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向守平著 著

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出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312021701

商品编码：28738151597

包装：平装

出版时间：2008-11-01

基本信息

书名：天体物理概论

定价：56.00元

作者：向守平著

出版社：中国科学技术大学出版社

出版日期：2008-11-01

ISBN：9787312021701

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.499kg

编辑推荐

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本书的内容定位为介绍天文学和天体物理的基本概念和基本研究方法，所用到的物理知识主要是大学普通物理，本书注意把天文学和天体物理学发展史上的主要事件结合到课程内容之中介绍，使读者能够比较生动具体地了解人类对宇宙奥秘的艰苦探索过程。在侧重基础的同时，对一些前沿热门问题也进行了适当的介绍和讨论，读者可以根据自己感兴趣的程度对这些内容进行取舍。

内容提要

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本书的内容定位为介绍天文学和天体物理的基本概念和基本研究方法，所用到的物理知识主要是大学普通物理，本书注意把天文学和天体物理学发展史上的主要事件结合到课程内容之中介绍，使读者能够比较生动具体地了解人类对宇宙奥秘的艰苦探索过程。在侧重基础的同时，对一些前沿热门问题也进行了适当的介绍和讨论，读者可以根据自己感兴趣的程度对这些内容进行取舍。

目录

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章 绪论 1.1 天体物理学的研究对象 1.1.1 太阳系 1.1.2 恒星世界 1.1.3 星系和星系团 1.2 天体物理学的观测方法简介 1.2.1 地面观测 1.2.2 空间望远镜 1.2.3 空间飞船考察第2章 基本天体物理量及其测量 2.1 星等 2.1.1 视星等 2.1.2 星等 2.1.3 光度 2.2 温度 2.2.1 色指数与色温度 2.2.2 有效温度 2.3 光谱型 2.3.1 天体光谱研究的开始与发展 2.3.2 恒星光谱的分类 2.3.3 不同光谱型谱线特征的成因 2.4 赫罗图 2.5 变星 2.5.1 脉动变星 2.5.2 爆发变星 2.6 天体距离的测定 2.7 恒星质量的测定 2.7.1 双星系统 2.7.2 质光关系 2.7.3 位力定理 2.8 恒星的年龄第3章 恒星的形成与演化 3.1 恒星的形成阶段 3.1.1 星云坍缩的条件与金斯判据 3.1.2 星云的快速收缩过程 3.1.3 星云的慢收缩过程——原恒星阶段 3.2 主序星阶段 3.3 恒星结构的基本方程 3.4 积分定理(位力定理) 3.5 主序后的演化 3.5.1 小质量恒星的演化1M8M. 3.6 超新星 3.6.1 Ⅰa型超新星 3.6.2 Ⅱ型超新星 3.6.3 中微子及其探测 3.6.4 中微子的未解之谜 3.6.5 超新星遗迹 3.7 密近双星的演化 3.7.1 洛希等势面 3.7.2 密近双星的演化 3.7.3 几种典型的终演化结果 3.8 引力波辐射第4章 致密星 4.1 白矮星 4.1.1 白矮星的质量上限——钱德拉塞卡极限 4.1.2 白矮星的结构与冷却 4.2 中子星 4.2.1 中子星的结构 4.2.2 中子星的自转与磁场 4.3 脉冲星 4.3.1 脉冲星的发现——一个期待了30多年的结果 4.3.2 脉冲星的观测特征与理论模型 4.3.3 脉冲星的距离测量 4.3.4 有待进一步研究的问题 4.4 黑洞 4.4.1 引力半径与视界 4.4.2 引力红移与时钟变慢 4.4.3 宇宙飞船向黑洞下落的过程 4.4.4 克尔黑洞，彭罗斯过程和宇宙监察猜想 4.4.5 黑洞热力学简介 4.4.6 黑洞量子力学简介 4.4.7 搜寻黑洞 4.5 宇宙丁射线暴第5章 星际物质 5.1 星际物质的概况 5.2 中性氢区(HⅠ区)与射电21cm谱线 5.3 电离氢区(HⅡ区)与斯特龙根球 5.4 星际分子 5.4.1 星际分子的发现 5.4.2 星际分子的天体物理学意义 5.4.3 天体分子脉泽第6章 星系 6.1 星系的主要特征 6.1.1 形态与分类 6.1.2 星系质量的测定 6.1.3 旋涡星系和椭圆星系的“标准烛光” 6.1.4 银河系的主要特征 6.1.5 旋臂生成——密度波理论 6.2 活动星系与活动星系核 6.2.1 活动星系的主要观测特点 6.2.2 活动星系核(AGN)的统一模型 6.3 星系团和超星系团 6.3.1 星系的大尺度成团结构 6.3.2 星系的大尺度本动速度 6.3.3 星系团的X射线辐射 6.4 星系的形成与演化 6.4.1 单个星系的形成与演化概况 6.4.2 星系的相互作用与并合第7章 宇宙学简介 7.1 人类宇宙观的进化 7.2 宇宙的有限与无限 7.2.1 空间弯曲的观测效应 7.2.2 空间膨胀的观测效应——哈勃关系 7.2.3 时间有限的观测效应——视界 7.3 宇宙学的基本观测事实 7.3.1 大尺度上星系的分布 7.3.2 星系距离与红移之间的哈勃关系 7.3.3 宇宙微波背景辐射 7.3.4 元素丰度 7.3.5 宇宙的年龄 7.3.6 正反物质粒子数之比 7.3.7 光子数与重子数之比 7.4 几何宇宙学 7.4.1 宇宙学原理 7.4.2 三维常曲率空间与罗伯森一沃克度规 7.4.3 宇宙学红移 7.4.4 宇宙学视界 7.4.5 牛顿宇宙学 7.4.6 宇宙减速因子Qo 7.5 标准宇宙学模型 7.5.1 弗里德曼方程 7.5.2 宇宙的年龄 7.6 物理宇宙学——具有物质和辐射的宇宙 7.7 宇宙演化简史 7.7.1 时空创生 7.7.2 宇宙热历史概述 7.7.3 轻元素核合成 7.7.4 宇宙背景辐射 7.7.5 星系和宇宙大尺度结构的形成 7.8 几个重要的前沿课题 7.8.1 宇宙的暴胀 7.8.2 宇宙中的暗物质 7.8.3 引力透镜 7.8.4 宇宙暗能量 7.8.5 宇宙学与物理世界的统一参考书目

作者介绍

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文摘

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序言

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浩瀚星辰间的探索：宇宙的奥秘与前沿研究 本书籍汇集了当代天体物理学领域最前沿的理论、观测成果与计算方法，旨在为读者构建一个全面、深入且富有洞察力的宇宙图景。我们不涉及基础的“概论”内容，而是直接聚焦于那些驱动现代科学发展的核心议题与突破性发现。 --- 第一章：极端环境下的光与物质——超新星遗迹与致密天体物理 本章深入探讨了宇宙中最剧烈能量释放事件的物理机制及其留下的深远影响。我们不再回顾恒星演化的基础，而是直击核心：高密度物质的量子力学行为与相对论效应的交织。 1.1 脉冲星的精细结构与计时学 聚焦于快速旋转的中子星，特别是毫秒脉冲星的稳定性和周期性扰动。详细分析了引力波对脉冲星阵列计时信号的微小影响（如PPTA项目），以及利用这些高精度时钟来探测超低频引力波背景的最新尝试。讨论了中子星内部状态方程（EOS）在最大质量限制下的约束，引入了核物理模型（如夸克物质、超流体/超导体相变）对观测到的非Keplerian自转曲线的影响。特别关注了磁层中的能量耗散机制，包括非线性电磁场相互作用如何驱动高能粒子喷流的形成。 1.2 X射线双星与吸积盘的非线性动力学 超越经典的Shakura-Sunyaev吸积盘模型，本章着重于活动星系核（AGN）和X射线双星系统中，极端磁场对物质输运的影响。分析了光致电离不稳定性和磁通量冻结效应如何导致高能喷流（Jets）的启动和准周期振荡（QPOs）的产生。引入了最新的蒙特卡洛辐射传输代码，模拟了吸积盘冕层（Corona）与外盘之间的能量交换，并结合Gaia数据，对双星系统的运动学进行高精度解耦，以期确定黑洞的真实质量和自旋参数。 1.3 超新星爆发的几何与核合成 本章侧重于Ia型和II型超新星爆发的末端过程。对于Ia型，探讨了双白矮星并合（Double Degenerate）路径的详细数值模拟，特别是引发热核爆炸的初始条件敏感性。对于II型，则关注核心坍缩的最后0.1秒内，中微子驱动的激波反弹机制。利用最新光谱数据，分析了$ u$-driven 机制产生的快中子捕获过程（r-process）的效率，并将其与GW170817事件所揭示的千新星（Kilonova）事件的元素丰度图谱进行对比，探讨了不同质量恒星死亡所贡献的宇宙重元素“配方”。 --- 第二章：广阔宇宙尺度的结构形成与暗物质的动态效应 本章跨越星系团到宇宙网的尺度，探讨在暗物质主导引力作用下，宇宙大尺度结构的演化路径，以及如何利用背景辐射作为探针。 2.1 暗物质模型的观测约束与粒子物理的交汇点 我们不满足于$Lambda$CDM模型的基本框架，而是深入探讨其局限性。本章详细分析了小尺度结构中的“缺失卫星问题”和“悬崖问题”，并介绍了弱相互作用大质量粒子（WIMPs）和轴子（Axion）等替代性暗物质候选者的最新直接和间接探测结果。重点阐述了利用星系际介质（IGM）的吸收光谱来限制热暗物质的质量范围，以及超精细结构测量对非最小耦合模型的排查。 2.2 星系团的动态平衡与非热组分 星系团作为宇宙中最大的引力束缚结构，其内部包含复杂的非热组分。本章集中分析了宇宙射线（Cosmic Rays）在星系团尺度上的加速机制，特别是通过弛豫效应（Relativistic Plasma Effects）来解释观测到的宽带非热X射线和$gamma$射线发射。讨论了星系团外围的热星系晕（Intracluster Medium, ICM）的熵梯度，以及这如何揭示早期的并合历史和激波加热过程。利用Sunyaev-Zel'dovich效应（SZ）对星系团质量函数进行精确标定时，如何修正由于电子非热压力导致的偏差。 2.3 宇宙微波背景（CMB）的极化与原初扰动 本章聚焦于CMB的更高阶信息——E模和B模极化。深入解析了B模极化与原初引力波（Primordial Gravitational Waves）信号的关联，探讨了BICEP/Keck阵列和未来CMB-S4实验对张量-标量比（$r$值）的灵敏度提升目标。此外，详细阐述了可观测宇宙的视界问题与暴胀理论的现代修正模型，包括多场暴胀和混沌暴胀，以及它们在原初谱指数的微小偏离上留下的印记。 --- 第三章：引力波天文学的下一代观测与多信使物理学 本章完全建立在引力波探测成熟的基础之上，探讨如何整合电磁波、中微子和引力波数据，开启天体物理学的“全频谱”时代。 3.1 第三代引力波探测器的灵敏度展望与目标源 超越LIGO/Virgo的当前探测范围，本章详细评估了Einstein Telescope (ET)、Cosmic Explorer (CE)以及LISA（激光干涉空间天线）的预期性能曲线。重点分析了LISA对超大质量黑洞（SMBH）并合事件的敏感区间，以及如何利用其低频信号来探测早期宇宙中原初黑洞的形成信号。讨论了在这些新探测器灵敏度下，如何区分不同类型的致密星体并合（如黑洞-中子星与双中子星）的特征波形。 3.2 多信使源的辐射机制与时空同步 以GW170817为蓝本，本章致力于解构从引力波信号触发到电磁波（$gamma$射线暴、千新星）观测的时间延迟和角度依赖性。深入分析了从磁化喷流模型到快速射电暴（FRBs）的潜在联系。讨论了如何利用精确的引力波定位，在毫秒到小时的时间尺度内，对目标源进行多波段电磁波猎捕，从而建立跨越数十个数量级的能量谱。特别强调了中微子在识别爆发源的内在物理过程（如中微子冷却与加速机制）中的关键作用。 3.3 黑洞阴影与视界边界的精细测量 结合事件视界望远镜（EHT）对M87和人马座A的成像结果，本章侧重于测量黑洞阴影的几何形状与相对论光线弯曲效应的精确匹配度。探讨了如何利用观测到的光子环的强度分布来推断吸积盘中电子的相对论性速度分布，以及磁场拓扑结构对阴影形状的微小扭曲。讨论了对非标准黑洞模型（如毛绒球、虫洞）的约束，试图在极限引力场中寻找偏离广义相对论的信号。 --- 本书的受众是已经掌握了基础物理和经典天体物理概念的研究人员、高年级本科生和研究生。它侧重于提供前沿研究的理论框架、最新的观测校准与未来实验的性能预测，是深入理解现代天体物理复杂性的进阶读物。

评分☆☆☆☆☆

对于工具书而言，索引和附录的质量是衡量其专业程度的重要标准。这本书在这方面做得尤为出色。我翻阅了它后面的术语对照表和符号说明，发现制作得非常详尽且准确。每当遇到一个陌生的专业名词或公式中的希腊字母时，查阅起来都极为方便快捷，极大地提升了我的学习效率。此外，书后引用的参考文献列表也非常丰富和权威，为那些想要进一步深挖某个特定领域的研究者提供了清晰的导航。可以说，这本书不仅仅是一本教材，它更像是一位随时待命的、知识渊博的研究伙伴，它的细节之处无不体现出作者对读者学习体验的深切关怀和对学术严谨性的不懈追求。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

深入阅读后，我发现这本书的知识覆盖面广得令人吃惊。它绝不是那种只停留在表面概念的科普读物，而是真正深入到了现代天体物理学的核心领域。从基础的恒星演化、星系结构，到前沿的暗物质、暗能量的探测与理论模型，都有详尽而系统的论述。更难得的是，它没有固步自封于已有的知识，而是经常穿插最新的科研进展和尚未解决的重大问题，这让我时刻保持着对学科前沿的好奇心。这种与时俱进的特点，使得这本书不仅适合入门者建立扎实的知识体系，对于已经有一定基础的读者来说，也是一本极好的查阅和更新知识库的工具书。它提供了一种宏大的视角，让我们能清晰地看到整个学科的来龙去脉和未来的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本著作时，我最惊喜的是它的叙事方式。它完全没有传统教材那种枯燥乏味的刻板印象，作者似乎是以一种非常亲切和富有激情的口吻，像一位经验丰富的老教授在为你娓娓道来宇宙的秘密。他懂得如何将那些晦涩难懂的物理概念，通过生动的比喻和精妙的类比，巧妙地植入读者的脑海。比如，在讲解引力透镜效应时，书中描绘的画面感极强，让人仿佛亲眼看到了光线是如何被大质量物体扭曲的。这种“讲故事”的方法，极大地降低了学习的门槛，让我这个非科班出身的爱好者也能跟上节奏，不再被那些复杂的数学公式吓跑。它成功地在严谨性与可读性之间找到了一个完美的平衡点，让阅读过程充满了发现的乐趣，而不是煎熬。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上那些星云的图案，一下子就把我带入了浩瀚的宇宙之中。拿到手的时候就感觉分量十足，纸张的质感也相当不错，印刷清晰锐利，无论是文字排版还是图表的呈现，都显得非常专业和用心。我特别喜欢它在插图和照片上的选择，那些哈勃望远镜传回的震撼图像，被高质量地复制在了书页上，每一次翻阅都像是一次视觉的盛宴。而且，这本书的版式设计得很人性化，即使是复杂的公式和图解，也能让人一目了然，这对于初学者来说简直太友好了，不会因为排版混乱而产生畏难情绪。这本书的实体书体验，绝对配得上“典藏”二字，放在书架上，光是看着就觉得心满意足，它不仅仅是一本知识的载体，更像是一件艺术品，时刻提醒着我探索未知的魅力。