超新星
爆发规模更大的变星 亮度的增幅：新星的数百至数千倍 可达1000万倍以上 抛出的气壳速度可超过1万千米 恒星规模最大的灾难性爆发
超新星爆发： 大质量恒星(10个太阳质量以上)演化晚期 燃料耗尽→恒星中心的核剧烈塌缩 反弹产生向外的激波 恒星外层被加热而剧烈燃烧 以致整个外壳发生爆炸 将其全部物质抛向星际空间 爆炸时外壳光度猛烈增大→超新星爆发
不规则快变星： 亮度有不规则的快速变化 这类变星的自转较快 经常向外抛射大量物质 常和星云状物质在一起 不规则快变星： 一种正处于引力收缩阶段的主序前恒星 典型代表：金牛座T星（1945年）
新
星
短时间内亮度突然剧增（几小时至几天） 然后缓慢减弱 光度增加：几万到几十万倍 发亮之前一般很暗，大望远镜也许看不到 一旦发亮后，有的肉眼就能看到 因此被称为“新星”，中国古代称“客星”
宇宙微波背景观测：
宇宙中物质密度偏离均匀的程度为千分之几 （宇宙年龄在10万年时）
星
系
星系：研究大尺度宇宙结构的基本单元 整个宇宙：一团由星系“分子”构成的气 体 星系团和超星系团：星系尺度之上的结构 （星系的空间分布有结团性） 星系团及其之上的结构都比较松散 星系可以形成各种结构：双（多）重星系、 星系群、星系团、超星系团
巨星：比较年老的恒星 温度较低，体积较大 如大角五和毕宿五，温度在4000K以下，光 度为太阳的几百倍，直径分别是太阳的23 倍和45倍 超巨星：比太阳光度大2千倍以上的恒星 体积更大，密度更小，光度更大 超巨星中温度最低的叫红巨星 温度最高的叫蓝巨星
• 赫罗图， “光谱-光度图”： 恒星光谱和光度的关系 赫茨普龙（丹麦）和罗素（美国） 20世纪初 • 赫罗图：恒星的分类、起源和演化 研究恒星的重要手段 • 恒星的光谱依赖于它的表面温度
该图演示由卫星观测到的位于银河系中心名 为MCG6－30－15的超大型黑洞
双 星 ， 一 个 被 吸 入 黑 洞 ， 一 个 被 弹 出
能银 将河 行系 星中 喷央 射神 出秘 银小 河型 系黑 洞
银河系中心结构酷似“中国龙”的星
银 道 面 与 地 球 赤 道 面 成 。 交 角
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恒星发光发热的能量：内部的核聚变 恒星内部结构：质量、化学组成、演化阶段 太阳：正处于壮年期
X射线双星：一子星为X射线源的密近双星 双星X射线源是X射线波段中最亮的天体
射电双星：探测到射电辐射的双星 恒星的辐射较微弱，不易被探测到 射电双星的射电辐射 可能产生于双星系统周围的稀薄等离子云 爆发双星： 双星系统中如果有一个子星是爆发变星
聚星：由3到7颗恒星组成的恒星系统 聚星通常称为多合星 三合星：3颗星在一起 四合星：常常组成间距相当的较为规则的 四边形 六合星：常常由3对双星组合而成
大麦哲伦星系中的超新星1987A
1987A
半人马A 钱德拉X射线望远镜持续观测100万秒 清晰捕捉到它的爆炸场面
金牛星座一个超新星爆炸云团的照片 2005年美国哈勃太空望远镜
过爆 颜炸 色中 辨甩 别出 出来 来的 ，物 如质 绿成 色分 代可 表以 硫通 距 离 地 球 6500 超 新 星 爆 炸 云 光 团 年 大 约 6 光 年 大 小
物理变星（内部变化→亮度变化） 脉动变星：自身的膨胀和收缩→光度变化 爆发变星：光度突然发生剧烈变化
几何变星：恒星几何位置变化→亮度变化
脉动变星
光变幅度不大，不超过几倍 光度变化有明显的规律 周期性脉动变星 每个周期的光度和光谱变化都很一致 不规则脉动变星 不具有明显周期性的脉动变星 已发现的物理变星：脉动变星占了90%
仙女座
双 重 星 系
星系群与星系团
“本星系群”：银河系，仙女星系，大、小 麦哲伦星系及其周围几十个星系 星系群一般由几十个星系组成 星系团：组成与星系群相似而数量更多 星系团一般由几百到几千个星系构成
超星系团：星系团之上仍有结构 超星系团只包含几个到几十个星系团 一般的超星系团都包含10个左右的星系团 超星系团是现在已知的最大星系集团 这些星系集团都有各自的运动： 如在自转或膨胀
星团： 星数超过10个并且具有物理联系的星群 星团的成员彼此间有相对运动 星团作为一个整体也在空间运动着 一般将星团分为银河星团和球状星团
银河星团：具有不规则的外形，成员星在 十几到几千之间，所占空间范围也不大， 在10光年到100光年之间 银河星团结构比较松散，也称为松散星团 已发现的银河星团约1000个，都分布在横 跨天空的银河附近，银河星团也因此得名
恒星的发光机制
E=mc2
0.7% mass 1011 years Chemical 3000 years Gravitation 108 years
恒星的种类
主序星：处于壮年期的恒星，如太阳 变星： 亮度有明显变化的恒星 致密星：高密度天体，正常恒星的归宿 如中子星、白矮星 巨星： 光度比一般恒星大
星系内部的结构和天体
恒星：炽热气体、自己发光发热 星云：气体和尘埃、呈云雾状外表 星际物质的一种密集形式 行星：环绕着恒星、自身不发光 质量必须足够大： 其自身重力和表面力平衡→呈圆球 星际物质：宇宙中到处弥漫（气体和尘埃） 黑洞 小型天体 星际分子 宇宙线 磁场
个直 银 中径 河 间约 系 厚为 、 边万 缘光 薄年 的主 扁体 平部 圆分 盘是 体一 10 ,
造父变星：脉动变星中最重要的一类 典型代表：仙王座中的“造父一” 光变周期为5.4天
• 爆发变星： 耀星、不规则变星、新星和超新星 耀星：平时亮度基本保持不变 几分钟甚至几秒钟内突然增亮 经过几十分钟后又慢慢复原(无规则) 耀星表面存在着局部活动区 类似太阳耀斑活动，但规模要大得多 耀星：年龄很轻的恒星 典型代表：鲸鱼座UV星（1948年） 这类耀星又称为鲸鱼座UV型变星
致密星
正常恒星走向死亡的最终归宿 自身不能再进行核反应，因此不能再靠向 外的辐射压平衡自身的引力塌缩 体积都很小、密度非常大 白矮星、中子星、黑洞
白矮星
光度暗弱、体积小、质量大、密度高 由简并态物质组成 半径通常小于107m，同行星的大小差不多 质量与太阳接近，0.3~1.2个太阳质量 表面温度高达5000K~50 000K
恒星演化晚期： 内部核反应减弱，恒星开始收缩 收缩到一定程度位能转化为热能，使内部 压力增大，恒星便又开始膨胀 膨胀又将导致压力减小，恒星将再度收缩， 便形成了周期性脉动现象 绝大多数恒星：都将经历脉动变星阶段 但时间不长，与恒星寿命相比极短暂 脉动变星在恒星总数中所占比例很小 迄今发现的脉动变星总数：3万左右
昴星团：年龄约为五千万年，共有三百至 五百颗恒星 “七姊妹星团”：古人只能看见其中的七 颗
球状星团： 外形呈球状或扁球状 成员星很多，可达几十万到几千万颗 所占空间范围为几十到几百光年 相当均匀地分布在银河系内
双星：两个彼此靠得很近的恒星 子星：双星的两个成员 较亮的为主星，较暗的叫伴星 光学双星、物理双星、密近双星、X射线双 星、射电双星、爆发双星等 光学双星仅仅是一种投影关系 从地球上看起来它们很近，其实相距很远
• 物理双星：真正十分靠近，并相互绕转
印地安ε的伴星印地安εBa 於去年被發現
天兔座棕矮星Gliese229B 图中的红巨星的伴星，距地球约十九光年
密近双星：子星之间有物质交流 两子星距离较近，相互作用较强 它们之间除了相互绕转外，还发生物质交 流，从而影响每个子星的演化 密近双星的关键是物质交流 物质交流的过程十分复杂 形式也是多种多样
密近双星模拟图：右上是一颗白矮星，它 从左下的伴星表面不断吸取物质，并在自 身周围形成一个物质盘
新星不是新产生的星：产生于双星系统 一颗子星是体积很小、密度很大的矮星 （可以认为是白矮星），另一颗是巨星 两颗子星相距很近，巨星的物质受到白矮 星的吸引，向白矮星流去 这些物质的主要成分是氢，落进白矮星的 氢使得白矮星“死灰复燃”，在其外层发 生核反应，从而使白矮星外层爆发，成为 新星
新星爆发以后，所产生的气壳被抛出 气壳膨胀→半径增大→密度减弱→消散 于恒星际空间 气壳膨胀消散→新星的亮度缓慢减弱
超新星外层爆发：能量极高，发生进一步 核聚变反应生成序列较高的元素 新生成的元素，连同核聚变早期阶段产生 的较轻元素（如碳、氧等）一起被抛入太 空，成为下一代恒星和行星的组成材料 （需要经历数十亿年的演化过程 ） 恒星的核聚变：只能生成元素周期表中Fe 及其之前的元素 组成我们人类身体的原材料，以及世界上 大部分物质，都源于宇宙中超新星的爆发
主序星阶段：恒星一生的大部分时间 看到的大多数恒星都是主序星 大质量恒星：燃烧剧烈，燃料消耗快 主序星阶段的时间较短 最短的只有几百万年 小质量恒星：氢的消耗较慢 主序星阶段的时间较长 最长的可达10万亿年 太阳年龄：45亿岁 主序星阶段的时间约100亿年
变
星
变星可分为物理变星和几何变星
超星系团的尺度之上的结构：空洞
在空洞的范围内没有或极少有星系存在 星系聚集在空洞的壁上 呈纤维状或片状结构：形成超星系团 超星系团一般都呈扁长型 长短径之比平均约为4:1
尺
度
星系: ~100kpc, ~1011 stars M~1012Msun 星系团 : ~Mpc, ~102—103 galaxies M~1014Msun 超星系团、空洞：~50-100Mpc
核球：银河系恒星最密集的区域 长轴：13000~16000光年 厚度：大约13000光年 银核：核球中心，银河系的中心 发出很强的射电、红外线和X射线 银核中：一个超大的黑洞 许多围绕大黑洞的小黑洞 银河系对银心绕转 太阳：绕银心速度=250km/s, 2.5亿年一周
图中的小星： 银河系中最小的恒星之一 质量只有太阳的十分之一 亮度不足满月的八倍
星系分类
椭圆星系：年轻恒星极少，总光度却很低 （尽管恒星数量较多） 旋涡星系：中心主要是年老的恒星，而旋 臂里较多年轻和新生的恒星 透镜星系：介于椭圆和旋涡星系之间 不规则星系：含年轻明亮的恒星最多，年 老的恒星最少