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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Ghosh, Pranab

出品人:

页数:772

译者:

出版时间:2007-7

价格:£ 172.00

装帧:HRD

isbn号码:9789810247447

丛书系列:

图书标签:

脉冲星
旋转
吸积
天体物理学
高能天体物理学
X射线天文学
中子星
磁星
天文学
恒星演化

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具体描述

This book is an introduction to pulsars, a key area in high energy astrophysics with continuing potential for fundamental discoveries. Throughout the book runs the unifying thread of the evolutionary link between rotation-powered pulsars and accretion-powered pulsars - a milestone of modern astrophysics. Early textbooks on pulsars dealt almost entirely with rotation-powered ones, while accounts of pulsars in volumes on X-ray binaries focused almost exclusively on accretion-powered ones. This is the first textbook to treat these two kinds of pulsars simultaneously with equal importance, stressing the fact that both are rotating, magnetic neutron stars, operating under different conditions during different parts of their lives. It describes the observational properties of both kinds of pulsars, summarizes our physical understanding of these properties, and pays detailed attention to the physics of superdense matter which neutron stars are composed of, as well as to the superfluidity which is expected to occur in neutron stars. Evolution from rotation-power to accretion-power, and vice versa, are carefully described. The effects of the strong magnetic fields of neutron stars on themselves, their emission properties, and their environments are discussed, as are the origin and evolution of such magnetic fields. Also treated is the superbly accurate verification of Einstein's theory of general relativity through timing studies of binary pulsars, which led to the award of the Nobel Prize to Hulse and Taylor in 1993. On each topic, the book starts with simple, basic physical concepts, and builds up the exposition to the point where the latest and most exciting developments become accessible to the reader.

好的，这是一本关于天文学和天体物理学的图书简介，重点介绍了脉冲星、黑洞、星系演化等前沿领域，但并未提及您书名中的“旋转与吸积驱动的脉冲星”： --- 《宇宙深处的信使：中子星、黑洞与极端天体物理》引言：宇宙的极限实验室本书旨在为对现代天体物理学前沿领域抱有浓厚兴趣的读者提供一份详尽的指南。我们深入探索宇宙中最为极端、能量最高的物体——中子星和黑洞的物理性质、形成机制及其对周围环境的影响。这些天体是检验我们现有物理学理论（包括广义相对论和量子场论）的终极实验室，它们的行为揭示了物质在极端密度和引力场下所能达到的极限状态。通过梳理近年来的观测突破和理论模型的最新进展，本书勾勒出一幅生动而复杂的宇宙图景，其中充满了剧烈的能量释放、时空的扭曲以及物质的奇特转变。第一部分：中子星的奥秘——宇宙中最紧凑的物质中子星，这些由超新星爆发残骸形成的致密天体，代表了我们所能直接观测到的密度最高的物质形式。本部分首先追溯了它们从巨星核心坍缩到形成稳定天体的整个过程，详细阐述了引力坍缩的物理机制和不同类型的超新星爆发（特别是II型和Ib/Ic型）与中子星起源之间的紧密联系。 1.1 中子星的内部结构与物质方程：我们将详细剖析中子星的层次结构，从相对“稀疏”的固态外壳，到内部富含超流体的核心。核心的物理状态是当前天体物理学中最具争议和研究价值的课题之一。我们将审视目前提出的各种“物质状态方程”（EOS），探讨夸克物质、超流体、超导性等可能存在的奇异物态，以及这些状态如何影响中子星的质量-半径关系和冷却过程。 1.2 中子星的磁场与磁层动力学：中子星拥有宇宙中最强的磁场，其强度可达地球磁场的数万亿倍。本章将聚焦于这些极端磁场的起源、演化以及它们如何塑造中子星周围的环境。我们探讨了磁层中的粒子加速过程，这是许多高能辐射（如伽马射线暴和X射线辐射）的根本驱动力。特别关注了磁场拓扑结构的变化如何引发磁重联事件，释放出巨大的能量。 1.3 中子星的冷却与演化：中子星的温度会随着时间推移而逐渐降低。本部分系统地介绍了冷却理论，包括中微子冷却机制（如直接汤川过程、Urca过程）和光子辐射冷却。通过比较不同年龄中子星的观测温度，科学家能够推断其内部物理条件和演化历史。第二部分：黑洞的边界——时空尽头的引力陷阱黑洞是广义相对论预言的最极端解，是时空曲率无限大的区域。本部分着重探讨了黑洞的分类、性质以及它们在宇宙演化中的关键作用。 2.1 恒星级黑洞的形成与观测证据：我们详细回顾了恒星质量黑洞（通常由大质量恒星坍缩形成）的形成机制，并系统梳理了确凿的观测证据，主要基于X射线双星系统中的质量测量和引力波事件的探测。深入分析了黑洞吸积盘的结构、辐射特性（包括从软到硬的X射线谱）、喷流的形成与准周期震荡（QPOs）的物理起源。 2.2 超大质量黑洞与星系演化：位于星系中心的超大质量黑洞（SMBH）是理解星系形成与共同演化的核心要素。本章探讨了SMBH的观测方法（如Maser技术、Sgr A的视界成像），以及它们如何通过活动星系核（AGN）反馈机制，调节宿主星系的恒星形成率和气体冷却过程。我们将考察“共同演化”理论模型，即黑洞质量与宿主星系恒星速度弥散度之间的经验关系（如$M-sigma$关系）。 2.3 强引力场下的时空动力学：本部分专门讨论广义相对论在强引力场下的效应。重点分析了黑洞的特性——质量、角动量和电荷（无毛定理），以及事件视界的几何结构。同时，深入探讨了黑洞周围物质的潮汐效应、光线偏折和引力红移等现象，这些都是未来高精度观测任务需要验证的关键物理效应。第三部分：引力波天文学的黎明引力波的直接探测开启了“引力波天文学”这一全新的窗口，使我们能够聆听宇宙中最剧烈事件的声音。 3.1 引力波的产生与探测原理：详细阐述了双黑洞并合、黑洞与中子星并合等事件如何产生可探测的引力波信号。介绍了激光干涉引力波天文台（LIGO/Virgo/KAGRA）的探测原理、噪声抑制技术以及波形建模（波形模板库）的重要性。 3.2 多信使天文学的新篇章：引力波与电磁波的协同观测（多信使天文学）极大地丰富了我们对伽马射线暴、千新星等事件的理解。本章重点分析了GW170817等关键事件，这些事件提供了对重元素（如金和铂）快速R过程核合成的直接证据，并对中子星的性质（如潮汐形变参数）施加了严格的约束。第四部分：极端高能天体物理的前沿本部分聚焦于驱动宇宙中最强大能量释放的机制。 4.1 快速射电暴（FRBs）：快速射电暴作为一种突发性的、持续时间仅数毫秒的射电脉冲，其物理起源仍然是当前天体物理学的重大挑战。我们梳理了主要的理论模型，包括磁星活动、黑洞潮汐瓦解等，并分析了对FRBs进行电离度测量和磁场测量的潜力。 4.2 伽马射线暴（GRBs）的分类与模型：系统回顾了长、短伽马射线暴的观测特征，并深入探讨了它们与超新星（Ic型和双星中子星并合）的关联。重点讨论了“内禀熄灭模型”和“外部激波模型”在解释GRB能谱和光变曲线中的应用。结论：未解之谜与未来展望本书最后展望了未来十年天体物理学领域即将到来的重大突破，包括下一代引力波探测器（如LISA）对超大质量黑洞并合的观测，以及地面射电望远镜阵列对中子星和快速射电暴的更精确探查。这些努力必将进一步深化我们对宇宙极端物理的理解，并可能揭示出超越标准模型的新物理学现象。 --- 目标读者：本书适合具有大学物理或天文学基础的高年级本科生、研究生，以及对现代天体物理学有深入了解和兴趣的科研人员。阅读本书需要具备基础的经典物理学和狭义相对论知识。