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q0=1/2 55
二、Ω0＞1或q0＞1/2 56
三、Ω0＜1或q0＜1/2 57
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
4.4 Gunn-Peterson检测 96
4.5 暗物质 98
4.6 星际介质 101
4.7 Ωm的测定和Ω∧ 105
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、∧的影响Ω∧ 108
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q0 116
5.3 用星系计数测定q0 118
5.4 通过角大小测定q0 122
5.5 q0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COBE 129
6.3 宇宙背景辐射的涨落和Sachs-Wolfe效应 133
6.4 Sunyaev-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
6.6 WMAP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、BL Lac天体 197
二、N星系 200
二、LINER 201
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
8.9 Lyα线丛 209
一、Lyα线丛的统计分布 210
二、饱和线和系限 211
三、Lyα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
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 283
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