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天文学导论-作业8

约 797 个字 预计阅读时间 3 分钟

银河系是什么类型的星系？简要描述其基本形态，其结构的主要组成部分及其基本特征。

银河系是一个棒旋星系。其基本形态包括一个中央核球，一个由恒星和尘埃组成的扁平圆盘，以及从核球向外延伸的旋臂。

以下是银河系结构的主要组成部分及其基本特征：

  1. 核球（Bulge）：

    • 核球是银河系中心的球形区域，其中包含大量的恒星，包括贫金属的老年恒星。
    • 核球是银河系总质量的一个重要组成部分。

  2. 旋臂（Spiral Arms）：

    • 旋臂主要由中性氢云、年轻的O、B型恒星和疏散星团组成。
    • 旋臂的结构包含星际介质和尘埃云，主要分布在旋臂的中平面。

  3. 银盘（Disk）：

    • 银盘由厚盘和薄盘组成。
    • 薄盘厚度约为350pc，恒星相对年轻，含有较多的气体和尘埃，目前仍有恒星形成。
    • 厚盘厚度约为1000pc，恒星密度较为稀少，只有薄盘中平面的8.5%。

  4. 暗物质晕（Dark Matter Halo）：

    • 暗物质晕是银河系的一个重要组成部分，其质量是银河系总质量的95%。
    • 暗物质晕几乎球对称分布，对银河系的动力学结构和稳定性起着关键作用。

  5. 恒星晕（Stellar Halo）：

    • 恒星晕是由老年恒星组成的晕状结构，环绕在银盘周围，包含贫金属丰度的球状星团。

  6. 卫星星系（Satellite Galaxies）：

    • 银河系拥有十几个卫星星系，其中两个主要的卫星星系是大麦哲伦云（Large Magellanic Cloud, LMC）和小麦哲伦云（Small Magellanic Cloud, SMC）。

什么观测可以证明银河系中存在暗物质？暗物质占银河系总质量的百分比大约是多少？

银河系的旋转曲线（Rotation Curve of the Galaxy）可以证明银河系中存在暗物质。观测显示，银河系外区的恒星和气体的运动速度并没有像预期的那样随着与银心距离的增加而减小。如果银河系的质量仅由可见物质贡献，那么外区的旋转速度应该比观测到的要低。这种差异表明存在额外的质量，来提供额外的引力。科学家猜测这是暗物质。

根据计算，暗物质占银河系总质量的百分比约是95%。这意味着暗物质是银河系质量的主要组成部分，而可见物质只占很小的一部分。

为什么说黑洞，矮星等不发光或光度很低的天体不可能是银河系中暗物质的主要组成部分？

MACHOs（Massive Compact Halo Objects）不是银河系中暗物质的主要组成部分的原因主要是，根据引力透镜效应，已有的MACHOs不足以提供暗物质晕质量。这意味着虽然这些天体存在，但它们的数量和质量远远不足以构成银河系中暗物质的主要部分。