在接下来的130亿年中，宇宙经历了以下关键演化：
恒星演化：小质量恒星（如太阳）通过核聚变将氢转化为氦，最终演化为白矮星；大质量恒星以超新星爆发结束生命，抛射重元素（如碳、氧、铁）并形成中子星或黑洞。
星系形成：暗物质晕（由暗物质主导的引力势阱）吸引普通物质（气体、恒星），形成螺旋星系（如银河系）、椭圆星系（如M87）等不同类型。
星系团与超星系团：星系通过引力相互吸引，形成更大的结构（如室女座超星系团，包含约100个星系团）。
宇宙加速膨胀：约60亿年前，暗能量（一种具有负压强的神秘能量）的主导作用超过物质，宇宙膨胀速率开始加速（由Ia型超新星观测证实）。
第三章 可观测宇宙的天体图谱：从微观粒子到宇宙结构
可观测宇宙中包含约2万亿个星系，每个星系平均有1000亿至1万亿颗恒星。这些天体根据物理性质和形态可分为多个层次，共同构成复杂的宇宙结构网络。
3.1 行星：宇宙的基本能量单元（与恒星的对比）
行星是围绕恒星运行的天体，自身不发光（除褐矮星外），通过反射恒星的光被观测到。太阳系内的八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）是研究行星的“实验室”，而系外行星的发现则拓展了我们对行星系统的认知。
类地行星（岩石行星）：如地球、火星，主要由硅酸盐岩石和金属核心组成，密度高（地球密度5.5g/cm3），体积小（直径约1.2万～1.5万公里）。
类木行星（气态巨行星）：如木星、土星，主要由氢、氦组成，没有明确的固体表面，密度低（木星密度1.33g/cm3），体积大（木星直径约14万公里）。
冰巨星：如天王星、海王星，含有大量水、氨、甲烷等冰物质，介于类地行星与类木行星之间。
系外行星的发现始于1995年（飞马座51b），目前已发现超过5000颗。其中，TRAPPIST-1系统拥有7颗类地行星，3颗位于宜居带内，是寻找外星生命的重要目标。
3.2 恒星：宇宙的核反应工厂
恒星是可观测宇宙中最基本的天体，其核心通过核聚变将轻元素转化为重元素，释放能量。恒星的演化由其质量决定：
小质量恒星（M＜0.5M_☉）：寿命长达数万亿年（远超当前宇宙年龄），最终缓慢冷却为黑矮星（目前尚未观测到，因宇宙年龄不足）。
中等质量恒星（0.5M_☉≤M≤8M_☉）：如太阳，主序阶段约100亿年，最终抛射外层形成行星状星云，核心坍缩为白矮星（由电子简并压支撑）。
大质量恒星（M＞8M_☉）：主序阶段仅数百万至数千万年，核心依次进行氢→氦→碳→氧→硅→铁的聚变（铁聚变吸热，无法释放能量），最终核心坍缩引发Ⅱ型超新星爆发，外层物质被抛射，核心形成中子星（由中子简并压支撑）或黑洞（无简并压支撑，引力无限坍缩）。
3.3 致密天体：恒星死亡的“墓碑”
当大质量恒星耗尽核燃料，其核心会在引力作用下坍缩，形成致密天体：
白矮星：质量与太阳相当（约1.4M_☉以下，钱德拉塞卡极限），直径仅约1万公里（地球大小），密度高达10^9kg/m3（1吨/立方厘米）。天狼星B（天狼星A的伴星）是最着名的白矮星，其轨道运动帮助验证了广义相对论（1915年爱因斯坦通过其引力红移现象首次验证）。
中子星：质量约1.4～3M_☉（奥本海默-沃尔科夫极限），直径仅约20公里，密度高达10^{17}kg/m3（原子核密度）。中子星的自转极快（如蟹状星云脉冲星，自转周期33毫秒），磁轴与自转轴不重合时，会释放周期性电磁脉冲（射电、X射线、γ射线），成为研究中子星物理的“灯塔”。
黑洞：质量超过3M_☉的天体，引力强大到连光都无法逃脱。黑洞的边界称为“事件视界”，其半径（史瓦西半径）r_s=2GM/c^2。例如，太阳若坍缩为黑洞，史瓦西半径仅约3公里；银河系中心的超大质量黑洞人马座A（Sgr A）质量约430万倍太阳质量，事件视界半径约1200万公里（约0.08天文单位）。
3.4 星系：恒星的“宇宙城市”
星系是由恒星、星际气体、尘埃和暗物质组成的巨大系统，直径从数千光年（矮星系）到数十万光年（椭圆星系）不等。根据形态，星系可分为三类：
螺旋星系（如银河系、仙女座星系M31）：具有旋转的盘状结构，包含旋臂（恒星形成活跃区）、核球（中央密集恒星区）和晕（暗物质与稀疏恒星分布）。银河系的直径约10万光年，包含约2000亿颗恒星，太阳位于距银心约2.6万光年的猎户臂。
本小章还未完，请点击下一页继续阅读后面精彩内容！