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第一章 可观测的宇宙1

1.1人类对宇宙的认识和深化1

一、中国古代的宇宙观1

二、古希腊的天文学和托勒密体系3

三、哥白尼日心说的建立5

四、万有引力和太阳系模型7

五、建立在观测基础上的银河系模型8

1.2由奥伯斯佯谬引发的思考9

1.3从马赫原理到宇宙学原理11

1.4现代观测宇宙学的诞生14

第二章 宇宙的距离尺度和哈勃定律17

2.1膨胀的宇宙和哈勃定律17

2.2河内天体的距离测定21

一、三角视差21

二、分光视差23

三、星团视差23

四、造父视差24

2.3河外天体距离的测定25

一、造父变星25

二、行星状星云27

三、红超巨星28

四、HⅡ区28

五、球状星团28

六、新星和超新星28

七、土利—费什尔方法29

八、星系团中的最亮星系30

九、直接测量方法30

2.4哈勃常数31

2.5哈勃定律的验证和哈勃流35

一、近距离范围内的验证35

二、星系的验证35

三、高红移情况下的验证36

四、哈勃流和本动速度37

第三章 宇宙模型和宇宙的演化38

3.1标准宇宙模型38

一、弯曲空间下的长度、面积和体积38

二、标准宇宙模型40

3.2膨胀的宇宙42

3.3标准宇宙模型下的基本物理量46

一、红移46

二、天体的距离47

三、哈勃常数和减速因子49

四、物质密度和密度参数50

五、宇宙学时间和回顾时间51

六、宇宙因子53

七、压力53

3.4膨胀宇宙的各种模式54

一、Ω0=1或=q1／255

二、Ω0＞1或q0＞1／256

三、Ω0＜1或q0＜1／257

3.5宇宙的热大爆炸起源59

3.6宇宙的热历史63

3.7宇宙的年龄68

一、哈勃年龄70

二、放射性元素的年龄70

三、球状星团的赫罗图72

3.8有待进一步回答的问题73

一、物质和反物质74

二、大统一理论和基本粒子75

三、真空相变和宇宙的暴涨76

四、宇宙的开端或“奇点”77

3.9其他的宇宙模型78

一、米尔恩（Milne）模型78

二、乔丹（Jordan）模型79

三、狄拉克（Dirac）模型79

四、布朗斯—迪克（Brans-Dicke）模型81

五、稳恒态模型82

第四章 宇宙中的物质87

4.1宇宙中的物质87

一、天体和天体之间的介质87

二、可视物质和不可视物质89

三、重子物质和非重子物质89

4.2原初宇宙的元素合成和丰度90

4.3元素丰度的观测验证94

4.4Gunn-Peterson检测96

4.5暗物质98

4.6星际介质101

4.7Ωm的测定和ΩΛ105

一、星系和星系团的光度质量105

二、星系团的位力质量107

三、暗物质107

四、核合成理论108

五、其他的测定方法108

六、A的影响ΩΛ108

4.8暗能量111

第五章 减速因子q0及其测定115

5.1空间曲率和减速因子115

5.2用红移—视星等关系测定q0116

5.3用星系计数测定q0118

5.4通过角大小测定q0122

5.5q0值能为负吗125

第六章 宇宙的背景辐射127

6.1微波背景辐射的理论预言和发现127

6.2辐射性质的测定和COBE129

6.3宇宙背景辐射的涨落和Sachs-Wolfe效应133

6.4Sunyaev-Zeldovich效应138

6.5宇宙背景天体及其辐射141

一、射电背景141

二、红外背景142

三、远紫外背景142

6.6WMAP与宇宙背景辐射的新探测144

第七章 星系的形成和演化151

7.1星系的一般物理特性151

一、星系的分类151

二、星系的光度分布152

三、星系的质量和质光比153

四、星系的自转153

7.2从均匀到不均匀——金斯不稳定性155

7.3星系的形成过程159

一、等温微扰理论159

二、绝热微扰理论161

7.4星系质量的测定164

一、自转质量164

二、双重星系的质量165

三、星系的位力质量166

第八章 活动星系核169

8.1活动星系核的发现169

8.2活动星系核的观测特征和分类172

一、高光度172

二、小尺度172

三、物质高度密集173

四、非热辐射谱173

五、光变现象174

六、喷流现象174

8.3类星体的观测方法175

8.4类星体的光谱180

一、类星体的连续谱181

二、类星体的发射线183

三、类星体的吸收线185

8.5类星体的光度函数188

8.6赛弗特（Seyfert）星系192

一、观测特征与分类192

二、Seyfert星系的发射线193

三、Seyfert星系的红外辐射和X射线辐射195

四、Seyfert星系与其他星系的演化联系196

8.7其他类型的活动星系核197

一、BLLac天体197

二、N星系200

三、LINER201

四、星暴星系202

8.8喷流和视超光速现象203

一、喷流的形态、对称性和大小203

二、视超光速现象206

8.9Lya线丛209

一、Lya线丛的统计分布210

二、饱和线和系限211

三、Lya云的物理特性212

8.10引力透镜现象212

8.11活动星系核的统一物理模型218

一、活动区尺度218

二、黑洞核心218

三、能源219

四、统一模型221

8.12活动星系核的形成和演化222

8.13活动星系核的多波段巡天观测225

一、光学巡天226

二、X射线巡天228

三、红外巡天232

四、射电巡天233

8.14最大红移类星体235

8.15红移的本质及其争论243

一、宇宙论性红移243

二、非宇宙论性红移244

第九章 宇宙空间的大尺度结构247

9.1星系的巡天观测和光度函数247

9.2星系的大尺度空间分布250

9.3河外天体空间分布的〈V／Vm〉检验254

一、基本方法255

二、一般性证明256

三、样品的完备性和演化效应257

四、〈V／Vm〉检验的推广258

9.4星系团的形态分类258

一、星系团的光学观测特征261

二、星系团的质量和暗物质263

三、星系团中的X射线辐射265

9.5星系团的物理特性261

一、星系团的光学观测特征261

二、星系团的质量和暗特质263

三、星系团中的X射线辐射265

四、星系团的引力透镜效应267

9.6从本星系群到超星系团270

参考文献275

附表1 常用物理常数表283

附表2 常用天文常数表284

附表3 天文中常见的光谱线285

附表4 一年中恒星赤经上中天时刻287

附表5 有趣的时间、距离、质量和密度表288