脉冲星和中子星、黑洞、类星体

脉冲星的科学意义脉冲星是宇宙中天然的极端物理实验室，超强引力场为广义相对论和引力波的检验提供了独特场所。

脉冲星的理论和观测研究对推动天文、天体物理、核物理、粒子物理、等离子体物理、广义相对论和引力波等领域的发展都有着非常重要的意义。

我国500米口径球面射电望远镜的建成为新型和奇特脉冲星的自主观测和发现提供了契机。

以下是小编为你整理的脉冲星的科学意义，希望能帮到你。

脉冲星的重大发现世界上公认的脉冲星发现者是贝尔女士(J. Bell)，当时她是英国剑桥大学的博士研究生。

1967年夏天，在无意搜索射电望远镜天线的数据带时，她注意到奇怪的周期信号——每隔1.33秒一次流量变化，后经仔细认证，认定这是天体信号，来自后被称为“脉冲星”的天体，即物理学家曾经预言的超级致密的中子星[1]。

经过50年的研究，已知道脉冲星是一种极端致密的天体，由8~25倍太阳质量的恒星演化到末期发生的超新星爆发而形成，中心物质大约为一个太阳质量，物质密度是1014~1015克·厘米-3，相当于水密度的千万亿倍。

脉冲星的辐射来自其强大磁场的极冠区，每当中子星极冠转到地球视线方向，就会发出信号。

中子星半径约在10 千米，自旋很快，其中射电脉冲星旋转周期在1.4 毫秒~8.5秒之间。

中子星的物质结构由内向外可以分为内核、外核、内壳层、外壳层、大气层。

内核厚度为几千米，密度大于1014克·厘米-3，主要成分尚未明确。

外核是包含中子、质子、电子的混合物，内壳层主要物质为电子、自由中子和原子核，外壳层约为几百米，从大气层底部延伸到密度约为1011克·厘米-3的位置，其主要成分是离子和电子。

最外部大气层很薄，为几厘米，这是脉冲星电磁辐射和热辐射的主要区域。

天文学家可通过射电、光学、X射线、γ射线等波段的望远镜探测脉冲星。

目前观测发现了2700颗脉冲星，其中大部分是孤立的，仅有200多颗存在于双星系统中。

脉冲星种类繁多，根据辐射能段的不同分为射电脉冲星、X射线脉冲星和γ射线脉冲星等;根据有无伴星可以分为脉冲星双星和孤立脉冲星;根据演化历史和自转周期的大小，可以分为常规脉冲星和毫秒脉冲星;根据供能机制的不同可以分为旋转供能脉冲星、吸积供能脉冲星、热供能脉冲星、磁供能脉冲星、核供能脉冲星等。

1. 在宇宙中，脉冲星是一类极为神秘的天体。

这些天体通常是矮星或中子星，可以通过周期性的射电脉冲来识别。

2. 脉冲星的特殊之处在于其强大的磁场。

实际上，脉冲星的磁场远远超过了任何其他天体，除了黑洞外。

3. 这使得脉冲星成为宇宙中最有趣的物体之一，因为它们不仅可以帮助我们了解恒星演化和磁场行为，还可能成为未来太空探索的目标。

4. 当然，要理解脉冲星的奥秘，我们需要先了解它们的构成。

脉冲星的核心是由氢、氦和少量重元素组成的超导体，它们被包裹在一个极其密集的中子星内部。

5. 中子星的密度非常高，可以达到每立方厘米1千克以上，这意味着它们的重力场极为强大。

这样的重力场可以使光线弯曲，星系中的物质被吸引到中子星表面，产生强烈的引力潮汐效应。

6. 正是由于这些特性，中子星才具有如此强大的磁场。

这些磁场可以达到10的15次方高斯以上，远远超过地球表面上的磁场。

7. 这种强大的磁场不仅会影响脉冲星周围的物质，还会导致脉冲星本身发出射电脉冲。

这些脉冲产生的频率和周期性让我们能够识别它们，并用来研究脉冲星的性质。

8. 此外，脉冲星还表现出一些令人惊奇的行为。

例如，有些脉冲星会发生星际物质的吸积，从而加速自身旋转。

这种过程被称为“脉冲星减速”，是天文学家们研究恒星演化的重要工具之一。

9. 另外，脉冲星还可能成为未来太空探索的目标。

由于脉冲星周围的磁场异常强大，它们可能成为未来太空飞行器的“引擎”，利用磁场推动宇宙飞船前进。

10. 总的来说，脉冲星是宇宙中最神秘的物体之一。

它们的强大磁场、周期性射电脉冲以及不可思议的行为使得我们对它们的了解仍然非常有限，但随着科技的不断进步，我们相信这些天体将会带给我们更多的惊喜和发现。

中子星目录太空灯塔——中子星中子星的发现脉冲星的性质天文信息中子星的特征[编辑本段]太空灯塔——中子星中子星，又名波霎、脉冲星，是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。

恒星在核心的氢于核聚变反应中耗尽，完全转变成铁时便无法从核聚变中获得能量。

失去热辐射压力支撑的外围物质受重力牵引会急速向核心坠落，有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸，或者根据局恒星质量的不同，整个恒星被压缩成白矮星、中子星以至黑洞。

白矮星被压缩成中子星的过程中恒星遭受剧烈的压缩使其组成物质中的电子并入质子转化成中子，直径大约只有十余公里，但上头一立方厘米的物质便可重达十亿吨，且旋转速度极快，而由于其磁轴和自转轴并不重合，磁场旋转时所产生的无线电波可能会以一明一灭的方式传到地球，有如人眨眼，故又译作波霎。

中子星又称脉冲星，是除黑洞外密度最大的星体，同黑洞一样，也是20世纪60年代最重大的发现之一。

那是1967年8月，剑桥射电天文台的女研究生贝尔在纷乱的记录纸带上察觉到一个奇怪的“干扰”信号，经多次反复钻研，她成功地认证：地球每隔1.33秒接收到一个极其规则的脉冲。

得知这一惊人消息，她的导师休伊什曾怀疑这可能是外星人——“小绿人”——发出的摩尔斯电码,他们可能在向地球问候。

但是，进一步的测量表明，这个天体发出脉冲的频率精确得令人难以置信,并没有电码的明显丰富信息。

接下来，贝尔又找出了另外3个类似的源，所以排除了外星人信号，因为不可能有三个“小绿人”在不同方向、同时向地球发射稳定频率信号。

再经过认真仔细研究，1968年2月，贝尔和休伊什联名在英国《自然》杂志上报告了新型天体——脉冲星的发现，并认为脉冲星就是物理学家预言的超级致密的、接近黑洞的奇异天体,其半径大约10公里，其密度相当于将整个太阳压缩到北京市区的范围，因此具有超强的引力场。

乒乓球大小的脉冲星物质相当于地球上一座山的重量。

这是20世纪激动人心的重大发现，为人类探索自然开辟了新的领域，而且对现代物理学的发展产生了深远影响，成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。

脉冲星的发现和意义北京大学天文系乌鲁木齐天文站吴鑫基脉冲星的四大发现一，中子星的预言1，中子星的预言：2，脉冲星主要产生于超新星爆发:2，脉冲星主要产生于超新星爆发:磁通量守恒.角动量守恒磁通量守恒.塌缩质量超过1.4太阳质量，形成中子星塌缩质量超过1.4太阳质量，形成中子星3，中子星形成的三个阶段第一步：中子化过程第二步：自由中子发射过程第三步：原子核破裂形成中子流体4，简并电子气和白矮星的形成恒星的热核反应停止，导致塌缩，密度增加，温度上升，原子核外电子全部电离，形成电子气。

根据泡利不相容原理，电子的能量状态是不连续的，只能取某些特定的值。

同一个状态，只能允许一个电子占有。

电子能量从低到高排列，低能态的占满了，就只能到高能态去。

当电子密度很高时，必然有很多电子处在高能态。

具有非常高的速度，因此产生的简并电子气压非常高，可以与引力相抗衡。

形成稳定的白矮星。

当坍缩后的恒星质量超过一定的限度后，密度再加大，简并电子气就变为相对论性的了，就不可能形成稳定的白矮星。

相对论性非相对论性相对论性的物态方程得不到质量--半径关系，如果质量增加，不能通过调整半径使白矮星稳定。

白矮星有一个质量上限：1.44个太阳质量。

超过上限将演化为中子星或者黑洞。

3/5ρ∝P 3/4ρ∝p 白矮星质量上限5，简并中子气和中子星的形成6，中子星在哪里呢？7，蟹状星云能源之谜•8，帕齐尼预言（1967年发现脉冲星之前）“蟹状星云中有一颗中子星，每秒自转多次、具有很强磁场，提供蟹状星云所需的能量。

”勇气：9，休伊什发现蟹状星云中致密源二，1967年发现脉冲星1，剑桥大学的闪烁望远镜zz•2，贝尔和休伊什发现脉冲星休伊什的贡献zzzzz贝尔发现4颗脉冲星zz脉冲星观测发现高潮高潮迭起，但是不见休伊什和贝尔，为什么？射电望远镜不行.PSR 0329+54, P=0.715s来自宇宙天体的声音3，脉冲星就是自转磁中子星（1），脉冲星周期的主要观测特征 • 之一：稳定而短的周期 周期1.5毫秒～8.5秒。

银河系中发现的伽马射线源银河系中发现的伽马射线源伽马射线是能量最高的电磁波之一，由银河系中高能天体的物理过程产生。

在过去的几十年中，科学家发现了许多伽马射线源，这些源包括了超新星遗迹、类星体、脉冲星以及其他宇宙天体。

其中，银河系中的伽马射线源也是被广泛研究的重要课题之一。

一、发现首次探测到银河系中的伽马射线是在1967年，在前苏联的弗利琴阵列实验室通过放射性核素个实验中发现了一个极为强烈的伽马射线源，从而引起了天文学家的广泛研究。

而对于该源的观测和研究奠定了现代高能天体物理学的基础。

二、银河系中的伽马射线源分类1. 超新星遗迹超新星遗迹是一种在银河系中极其常见的伽马射线源，它们是超新星爆炸的遗留物，通常由带电粒子加速器加速生成。

研究表明，在银河系中大约有50个以上的超新星遗迹拥有极高的伽马射线。

2. 脉冲星脉冲星是一种旋转极快的星体，通常伴随着强烈的磁场。

在旋转中，脉冲星釋放出极为强烈的辐射能量，例如伽马射线就是其中之一。

研究表明，在银河系中至少有2颗脉冲星释放出极高的伽马射线。

3. 类星体类星体通常形成于超大质量黑洞周围的星际物质云中，通过黑洞强烈的引力和吞噬来释放出极高的伽马射线。

研究表明，在银河系中至少有4个类星体释放出极高的伽马射线。

三、研究意义研究银河系中的伽马射线源，有助于深入了解宇宙中的物理现象和天体物理学的规律。

例如，伽马射线源与暗物质、宇宙线等物理现象之间存在着密切联系，深入研究银河系中的伽马射线源，将有助于进一步了解宇宙中的物质和能量分布规律。

总之，银河系中的伽马射线源是一个非常重要的研究课题，通过对这些伽马射线源的研究，我们可以更深入地了解宇宙的物理规律，以及宇宙中各种天体物理现象的发生机理。

宇宙中中子星与脉冲星的性质研究宇宙是一个神秘而广阔的地方，充满了各种奇特的天体。

其中，中子星和脉冲星是我们研究的重点对象。

它们的性质研究对于理解宇宙的演化和了解极端物质状态具有重要意义。

中子星是一种极为致密的天体，它的质量相当于太阳的1.4倍，但半径仅为20公里左右。

这种极高的致密度使得中子星的物理性质非常特殊。

中子星的内部主要由中子组成，中子之间通过强相互作用力保持在一起，形成一种叫做中子流体的物质。

中子星的强磁场是其最显著的特征之一。

中子星的磁场强度可达到百万到千亿高斯，是地球磁场的数百万倍。

这种强磁场会对中子星的性质产生重要影响。

例如，中子星的磁场会导致其表面产生强烈的磁层活动，形成所谓的磁层活动星。

脉冲星是一种特殊的中子星，其具有极快的自转速度。

脉冲星的自转周期一般在几毫秒到几秒之间，这种快速的自转使得脉冲星的磁场能量释放出来，形成规律的脉冲信号。

这种脉冲信号的发现是脉冲星得名的原因。

脉冲星的脉冲信号是由其磁场的几何结构和自转速度决定的。

当脉冲星的磁轴与自转轴不重合时，我们就能够观测到脉冲信号的周期性变化。

这种周期性变化被称为脉冲星的脉冲轮廓。

通过研究脉冲轮廓的形状和演化，我们可以了解脉冲星内部的物理过程和磁场结构。

中子星和脉冲星的性质研究需要借助各种观测手段和理论模型。

目前，我们通过射电、X射线和伽马射线等不同波段的观测，对中子星和脉冲星进行研究。

例如，我们可以通过射电望远镜观测到脉冲星的脉冲信号，并通过对信号的分析来研究脉冲星的自转速度和磁场结构。

此外，我们还可以通过X射线和伽马射线观测来研究中子星和脉冲星的辐射特性。

中子星和脉冲星的强磁场会导致它们产生强烈的辐射，包括射电、X射线和伽马射线等。

通过观测这些辐射，我们可以了解中子星和脉冲星内部的物理过程和能量释放机制。

此外，理论模型也对中子星和脉冲星的性质研究起到了重要作用。

通过建立物理模型和数值模拟，我们可以模拟中子星和脉冲星的演化过程，并预测它们的性质。

中子星的简介恒星在核心的氢于核聚变反应中耗尽，完全转变成铁时便无法从核聚变中获得能量。

失去热辐射压力支撑的外围物质受重力牵引会急速向核心坠落，有可能导致外壳的动能转化为热能向外爆发产生超新星爆炸，或者根据恒星质量的不同，整个恒星被压缩成白矮星、中子星以至黑洞。

白矮星被压缩成中子星的过程中恒星遭受剧烈的压缩使其组成物质中的电子并入质子转化成中子，直径大约只有十余公里，但上头一立方厘米的物质便可重达十亿吨，且旋转速度极快，而由于其磁轴和自转轴并不重合，磁场旋转时所产生的无线电波可能会以一明一灭的方式传到地球，有如人眨眼，故又译作波霎。

编辑本段中子星的密度中子星的密度为10的11次方千克/立方厘米，也就是每立方厘米的质量竟为一亿吨之巨。

中子星是除黑洞外密度最大的星体，同黑洞一样，也是20世纪60年代最重大的发现之一。

乒乓球大小的中子星相当于地球上一座山的重量。

这是20世纪激动人心的重大发现，为人类探索自然开辟了新的领域，而且对现代物理学的发展产生了深远影响，成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。

编辑本段中子星的发现1967年，中子星天文学家偶然接收到一种奇怪的电波。

这种电波每隔1—2秒发射一次，就像人的脉搏跳动一样。

人们曾一度把它当成是宇宙人的呼叫，轰动一时。

后来，英国科学家休伊什终于弄清了这种奇怪的电波，原来来自一种前所未知的特殊恒星，即脉冲星。

这一新发现使休伊什获得了1974年的诺贝尔奖。

到目前为止，已发现的脉冲星已超过300个,它们都在银河系内。

蟹状星云的中心就有一颗脉冲星。

脉冲星是本世纪60年代四大天文发现之一 (其他三个是：类星体、星际有机分子、宇宙3K微波辐射)。

因为它不停地发出无线电脉冲,而且两个脉冲之间的间隔(脉冲周期)十分稳定，准确度可以与原子钟媲美。

各种脉冲星的周期不同，长的可达4.3秒，短的只有0.3秒。

中子星一边自转一边发射像电子束一样的电脉冲。

该电脉冲像灯塔发出的光一样，以一定的时间隔掠过地球。

天文学名词解释整理星等：对于从恒星或其他发光天体接收到的光线的数量的一个衡量标准。

绝对星等：在标准距离下（10秒差距）测定的视星等为绝对星等。

极限星等：在一定条件下，用特定的望远镜能观察到的最昏暗的亮级。

视星等：表示天体明暗程度的相对亮度并以对数标度测量的数值为视星等。

光度：恒星或其他天体发出的电磁辐射的比率。

光度级：.一种特定光谱型的恒星按照自身发光度进行分级。

远日点：行星轨道上离太阳最远的一点。

远地点：人造卫星和月球的运行轨道上离地球最远的一点。

视太阳日：太阳视圆面中心连续两次横过子午线的时间间隔。

视太阳时：以视太阳时角所推算的时间称为视太阳时小行星：（在火星与土星之间的）沿椭圆轨道绕太阳运行的，成千上万的岩石质的类似行星的小天体。

小行星带：在火星与木星之间的小行星集中在带宽1.6天文单位距离的区域里。

其形如环带，故名。

天文单位：定义一个日地平均距离作为一个天文单位。

天文学：研究地球大气之外的物体和现象的一门自然科学的分支。

天体物理学：天文学中研究天体和现象的物理性质的部分。

极光：在地球的极区，由地球上部大气中的原子和离子辐射产生的光。

春分，秋分，春分点，秋分点：黄道和天赤道的两个交点，即春分点和秋分点。

目镜：用于观察由望远镜聚焦产生的图像的放大透镜。

河外星系：位于或来自于银河系外的。

春分点：太阳从南向北经过天赤道时，在黄道上的位置（赤经、赤纬，黄经、黄纬均为0）。

春分点西移：岁差作用引起的黄道上春分点缓慢的朝西运动现象。

秋分：太阳从北向南经过天赤道时，在黄道上的位置（秋分点：赤纬0°，赤经12h，黄纬0°，黄经180°）。

夏至点：黄道上的一点，此时太阳在北方离天赤道最远。

二至点：天球黄道上与二分点相距90°的两点，在这两点上，太阳达到了（北或南方向）离天赤道最大的距离。

其中在天赤道以北的称为"夏至点"；在天赤道以南的称为"冬至点"冬至点：黄道上的一点（黄经270°，赤经18h，赤纬为－23°26ˊ），视太阳（12月22日前后通过冬至点）距天赤道以南最大的点。

华东师大版科学九年级下册第一章第3节恒星的演化要点精讲一、恒星的演化经历了形成中的恒星——主序星——红巨星——白矮星、中子星（脉冲星）、黑洞。

二、主序星是稳定的恒星，使它发光发热的能源是核能，太阳就是一颗主序星。

红巨星是大多数恒星一生中必定要经历的一个阶段，太阳在50亿年后将成为红巨星。

白矮星和中子星都是恒星演化的晚期，其中白矮星是由质量不太大的恒星演化来的，中子星是由质量较大的恒星演化过来的。

质量更大的恒星将演化成黑洞。

三、形成中的恒星依靠引力势能发光发热；主序星是依靠氢核聚变来发光发热，红巨星依靠氦核聚变来发光发热，白矮星和中子星依靠冷却发光。

四、超新星爆发是大质量恒星演化到晚期形成中子星或黑洞时发生的能量巨大的爆炸。

超新星爆发是一些恒星诞生的直接动力，也是各种元素形成的原因。

相关链接恒星是由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。

由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体。

我们所处的太阳系的主星太阳就是一颗恒星。

典型分析1．第一颗由两岸天文爱好者共同发现的彗星——鹿林彗星，2009年2月经过地球附近，之后逐渐远离太阳系，将永远从太阳系消失。

通过研究，鹿林彗星每秒散发出将近3.6吨水。

下列关于鹿林彗星的说法正确的是（）A. 它是太阳系的一颗行星B. 它是地球的一颗卫星C. 它的组成成分中含有冰D. 它绕日公转的周期为76年【答案】C【解析】A答案是错误的，因为彗星不属于行星。

B答案是错误的，因为彗星不属于地球的卫星，地球的卫星只有月球。

C答案正确。

D答案是错误的，哈雷彗星绕日公转的周期为76年，鹿林彗星的周期则不得而知。

2．仰望晴朗的夜空，北极星周围各星座的视运动状况是（）A．静止不动 B．部分有位移C．绕北极星作顺时针方向转动 D．绕北极星作逆时针方向转动【答案】D【解析】观察天球上所有天象变化都为天体的视运动，并非真正的运动轨迹；地球自西向东运动，人们视觉感受到的天体运动都是东升西落；面对北极星，所有的天体都围绕北极星作逆时针方向运动。

在太空探索的众多星体中，八大行星以外的太空星体也是备受关注的焦点。

今天，我们将一起深入了解这些神秘的星球和天体，带你全面了解八大行星以外的太空星体知识点。

1. 小行星带小行星带是位于火星和木星轨道之间的一个区域，主要由大量的小行星组成。

这些小行星在太空中飞快地运行着，其质量和形状各不相同。

小行星带中最大的小行星是谷神星，其直径达到了940公里。

人们对小行星带的研究主要是希望能够了解太阳系形成的历史以及了解地球受到小行星撞击的潜在危险。

2. 雪茄形天体雪茄形天体是一类形状奇特的天体，其形态呈现出类似雪茄的长条状。

最著名的雪茄形天体是'Oumuamua，它是人类首次发现并观测到的浩瀚宇宙中来自其他星系的天体。

科学家通过对'Oumuamua的观测和分析，希望能够了解太空中的异星物质构成，探讨宇宙中是否存在其他生命的可能性。

3. 夸克星夸克星是一种直径约为20公里的极度致密的天体，其密度非常高，通常超过普通恒星的百万倍。

夸克星的核心由夸克组成，是我们对物质的认识所能达到的极限。

夸克星可能是宇宙中最奇特的天体之一，其特殊的物理特性让科学家对它充满了好奇和探索的欲望。

4. 中子星中子星是恒星在爆炸结束后，因为自身的重力坍缩而形成的一种特殊致密的天体。

中子星通常具有极强的引力，并且发出规律的脉冲辐射，因此也被称为脉冲星。

科学家对中子星的研究主要是为了解宇宙中的物质构成、星际物质运动和宇宙演化等领域提供重要依据。

5. 超新星超新星是恒星在生命周期的末期发生爆炸的现象，其光度和能量释放都非常巨大。

超新星爆发的过程中会释放出大量的能量和物质，对宇宙中的物质演化和整体结构都产生重大影响。

科学家通过对超新星的观测和研究，希望能够了解宇宙中星际物质的来源、演化过程以及对宇宙环境的影响。

6. 脉冲星脉冲星是一类通过强烈的磁场和高速自转而产生规律的射电脉冲的中子星。

它们的强磁场会让射电波的方向与磁轴不一致，因此当脉冲星以特定的方向向地球发出射电信号时，我们就可以观测到这种规律的脉冲辐射。

什么是中子星定义以及起源人类首次发现双中子星——无生命星体的稠密核碰撞发出的引力波，就像漫长的雷声穿过探测器，先进的激光干涉引力波天文台的物理学家们迫不及待想要解除这次时空振动，那么你知道什么是中子星吗?下面是小编为大家整理的中子星的定义以及起源，希望你会喜欢!中子星的定义中子星(neutron star)是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一，质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于白矮星和黑洞之间的星体，其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。

绝大多数的脉冲星都是中子星，但中子星不一定是脉冲星，有脉冲才算是脉冲星。

中子星的起源中子星是除黑洞外密度最大的星体(根据最新的假说，在中子星和黑洞之间加入一种理论上的星体：夸克星)，同黑洞一样是20世纪激动人心的重大发现，为人类探索自然开辟了新的领域，而且对现代物理学的发展产生了深远影响，成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。

中子星的密度为每立方厘米8×10的13次方克至2×10的15次方克之间也就是每立方厘米的质量为8千万到20亿吨之巨!此密度也就是原子核的密度，是水的密度的一百万亿倍。

对比起白矮星的几十吨/立方厘米，后者似乎又不值一提了。

如果把地球压缩成这样，地球的直径将只有22米!事实上，中子星的密度是如此之大，半径十公里的中子星的质量就与太阳的质量相当了。

同白矮星一样，中子星是处于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。

只不过能够形成中子星的恒星，其质量更大罢了。

根据科学家的计算，当老年恒星的质量为太阳质量的约8~2、30倍时，它就有可能最后变为一颗中子星，而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。

但是，中子星与白矮星的区别，不只是生成它们的恒星质量不同。

它们的物质存在状态是完全不同的。

简单地说，白矮星的密度虽然大，但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内：电子还是电子，原子核还是原子核，原子结构完整。

北京理工大学选修课程2002—2003学年度第2学期天文学概论课程期末考试试卷（A卷）参考答案一、填空题（20分）1. 1.天文学的三个主要分支学科是天体测量学、天体力学、天体物理学（3分）2. 2.现代天文学观测到的宇宙，从星系开始共分为星系、星系群或星系团、超星系团和总星系。

（4分）3. 3.三种常用的天球坐标系是地平坐标系、赤道坐标系和黄道坐标系。

（3分）4. 4.20世纪60年代天文学的四大发现为脉冲星、类星体、3 K微波宇宙背景辐射和星际有机分子，都是以天体的射电观测为先导作出的。

（5分）5. 不同质量恒星演化的最后结局是白矮星、中子星和黑洞。

质量较小的恒星演化结局可能是白矮星，质量较大的恒星演化结局可能是黑洞。

（5分）二、何谓天体、宇宙？简述天文学的研究对象、研究方法和特点。

（20分）答：天体即大气层以外的物体，包括日月星辰和人造天体在内。

宇宙是全部时间、空间和所有天体的总称。

天文学是研究天体和宇宙的科学，它研究天体的位置、分布、运动、结构、物理状态、化学组成、相互关系、及演化规律。

天文学是观测科学，同时也是综合科学，特点是研究对象都在遥不可及的宇宙空间，既不可能取样分析化验，也不可能亲临实地勘察研究。

所以，研究的主要手段是观测——用各种仪器观察和测量从天体辐射来的电磁波或少量的高能微观粒子，现代天文学最重要的观测仪器是各种类型的天文望远镜，现代物理学理论也是最活跃的天体物理学研究中必不可少的重要理论和方法。

（天体中有物质密集的形态，如恒星、行星，有物质松散的形态，如星云、星际物质，也有广延的连续形态，如辐射带、磁层、引力场等。

往往具备有地面实验室难以达到的条件：极端的冷与热，缓变与爆发，稀薄与密集，极高能量，极强磁场，极大引力和极长时标的演化，提供了人类发现与验证自然法则的无法模拟的场所。

现代天文学研究还促进了现代光学、信息科学、计算机科学、精密仪器与新材料、新工艺的发展，许多尖端技术都应天文学的需要而产生，又在天文学研究中首先得到应用。

第八章脉冲星和中子星1，中子的发现和中子星的预言2，贝尔和休伊什发现脉冲星3，“小绿人”和地外文明4，脉冲星就是中子星5，中子星形成理论6，休伊什获1974年诺贝尔奖7，引力波的预言8，射电脉冲双星的发现9，引力辐射的验证10，毫秒脉冲星的发现脉冲星是20世纪60年代天文学的四大发现之一。

脉冲星的发现证实了中子星的存在。

中子星具有和太阳相当的质量，但半径只有10千米。

因此具有非常高的密度，成为一种典型的致密星。

英国天文学家休伊什教授和他的研究生乔丝琳·贝尔女士一起发现了脉冲星，在宇宙中找到了物理学家和天文学家梦寐以求的中子星。

休伊什因发现脉冲星并证认为中子星而荣获1974年的获得诺贝尔物理奖。

美国天文学家泰勒和赫尔斯因发现射电脉冲双星及间接验证引力波的存在而荣获1993年诺贝尔物理学奖。

脉冲星三大发现1967年贝尔和休伊什发现脉冲星1974年赫尔斯和泰勒发现脉冲星双星系统1982年贝克和库尔卡尼发现毫秒脉冲星师生合作的典范脉冲星的发现贝尔（博士生）休伊什教授脉冲双星的发现赫尔斯（博士生）泰勒教授毫秒脉冲星的发现库尔卡尼（博士生）贝克教授1，中子的发现和中子星的预言中子的发现直到1930年，物理学家还不知道原子核中有中子存在。

中子发现的意义远远超出原子物理学的范围，很快就向天体物理学提出挑战：在宇宙中有没有“完全由中子组成的恒星？”一个在物理学实验室中微观世界实验的进展，马上向宏观世界的恒星世界提出挑战。

中子星的预言1931年当物理学家朗道知道中子发现后，仅过了几个小时就提出中子星的概念。

他指出，中子星非常小，非常致密，辐射非常微弱。

1934年兹维基和巴德各自提出“中子星是大质量恒星演化到超新星爆发之后的产物。

恒星坍缩后，在其核心形成中子星。

”1939年中子星的内部结构理论：一个太阳质量，半径为10公里，密度达到314/10cmg中子星在哪里呢？天文学家处于“一问三不知”的窘境，一是不知道中子星的辐射主要在射电波段；二是不知道中子星的辐射是脉冲形式；三是不知道中子星自转得是如此之快。

20世纪60年代天文学的四大发现分别是：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子宇宙微波背景辐射（又称3K背景辐射）是一种充满整个宇宙的电磁辐射。

特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。

频率属与微波范围。

1934年，Tolman是第一个研究有关宇宙背景辐射的人。

他发现在宇宙中辐射温度的演化里温度会随著时间演化而改变；而光子的频率随时间演化(即宇宙学红移)也会有所不同。

但是当两者一起考虑时，也就是讨论光谱时(是频率与温度的函数)两者的变化会抵销掉，也就是黑体辐射的形式会保留下来。

1948年，由旅美的俄国物理学家伽莫夫带领的团队估算出，如果宇宙最初的温度约为十亿度，则会残留有约5~10k 的黑体辐射。

然而这个工作并没有引起重视。

1964年，苏联的泽尔多维奇(Zel'dovich)、英国的霍伊尔(Hoyle)、泰勒(Tayler)、美国的皮伯斯(Peebles)等人的研究预言，宇宙应当残留有温度为几开的背景辐射，并且在厘米波段上应该是可以观测到的，从而重新引起了学术界对背景辐射的重视。

美国的狄克(Dicke)、劳尔(Roll)、威尔金森(Wilkinson)等人也开始着手制造一种低噪声的天线来探测这种辐射，然而另外两个美国人无意中先于他们发现了背景辐射。

发现1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯(Penzias)和罗伯特·威尔逊(Wilson)架设了一台喇叭形状的天线，用以接受“回声”卫星的信号。

为了检测这台天线的噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。

他们发现，在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。

起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。

1965年初，他们对天线进行了彻底检查，清除了天线上的鸽子窝和鸟粪，然而噪声仍然存在。

于是他们在《天体物理学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。