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结课报告恒星天文学恒星天文学是研究恒星、星际物质和各种恒星集团的分布和运动特性的天文学分支学科。由于恒星为数众多，恒星天文学不能采用讨论单个恒星的办法，而主要借助于统计分析和数学方法来进行研究。恒星天文学的资料取自天体测量学、天体物理学和射电天文学获得的各种数据，包括恒星的视差、位置、自行、星等、色指数、光谱型、光度级和视向速度等。恒星天文学作为一门学科是由老赫歇耳通过对恒星的大量观测和研究开始的。 1783年他首次通过分析恒星的自行发现了太阳在空间的运动，并定出了运动的速度和向点。小赫歇耳继承和发展了其父开创的事业，在恒星计数、双星观测和编制星团和星云表方面进行了大量的工作。 1837年斯特鲁维等测定了恒星的三角视差，从此便开始了测定恒星距离的工作。1887年斯特鲁维从对恒星自行的分析中，估计了银河系自转的角速度。十九世纪中叶天体物理学开始建立后，恒星光谱分析为恒星天文学提供了重要资料。 1907年史瓦西提出恒星本动速度椭球分布理论，开创了星系动力学。1912年，勒维特发现造父变星的周光关系，成为测定遥远星团的距离的有力武器。由此，人们才对银河系的整体图像，以及太阳在银河系中的地位，有了比较正确的认识。 19051913年，赫茨普龙和罗素创制了赫罗图，对了解恒星的演化和推求其距离提供了有力的手段。1918年，沙普利分析了当时已知的100 个球状星团的视分布，并用周光关系估算出它们的距离，得出了银河系是一个庞大的透镜形天体系统和太阳不居于中心的正确结论。 1927年，荷兰的奥尔特根据观测到的运动数据证实了银河系自转。此外，银河系次系、星族、星协概念的建立和证实，对变星和星团、星云的研究和探讨恒星系统的结构作出了重要的贡献。 赫歇耳（17381822 年）可以称得上是最杰出的天文学家之一。人们一提到他，就立刻想起发现天王星的事，实际上，他最重要的工作和成就是在恒星天文学方面。赫歇耳一般都是用自己制造的望远镜进行观测，太阳系第七大行星天王星，就是他在自己家中的花园内作巡天观测时发现的。1781 年8 月13 日，他用一架口径16 厘米、焦距2 米的望远镜作观测的时候，在双子座里看到了一个陌生的天体。他起先以为是颗彗星，可是用偏心率较大的椭圆或抛物线去表示它的轨道，却总是不成功。最后终于觉悟到它的轨道比较接近于圆，该是颗行星，距离比那时知道的最远行星土星还要远一些。自古以来，人们认为只有6 颗行星，望远镜发明也已经100 多年了，但从没有听说有新行星的事。一些人曾怀疑过土星以外赫歇耳是否还会有什么新的天体，但是一旦要把太阳系范围真的予以扩大，保守的习惯势力有时会显得难以克服。新行星的发现终究是事实，事实胜于雄辩，人们最终承认它是太阳系行星队伍中的新成员，它后来被命名为天王星。赫歇耳从1773 年开始着手磨制自己所需要的望远镜。多次失败之后，1774 年，他终于制造成功第一架望远镜，焦距1.52 米，后来又制造了焦距 2 米、3 米乃至6 米的望远镜，口径也越来越大。1789 年，赫歇耳磨制了生平制造的最大一架望远镜，口径1.22 米，焦距12 米。在启用的第二天，即1789 年8 月28 日，他就发现了现在称之为土卫二的卫星，三个星期后又发现土卫一。而在这之前的1787 年，他已经发现了天王卫三和天王卫四。1783 年，在分析了7 颗恒星的自行之后，他发现太阳带着太阳系全体，有着向武仙座方向的空间运动，即所谓的太阳向点运动，在研究更多恒星自行的基础上，他把太阳向点相当精确地定在武仙座星附近。赫歇耳是第一个研究银河系真实形状的人，他用统计恒星数目的简单方法，大体上确定银河系形状呈扁平状圆盘。他还想进一步测定银河系的大小，因为在当时对恒星的距离还一无所知，银河系的真实大小自然也无法测定。赫歇耳在双星研究方面做了大量工作，证明大多数双星是物理双星，双星中的两颗子星之间存在着物理上的联系，证明万有引力定律同样适用于双星系统。1782 年、1784 年和1821 年，他先后编制了3 个双星和聚星表，其中有好几百对双星是他发现的。在数十年的观测中，赫歇耳还发现好几百个新的星团和星云，编成了包括2500 个星团和星云的大型星表。他还根据对星云形态的研究企图对星云进行分类和找出它们之间的过渡序列，虽然这种思路和做法是错误的，但对人们有很大的启迪作用，引起人们对研究恒星起源问题的重视。赫歇耳在恒星研究方面的一些工作具有开拓性，他被看做是恒星天文学的创始人，有人称他为“恒星天文学之父”。1821 年，他被委任为英国皇家天文学会的第一任会长，第二年8 月去世。 射电天文学的发展为恒星天文学提供了一种有力工具。1951年，人们开始利用中性氢21厘米谱线研究银河系内中性氢云的分布。1952年证实银河系的旋臂结构； 1958 年发现银河系中心的复杂结构和银核中的爆发现象。 六十年代以来，相继发现几十种星际分子的射电辐射。这些用光学方法所未能得到的观测结果，对研究银河系自转、旋臂结构、银核和银晕都是非常宝贵的。 星系动力学从二十年代以来有很大的发展。1942年，林德布拉德提出了形成旋臂的“密度波”概念，以期克服旋涡星系的形成和维持旋臂的理论困难。1964年以来，林家翘等人发展了密度波理论，并且探讨星系激波形成恒星的理论。 现阶段的恒星天文学所研究的主要内容有：星系中物质的分布同星系旋转的关系；恒星速度弥散度的规律；恒星系统的引力稳定性；球状星团和星系的动力学结构和演化以及星系动力学中“第三积分”（即除能量和角动量两个积分外） 是否存在的问题等。对这些问题的研究都已取得一定程度的进展。此外，人们推测在球状星团和星系团中可能存在大质量致密天体（黑洞），故以广义相对论为基础的强引力场星系动力学正在形成中。