有星塵導(dǎo)致的暗區(qū)。中性氫21cm波段聚集在非常薄的一層中。近紅外可以看到恒星星光，和紅巨星構(gòu)成的銀河系核球。遠紅外波段可以看到星塵輻射。X射線波段可以看到雙星和超新星遺跡。射線波段可以看到脈沖星和超大質(zhì)量黑洞星族I: 銀盤和旋臂中，銀道面內(nèi)低速運動，年輕，富金屬，1億年星族II: 貧金屬，位于銀暈和核球中，傾斜橢圓軌道高速運動，100億年較差轉(zhuǎn)動：太陽附近距銀心越遠轉(zhuǎn)動角速度越慢銀河系外圍（銀暈、銀冕中）有大量暗物質(zhì)，銀暈中有大量老年星團暗物質(zhì)小部分是不發(fā)光的物質(zhì)，大部分是未知亞原子粒子通過測量21cm譜的dopple

29、r位移確定速度銀心處恒星十分密集，強射電源，光學(xué)波段被星塵阻擋而黯淡，有幾百萬個太陽質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞，有幾萬光年跨度的巨大噴射泡，可能是相當(dāng)于100個太陽質(zhì)量的物質(zhì)墜入中心黑洞產(chǎn)生的噴射河外星系梅西耶星表（仙女座大星系M31）新總表NGC(NGC224)哈勃分類法：橢圓星系、透鏡狀星系、旋渦星系、棒旋星系、不規(guī)則星系橢圓星系：按橢率分為E0至E7八個次型主要有星族II恒星構(gòu)成，沒有星系盤，顏色偏紅，無規(guī)則橢圓軌道運動，大小相差懸殊旋渦星系：S中心是橢球狀核球，外面是扁平星系盤，有星系暈，星系盤顏色偏藍，有塵埃，是恒星形成的位置。核球和星系暈顏色偏紅，是II族恒星組成Sa：核球大，旋臂纏繞最緊

30、Sc：核球小，旋臂纏卷松棒旋星系：SB中心有棒狀結(jié)構(gòu)，旋臂源于棒的兩端，符號SBSBa：棒大，旋臂纏卷緊SBc：棒小，旋臂纏卷松（銀河系可能是SBb或SBc）透鏡狀星系：有棒SB0，無棒S0和橢圓星系相比，有星系盤。和旋渦星系相比，沒有旋臂不規(guī)則星系：Irr沒有旋臂和核區(qū)，富含星際氣體、塵埃和年輕恒星星系距離的測量：以一些特殊光源可以根據(jù)某些其他參數(shù)估計光度標(biāo)準(zhǔn)燭光源：1. 主序星通過其光譜型推測光度，但太遠的而且可以看到天體肯定不是主序星2. 造父變形的光變周期和其光度成正比3. Ia型超新星，由于白矮星有極限質(zhì)量，Ia型超新星的光度即本相同，而且其（時間上的）最大光度越大，則其變暗越慢4.

31、 星系速度彌散越大，多普勒譜線越寬，質(zhì)量越大，光度越高（旋渦星系Tully-Fisher,橢圓星系Faber-Jackson）5. 紅移法（哈勃定律）距離階梯地球1光時100角秒10000角秒150萬角秒2000萬角秒1000億角秒激光測距三角法主序星造父變星星系速度彌散Ia超新星更遠的距離使用哈勃定律宇宙大尺度結(jié)構(gòu)星系會聚集成星系團和星系群本星系群：大小麥哲倫云，在南半球可以看見，含大量年輕恒星和中性H但塵埃含量極少。圍繞銀河系運動，身后留下中性氫云仙女座大星系：比銀河系大，有7個橢圓伴星系旋渦星系M33：比銀河系小，是本星系群第三大星系，Sc型旋渦星系，有大量星族I恒星星系團比星系群大不規(guī)

32、則星系團：形態(tài)松散，主要由旋渦星系組成室女座星系團：距離最近，2500個成員，旋渦星系68%，橢圓星系19%規(guī)則星系團：結(jié)構(gòu)致密，球?qū)ΨQ分布，主要由橢圓星系和透鏡狀星系組成后發(fā)座星系團：6700個成員，橢圓星系位于中心，旋渦星系分布在外圍富星系團：星系密度大，是強X射線源超星系團：1016太陽質(zhì)量，引力較弱結(jié)構(gòu)松散，是尺度最大的宇宙結(jié)構(gòu)，具有細(xì)長的纖維狀結(jié)構(gòu)宇宙在大尺度上具有類似海綿的纖維結(jié)構(gòu)，大部分物質(zhì)在占空間體積1%2%的纖維上存在星系的碰撞會導(dǎo)致星系形態(tài)變化、星系合并和吞噬（形成巨橢圓星系），對恒星基本沒影響由星系合并形成的超巨橢圓星系在富星系團區(qū)旋渦星系很少，暈非常延展，中心區(qū)有多個核

33、，通常位于星系團的中心仙女座大星系正在靠近銀河系測定星系（團）引力質(zhì)量：1.自轉(zhuǎn)曲線（漩渦星系）通過譜線位移計算出自轉(zhuǎn)速度，得到質(zhì)量分布曲線2.無規(guī)運動（橢圓星系，星系團）通過無規(guī)則運動的平均速度隨位置的分布關(guān)系得到星系團的質(zhì)量分布3.星系際熱氣體X射線輻射（星系團）原子熱運動速度可以通過X射線的光譜得到，從而計算出星系逃逸速度，得到其質(zhì)量4.引力透鏡效應(yīng)（星系團）星系的質(zhì)量-光度比體現(xiàn)了暗物質(zhì)與可見物質(zhì)之比活動星系核部分星系的中心核活動性很強，稱為AGN，分四類：射電星系，賽弗特星系，類星體，蝎虎座BL Lac天體1.高光度：X射線光度和射電光度都極高，光學(xué)光度也稍高2.快速光變：光變周期幾

34、天3.非熱連續(xù)輻射，具有高偏振，輻射譜復(fù)雜：相對論電子在磁場中做圓軌道運動的光譜4.射電波段噴流，形態(tài)不規(guī)則5.中心高能輻射使得周圍氣體電離，發(fā)出金屬的發(fā)射線6.寄主星系暗淡射電星系：分致密性和延展性，本質(zhì)相同，可能是觀測者角度不同，射電光度遠大于正常星系，輻射非熱，寄主往往是星系團中光度最高、質(zhì)量最大的橢圓星系：天鵝A，M87，半人馬A，NGC1265賽弗特星系：旋渦星系，光譜有強而寬的氫核重元素發(fā)射線（I型有寬H線和窄金屬線，II型只有窄線），強X射線，弱射電，快速（分鐘）光變周期，以熱輻射為主類星體：輻射功率最大，最遙遠，最年輕，有X射線噴流蝎虎天體：變化最激烈，在相同距離處，蝎虎天體被類星體亮10100被，非熱連續(xù)譜主導(dǎo)，發(fā)射線極弱或完全觀測不到，主要在gamma波段輻射，同時在全波譜上都有高偏振的強烈輻射，寄主與橢圓星系。在TeV波段絕大部分河外源都是蝎虎天體，大幅度短時標(biāo)光變表明有致密核，是相對論噴流方向正對著地球的活動星系核能源：在小于太陽系的區(qū)域內(nèi)輻射千億倍太陽光度，能源來自超大質(zhì)