系外行星与星系

Exoplanets & Galaxies

星系是数千亿恒星、气体和尘埃在引力束缚下的巨大集合体，太阳也是银河系中的一颗星。哈勃分类把星系分为旋涡、椭圆和不规则，系外行星主要用视向速度法和凌星法搜寻。银河系是SBb型旋涡星系，直径约10万光年。在这个页面，用星系类型滑块直接比较旋涡、椭圆和不规则星系的形态差异。

星系 — 星辰之城

🌌 什么是星系?

①星系:数千亿恒星、气体、尘埃在引力束缚下的巨大集合体

②太阳也是银河系约2000亿颗恒星之一

③宇宙中存在数千亿个星系

星系类型(哈勃分类)

星系类型0

💡 关键观察

①0:旋涡星系 — 旋臂结构、年轻恒星+丰富星际物质

②1:椭圆星系 — 球状、以老恒星为主、气体少

③2:不规则星系 — 形态不明、如大麦哲伦星云

银河系

银河系的尺度

直径 ≈ 10万光年 / 太阳系位置:距中心约2.6万光年

棒旋星系(SBb型)、约2000亿颗恒星

银河系结构

银河系的组成

系外行星探测法

系外行星搜索

Chart主要探测方法

方法	原理	特点
视向速度法	恒星多普勒效应(恒星抖动)	对质量大的行星更有利
凌星法	行星从恒星前面经过引起亮度下降	可测行星半径
直接成像	遮蔽星光观测行星	技术上极困难
微引力透镜	引力放大背景星光	一次性观测事件

视向速度法原理

恒星光谱位移:朝向行星→蓝移、相反→红移

恒星与行星共绕共同质心 → 检测恒星微小晃动

例题与真题检验

例题 1

没有旋臂、呈球形、以老年恒星为主且气体很少的星系，按哈勃分类属于哪一类?

旋臂明显的是旋涡星系，圆球状以老年星为主的是椭圆星系。

气体和尘埃少、几乎不再形成新星，也是椭圆星系的特征。

▸ 椭圆星系

哈勃分类:旋涡(S)·椭圆(E)·不规则(Irr)。银河系是棒旋星系(SBb)。

例题 2

利用行星从恒星前方经过时恒星亮度周期性略微变暗的系外行星探测法是什么，能得知什么?

行星从恒星前方经过时，部分星光被遮挡，亮度下降(凌星)。

利用这种亮度下降的就是凌星法(掩星法)，由下降幅度估计行星大小。

▸ 凌星法(掩星法)，可得知行星的大小

视向速度法(多普勒)估计行星质量，凌星法估计大小。

学力测验类型

关于星系与系外行星探测的说法，正确的是?

①银河系是椭圆星系

②凌星法利用行星经过恒星前方时的亮度下降

③视向速度法直接测量行星的大小

④太阳位于银河系的中心

⑤直接成像是最简单的探测法

▸ ② 凌星法利用行星经过恒星前方时的亮度下降

行星经过恒星前方时部分星光被遮挡，亮度周期性下降，由下降幅度估计行星大小。

银河系是棒旋星系(①)，视向速度法估计质量(③)，太阳距中心约2.6万光年(④)，直接成像在技术上非常困难(⑤)。

总结

星系与系外行星要点

哈勃分类:旋涡(S)、椭圆(E)、不规则(Irr) / 银河系:SBb、10万光年

系外行星探测:视向速度(多普勒)、凌星(亮度变化)为代表

🎯 考试要点

①哈勃分类:旋涡(Sa~Sc)、椭圆(E0~E7)、不规则(Irr)

②银河系:棒旋(SBb)、直径10万光年、太阳距中心约2.6万光年

③视向速度法:恒星多普勒效应 → 估算行星质量

④凌星法:恒星亮度下降 → 估算行星半径

⑤宜居带(金发姑娘带):液态水可存在的距离