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isbn号码:9787504439420

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现代天体物理前沿探索 内容简介： 本书旨在为对现代天体物理学抱有浓厚兴趣的读者提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架。它摒弃了传统教科书中对基础物理概念的冗长回顾，直接切入当前宇宙学、恒星物理学、高能天体物理学以及系外行星科学等领域最前沿的研究课题和未解之谜。全书结构严谨，逻辑清晰，内容涵盖了从宇宙起源的精确量化到极端天体（如黑洞、中子星）内部结构模型的最新突破。 第一部分：宇宙学的精确量化与暗物质、暗能量的追寻 本部分深入探讨了自大爆炸以来的宇宙演化史，重点聚焦于普朗克卫星、斯隆数字巡天（SDSS）等大型观测项目提供的最新数据。我们详细剖析了宇宙微波背景辐射（CMB）的偏振结构，解析了其携带的早期宇宙信息，特别是关于暴胀模型检验的最新进展。 章节重点包括： $Lambda$CDM模型的局限性与修正引力理论： 传统冷暗物质（CDM）模型在描述星系尺度上的观测（如“矮星系之谜”）时出现的细微偏差，促使研究人员发展出更为复杂的暗物质粒子模型（如WIMPs、轴子）以及对广义相对论在宇宙学尺度上进行修正的尝试。本书将对比分析这些理论的观测约束。 暗能量的本质与状态方程： 介绍了当前对暗能量性质的探究，包括对宇宙加速膨胀的最新测量精度，并详细讨论了诸如卡罗尔的“稳定幽灵暗能量”等先进概念，以期理解驱动宇宙加速膨胀的实体性质。 引力波宇宙学： 随着LIGO/Virgo/KAGRA探测器灵敏度的提升，引力波事件（如双黑洞并合、中子星并合）已成为新的宇宙学探针。本书将探讨如何利用引力波信号来独立测量哈勃常数（$H_0$），并讨论“引力波闪光灯”在解决$H_0$张力问题中的潜力。 第二部分：恒星的生命周期与极端天体物理 本部分聚焦于恒星从诞生、演化到死亡的整个过程，尤其关注那些突破经典物理学描述边界的极端环境。 超新星与元素起源： 详细分析了Ia型和II型超新星的物理机制。特别是对核合成过程的最新数值模拟进行了探讨，揭示了铁、金、铂等重元素如何在超新星爆发和中子星并合事件中被快速合成（r-过程）。 黑洞与时空几何： 结合事件视界望远镜（EHT）的观测结果，本书对超大质量黑洞的吸积盘结构、喷流的形成机制进行了深入剖析。我们探讨了视界附近的时空弯曲特性，并讨论了信息悖论的最新理论进展。 中子星的物质状态方程： 中子星内部的物质密度超过原子核密度数倍，是检验强相互作用物理学的终极实验室。本书将介绍利用X射线脉冲星数据、快速射电暴（FRBs）的观测，以及对中子星质量-半径关系（$M-R$）的约束，来重建极端密度下的物质状态方程（EoS）。 第三部分：系外行星与宜居性搜索 系外行星研究已从发现阶段迈入特征化（Characterization）阶段。本书侧重于描述当前最先进的观测技术和理论建模。 下一代凌日观测与大气光谱分析： 详细介绍了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在系外行星大气分析中的关键作用。我们将解析如何通过透射光谱和亮温曲线，识别大气中的水蒸气、甲烷、二氧化碳等关键分子，并讨论寻找生物标志物（Biosignatures）的挑战与前景。 行星形成模型与动力学： 探讨了原行星盘中尘埃的集聚过程、气态巨行星的迁移理论（如“雪线”模型和“大摇摆”机制），以及潮汐力对近星宜居带行星演化的影响。 系内行星的宜居性定义： 超越传统的“宜居带”概念，本书讨论了更复杂的宜居性因素，包括行星磁场对恒星风的屏蔽作用、板构造活动对碳循环的调节作用，以及对“潮汐锁定”行星的潜在适应性生命形式的推测性研究。 第四部分：高能天体物理新现象与多信使天文学 本部分聚焦于宇宙中最剧烈、能量最高的事件，以及不同粒子和波段信号如何协同工作以揭示物理真相。 快速射电暴（FRBs）的起源探究： FRBs的非热辐射机制仍然是天体物理学的热点。本书系统梳理了目前主要的理论模型，包括磁星（Magnetar）模型、脉冲星的特殊状态、以及对非自然起源的排除性分析。 宇宙射线与中微子天文学： 结合IceCube、KM3NeT等深层探测器的数据，本书分析了超高能宇宙射线（UHECRs）的潜在源头——例如活跃星系核（AGN）或伽马射线暴（GRBs）。探讨了利用高能中微子作为“宇宙信使”来探测极端加速机制的潜力。 伽马射线暴（GRBs）的长期观测： 区分长暴和短暴的物理机制，重点分析了后期的余辉辐射如何揭示爆发源周围的环境密度和磁场结构。 本书力求以严谨的科学态度，呈现当代天体物理学界正在攻克的难题，并引导读者理解支撑这些前沿研究的数学和物理基础，适合高年级本科生、研究生以及专业研究人员参考。全书贯穿着对未来十年观测任务（如欧几里得卫星、下一代引力波探测器）的展望。

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