暗時代到暗終結：新宇宙學中星系的生命周期

最新 09-09

北京大學百年物理講壇

暗時代到暗終結

新宇宙學中星系的生命周期

人類對於星系的認識起源於上古。自萬物的靈長開始在暗夜中遙望銀河之時起，我們就已經對星系有了最初步、最直觀的認識。我們身處的銀河系，正是宇宙中再普通不過的一個棒旋狀星系，兩千億顆恆星灑落其間，組成了恢弘壯闊的天河，隔開了相距並不遙遠的牛郎織女；約五十億年前，在這個星系的一個角落裡，一顆再普通不過的恆星誕生了。這就是規定了我們「年」與「日」的太陽。

不同類型的星系

儘管人類仰望星河的歷史已達數千年，但星系天文學的起步卻顯得姍姍來遲。自著名的「仙女座大星雲」被第一個仰望星空的人發現以來，歷經數千年，直到20世紀，美國天文學家哈勃（Edwin Hubble，1889—1953）才真正地將它認證為遠在銀河系之外的星系；沒過幾年，哈勃又發現了遙遠的星系在以更快的速度遠離我們，這便是著名的「哈勃定律」了，它揭示了宇宙可能有一個確定的起點——在一場大爆炸之後，宇宙誕生，恆星形成，經過百億年的時間尺度，宇宙演化為了如今的樣貌，養育了眺望星河的人類。自此，星系天文學走入了正規，成為了當代天體物理最活躍的版塊。

Edwin Hubble於1929年發表的文章中揭示哈勃定律的圖示

當數以萬計的星系影像呈現在相機底片上時，一個問題自然而然地擺在了天文學家的面前：作為千億顆恆星的集合體，這些五彩斑斕、形態各異星系究竟緣何起源，又將如何演化？

當然，這個問題太過複雜——為了得到滿意的回答，數代天文學家傾盡一生，也往往只能窺探冰山一角。但好在，在這個數據爆炸的年代，我們已經有越來越多的觀測證據和模擬結果，來限制星系形成與演化的規則。在這樣的限制下，陳舊的觀念被不斷革除，嶄新的物理在不斷被揭示。

恆星作為星系中最重要的組分之一，其形成歷史一直是星系天文學研究中的關鍵問題。數十年以來，大量天文學家投身於這一領域，企圖探尋恆星形成的速率和歷史究竟與什麼因素相關。1959年，施密特（Schmidt）發現星系中氣體物質的體密度與恆星形成速率的體密度存在經驗關係。在上個世紀90年代，肯尼柯特（Kennicutt）對這一研究結果進行了全新的升級——他研究了61個漩渦星系和36個星暴星系的數據，並發現這些星系中氣體面密度和恆星形成速率面密度存在非常良好的經驗關係（這一關係後被稱為Kennicutt-Schmidt Law）。

Prof. Kennicutt發表在1998年ApJ上的文章圖|Google, ApJ

這篇論文發表在了1998年天體物理月刊上，目前的總引用次數已達3820次。系統學習過星系天文學的人中，鮮有人未讀過這篇文章。

2017年9月中旬，北京大學科維理天文與天體物理研究所將舉辦名為「星族與距離尺度」的國際學術會議。Robert Kennicutt教授將作為本次會議的聯合主席，為公眾帶來題為「暗時代到暗終結：新宇宙學中星系的生命周期」的學術報告。

應科維理天文與天體物理研究所邀請，劍橋大學天文研究所Robert Kennicutt教授將於2017年9月13日（周三）14:30為我們帶來題為「暗時代到暗終結：新宇宙學中星系的生命周期」的報告。這也是北京大學百年物理講壇的第十八講。

就讓我們一起隨Robert Kennicutt教授去了解星系形成與演化的前沿研究，在新宇宙學背景下理解星系的生命歷程，感受浩瀚宇宙的無窮魅力吧！

報告時間：

9月13日(周三) 下午 14:00-15:30

學生座談時間：

9月13日(周三) 下午16:00-17:00

報告地點：

北京大學物理學院西樓

202會議室(可容納150人）

學生座談地點：

北京大學物理學院西樓

113會議室

北京大學物理學院地圖

講座內容簡介

二十一世紀天文學領域中一個令人驚訝的成就，是對星系這一宇宙中最大的恆星結構如何形成和演化建立起了近乎完整全面的了解。更引人注目的是，從宇宙大爆炸中的量子漲落和隨後形成的更大的物質團塊，到最後形成我們今天所觀測到的星系和恆星，整個演化過程都能從理論和數值上進行計算。對宇宙大尺度結構和性質能夠做出解釋的冷暗物質宇宙學（Cold Dark Matter cosmology）也能夠解釋實際觀測到的星系質量、結構、形成和演化的問題，甚至能夠再現著名的哈勃序列和星系的不同結構。本次講座將從星系的誕生開始，追蹤星系的生命周期，回顧已有的眾多觀測結果和理論計算，最終呈現出這個時代天體物理學最重要的突破性進展。

主講人簡介

Robert Kennicutt教授是劍橋大學天文研究所Plumian天文與實驗哲學教授。Robert Kennicutt教授曾在華盛頓大學取得了天文學博士學位，曾作為卡內基博士後在海爾天文台（即今天的卡內基天文台）和加州理工學院工作。曾任明尼蘇達大學天文系助理教授及副教授、亞利桑那大學Steward天文台教授、劍橋大學天文研究所所長。2006年被推選為美國國家科學院院士，2011年被推選為英國皇家天文學會會士。

Robert Kennicutt教授的研究領域是利用鄰近星系的觀測數據來研究它們的恆星形成活動以及演化特徵，探究星系哈勃序列背後的物理機制。對於研究高紅移星系的演化、理解大尺度恆星形成和星系演化的物理機制，Robert Kennicutt教授提出了一系列方法。其研究的另外一方面是標定星系的距離、測量宇宙的尺度及其膨脹速率。

北京大學百年物理講壇

從1913年北京大學建立物理門起，近百年來幾代北大物理學人篳路藍縷，艱難玉成，以他們的遠見卓識和堅韌不拔鑄就了中國高等物理乃至中國現代科學教育與科學研究的根基，為國內外培養了大批傑出人才。

歷經近百個春秋，今日的北京大學物理學院已涵蓋了物理、天文和大氣與海洋三個重要的學科領域。「江山代有才人出，各領風騷數百年」。2010年，北京大學物理學院創辦了「北京大學百年物理講壇」，邀請國際著名學者論述物理、天文和大氣與海洋科學領域的基礎前沿問題，及其最新科技進展，以學術創新與思想、智慧的交流迎接新的輝煌。至今，百年物理講壇已成功舉辦十七期。

溫馨提示

歡迎北大老師、同學踴躍參加，也歡迎北京其他高校師生乃至社會各界關心天文學的朋友參加；

校外的朋友進入北大需要出示、登記身份證件，請您提前準備好，按照有關規定有序進出校園；

講座無需領票，直接前往會場即可；

會議室容量有限，座位先到先得，請保證講座過程中的安靜、禮貌和對演講者的尊重。