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星系天文学

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  以星系和星系际空间为研究对象的天文学分支学科,又称河外天文学。它的任务是探讨星系的结构、运动、起源和演化,星系对、星系群和星系团的空间结构、相互作用和演化联系,星系成团现象以及更大尺度的物质分布。星系天文学是现代宇宙学的基础。
  发展简史和内容 
 1888年出版的《星云星团新总表》(NGC)及其《补编》(IC)刊载了 13,226个非恒星天体和非单星天体,后来判明其中绝大多数是河外星系,这为星系天文学的诞生准备了基本资料。1919年,哈勃用当时最大的1.5米和2.5米反射望远镜发现了近距星系──仙女星系NGC 224(M31)、三角星云NGC 598(M33)、人马座星云NGC 6822中的造父变星,并根据周光关系,测定了距离,证明它们在银河系之外,并且指出当时统称为星云的天体,大多是和银河系同一等级的恒星系统,把它们命名为河外星系,简称星系。接着,哈勃在前人发现的基础上,还揭示了星系世界普遍有谱线红移效应以及星系距离和红移大小成正比的规律,从而建立了星系天文学。五十年代以前,星系天文学主要沿着两个方向发展。一是研究以1010年为演化尺度的星系(即所谓正常星系)的形态、结构、运动和物理状况;建立形态分类系统,把大多数星系纳入旋涡、棒旋、透镜、椭圆和不规则五大形态框架;通过星系的自转以及星系群的运动,测定星系的质量,表明从106~109太阳质量的矮星系、1010~1011太阳质量的巨星系、直到1012~1013太阳质量的超巨星系,大小可差7个量级;用测光方法和光谱方法探讨星系的恒星成分和气体成分,以及星族的划分和分布等。另一方向的进展是,建立并改进星系距离尺度,通过星系的空间分布、成团现象和红移效应,探索大尺度宇宙结构,描述今日所公认的百亿光年范围的可观测宇宙等。近三十年来,逐步打开了射电、红外线、紫外线、X射线和γ射线“天窗”;发现了短于108年的激扰活动和高能现象;探测到射电星系类星体等形形色色的特殊河外天体;这些发现都向天体物理学和传统观念提出了严重的挑战。今天的星系和星系际空间的研究已成为天文学最活跃的领域之一。研究星系的起源星系的演化、宇宙物质的大尺度结构和宇宙中的高能活动,可以推动天文学和天体物理学不断向前发展。
  研究方法和手段  用中等口径的光学望远镜,可对本星系群的一些成员(如大小麦哲伦云、仙女星系)的星系盘旋臂星系核、星系晕和星系冕进行分部观察,并对其成员天体(星团、电离氢区、行星状星云超巨星红巨星新星、造父变星)作光度测量和光谱分析。然而,除少数近距星系外,绝大多数星系因距离遥远,呈现为暗弱的小面光源,其微小程度甚至接近于点源。要取得它们的光学观测资料,必须用大口径望远镜和高效能辐射接收装置,而对百亿光年的深空探索还得配备强光力广角设备。要掌握河外天体的射电天图,则必须有大型的射电天线,并且还要具备能与光学成像相称的射电分辨技术。河外星系世界的非热辐射和高能过程,正吸引着全球的大型射电仪器和空间探测装置。当代威力强大的各个波段的望远镜都把河外天体作为重要的观察对象,以期在这方面获得更大的进展和突破。星系天文学的主要研究手段是天体物理方法和射电天文方法。此外,星系动力学和统计天文学也是重要的研究工具。
  参考书目
 A. Sandage et al., Galaxies and the Universe,Univ.of Chicago Press, Chicago,1975.

 

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