相信所有的同学在从小到大的记忆里，总有一两部让人记忆深刻的关于太空的想象。《星际穿越》、《地心引力》、《星球大战》、《流浪地球》、《银河补习班》......

无论你脑海里的样子如何，那片星空的奥秘一直让一代代的人去探索，去追寻，更有科研爱好者、科学家终其一生奉献给这门学问。

过去也有很多热爱天文学、物理学和求知欲爆棚的小伙伴私信学姐，希望能学到一个很酷的科研，什么天体物理啊，什么宇宙学啊~blablabla......

有梦想一定要支持，但我们先要明白这些知识都是什么意思？我们为什么喜欢？研究方向和意义又再哪里，今天，就来揭秘！

开启天体物理和宇宙学

我们先来说说啥是天体物理？

天体物理学是物理学和天文学的一个分支，属应用物理学范畴。它研究天空物体的性质及它们的相互作用。天空物体包括星，星系，行星，外部行星，宇宙的整体。

物理用全部电磁谱作为手段研究发光性质。并研究天体的密度和温度及化学成分等。天体物理研究的范围很广，要应用许多物理原理，包括：力学，电磁学，统计力学，热力学和量子力学，相对论，核和核子物理，原子和分子物理。

那宇宙学又是什么呢？其实宇宙学（cosmology），就是从整体的角度来研究宇宙的结构和演化的天文学分支学科。

自古宇宙的结构就是人们关注的对象，历史上曾出现过各种各样的宇宙学说。中国的如浑天说、盖天说和宣夜说。其他国家的如古希腊阿利斯塔克的日心说、统治中世纪欧洲1000多年的地心说、16世纪波兰哥白尼的日心说等。

牛顿力学创立以后，建立了经典宇宙学。到了20世纪，在大量天文观测资料和现代物理学的基础上产生了现代宇宙学。

好了，掌握了基本概念后，你也算一只脚迈入了天文圈的世界了。在这个庞大的是知识体系里，我们只攫取一颗闪亮的星来学习，看看关于星系的那些事。

星系都有什么类型？

那什么是星系？星系又有哪些类型呢？

星系，别称宇宙岛，源自于希腊语的γαλαξίας (galaxias)。广义上星系指无数的恒星系(包括恒星的自体)、尘埃(如星云等)组成的运行系统。参考银河系，它是一个包含恒星、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质，并且受到重力束缚的大星系。

典型的星系，从只有数千万颗恒星的矮星系到上兆颗恒星的椭圆星系都有，全都环绕着质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星际物质之外，大部分的星系都有数量庞大的多星系统、星团以及各种不同的星云。

星系主要分成四类：椭圆星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系。

椭圆星系：这些星系，不论视线的角度是如何，都有着椭圆形的外观。她们看似没有任何的结构，而且相对来说星际物质的成分也很少。大部分的星系都是椭圆星系，许多椭圆星系相信是经由星系的交互作用，碰撞或是合并，产生的。

漩涡星系：漩涡星系（Spiral Galaxy）是由大量气体、尘埃和又热又亮的恒星所形成的，有旋臂结构的扁平状星系，是观测到的数量最多、外形最美丽的一种星系。这个扭曲的螺旋星系是与另一个星系碰撞的结果，而另一个星系完全被吸收掉了，这种过程通常需要耗费数百万年的时间。

棒旋星系：棒旋星系在运动方面的特征是:核心常为一个大质量的快速旋转体,运动状态和空间结构复杂，棒状结构内部和附近的气体和恒星都有非圆周运动； 星系盘在星系的外部似乎居主要地位, 占星系质量的很大一部分。

不规则星系：不规则星系是指外形不规则，没有明显的核和旋臂，没有盘状对称结构或者看不出有旋转对称性的星系。

为何要探究星系？

2019年诺贝尔物理学奖花落三位天体物理学家，以表彰他们帮助人类更加深入地了解宇宙演化，探索系外行星世界，突破了人类对宇宙的认知边界。

近些年来，随着大量的观测数据变得可用，理论模型与超级计算机模拟逐步结合，宇宙学和星系形成研究正在迎来黄金时代。

星系形成模拟在宇宙学研究中扮演着至关重要的角色。使用计算机模拟技术，可以在超级计算机上模拟出宇宙的演进过程。

堪称当今世界上最为详细的星系形成模拟之一的“揭示计划”（IllustrisProject）成功地模拟出了宇宙中超过40000个星系。模拟结果与实际宇宙观测情况存在惊人一致。

一代代的天文人都在为发现这个世界而努力着。历史的接力棒现在给到你的手上，这是一项具有创新精神和挑战的项目，接轨世界前沿星系模拟理论和技术。

同学，如果你愿意接受这项有趣的挑战，你可以在项目主导师（“揭示计划”的首席科学家和主要设计者）的指导下，完成星系模拟。

天体物理：模拟星系形成

项目内容包括计算天体物理、宇宙学、星系物理、星系形成模拟方法等理论知识与案例实战。学生将通过项目了解前沿星系形成理论、星系模拟理论和编码，完成星系形成模拟。学生将在课程结束时提交项目报告，进行成果展示。

项目导师 ▽

Mark Vogelsberge

Mark导师为理论天体物理学家，现任麻省理工学院（MIT）物理系终身教授，曾获素有“诺贝尔风向标”美誉的美国斯隆研究奖（Sloan Research Fellowship）、国际天文和天体物理界最具声望的博士后奖励Hubble Fellow，以及哈佛-史密松天体物理中心博士后研究奖金。

Mark导师的主要研究兴趣包括星系结构和形成、暗物质物理和大规模流体动力学模拟。他是迄今为止最详细的星系形成模拟之一揭示计划（Illustrate Program）的主要设计者。

导师来自我们熟悉的麻省理工学院（MIT），这是一所创立于1861年，是世界著名私立研究型大学，在应用科学、理工方向享有盛誉。

在2020年U.S.News世界大学排名综排位列第2、物理学专排蝉联第一。学校孕育了90位诺贝尔奖得主、59位美国国家科学奖章获得者，以及75位麦克阿瑟奖获得者。

课程大纲 ▽

适合学生 ▽

年龄阶段：优秀高中生/大学生；

专业&感兴趣方向：物理、天文、数学等理科专业或者未来希望修读相关专业的学生；对宇宙、天体物理充满热忱的学生；希望体验美国名校教学模式的学生。

语言要求：托福80分/雅思6.0以上（建议）；

技能要求：希望体验美国顶尖名校教学模式的学生；具备微积分、数值方法、概率论、古典力学知识学生优先。