The Impact of Large Scale Near-IR Sky Surveys pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Garzon, F. (EDT)/ Epchtein, N. (EDT)/ Omont, A. (EDT)/ Burton, B. (EDT)/ Persi, P. (EDT)

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:1997-2

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9780792344346

丛书系列:

图书标签:

• 天文学
• 近红外天文学
• 巡天望远镜
• 大型巡天
• 星系演化
• 恒星形成
• 宇宙学
• 数据分析
• 近红外辐射
• 天体物理学

《宇宙的微光：从射电波段到X射线探测的现代天文观测》 导言：穿越电磁波谱的宇宙探索 本书旨在为天文爱好者、初级研究人员以及对现代天文观测技术充满好奇的读者，提供一个全面而深入的指南，聚焦于除近红外波段之外，其他关键电磁波段在揭示宇宙奥秘中所扮演的角色。在过去的几十年里，天文学已经从单一的光学观测，发展成为一个多波段协同观测的综合科学。近红外（Near-IR）固然在穿透尘埃、研究年轻恒星形成区方面具有独特优势，但要构建一个完整的宇宙图景，我们必须将目光投向电磁波谱的其他区域——从低频的射电波到高能的伽马射线。 本书将系统地探讨射电、微波、光学可见光、紫外以及X射线和伽马射线波段的观测原理、主要科学目标、标志性仪器设备，以及这些观测如何共同塑造了我们对宇宙演化、星系形成、极端物理过程的理解。我们将深入解析每个波段的物理基础，以及如何处理和解释这些数据，为读者提供一个广阔的、多维度的宇宙视野。 --- 第一部分：低能端的探索——射电与微波宇宙 第一章：射电天文学的基石与广袤疆域 射电波段是电磁波谱中波长最长的部分，它为我们提供了观测宇宙中低温、高密度物质以及磁场结构的独特窗口。本章将首先介绍射电波的产生机制，如中性氢（H I）的21厘米谱线辐射、分子云中的转动能级跃迁，以及同步辐射（Synchrotron Radiation）。 我们将详细介绍射电望远镜的技术挑战与解决方案，重点剖析干涉测量（Interferometry）——特别是甚大阵（VLA）和更高分辨率的ALMA（虽然ALMA也延伸到毫米波段，但其核心技术与射电干涉密切相关）——如何通过合成孔径实现前所未有的角分辨率。 科学目标方面，本章将聚焦于： 1. 星系形成早期： 观测早期宇宙中星系和准星系形成时期的中性氢分布和速度场。 2. 星际介质（ISM）的研究： 绘制银河系内气体云的结构、运动和磁场拓扑，探究恒星形成的“原材料”。 3. 脉冲星的发现与研究： 脉冲星作为高精度宇宙时钟的潜力，以及它们如何被用于测试广义相对论和探测引力波（特别是低频引力波）。 第二章：微波背景与宇宙学的里程碑 微波波段的研究，在很大程度上是由对宇宙微波背景辐射（CMB）的探测所定义的。本章将深入探讨CMB的物理起源——它是大爆炸遗留下的“余晖”。我们将详细介绍CMB的各向异性（Anisotropy）测量，以及这些微小温差（如$Delta T/T sim 10^{-5}$）如何编码了宇宙的几何形状、物质密度参数（重子和暗物质）以及暴胀理论的证据。 重点仪器将包括COBE、WMAP和普朗克（Planck）卫星，分析它们对哈勃常数、宇宙年龄以及暗能量性质的精确约束。此外，本章也将触及CMB在前景剥离方面的复杂性，如银河系自身的辐射污染。 --- 第二部分：可见光与紫外——恒星、星系与早期电离 第三章：光学天文学的经典与革新 光学波段（可见光）仍是天文学的基石。本章将回顾经典光学观测对恒星演化理论（如赫罗图的建立）的贡献，并转向现代大规模巡天项目。 重点讨论内容包括： 1. 大气光学与自适应光学（AO）： 克服地球大气湍流对高分辨率成像的限制，这是现代地面望远镜如Keck和VLT成功的关键技术。 2. 大规模星系巡天： 如斯隆数字巡天（SDSS）和暗能量巡天（DES）如何利用高精度测光和光谱学来绘制数百万个天体的三维空间分布，从而研究星系群集结构和宇宙大尺度结构。 3. 系外行星的凌日观测： 介绍开普勒（Kepler）和TESS任务如何利用光度计在可见光波段精确测量行星凌星时的亮度变化，从而确定行星的半径和轨道周期。 第四章：紫外波段：炽热的、稀薄的气体与星系演化的驱动力 紫外（UV）波段对应于温度在几千开尔文到几十万开尔文的物体发出的光，是研究年轻、大质量恒星、活动星系核（AGN）以及星际和星系间介质（IGM）电离状态的关键。 本章将着重介绍空间紫外观测的重要性，因为地球臭氧层会吸收绝大部分紫外光。我们将探讨哈勃空间望远镜（HST）在紫外波段的贡献，特别是： 1. 星际介质的吸收线光谱： 利用遥远类星体作为背光源，探测银河系及邻近星系外围气体云的化学成分和运动学。 2. 恒星形成率的精确测量： 大质量恒星是强烈的紫外辐射源，UV观测能更准确地估计局部宇宙的恒星形成活动。 3. 高温等离子体与AGN吸积盘： 研究活跃星系核中心黑洞周围吸积盘的热发射光谱，揭示吸积过程的物理特性。 --- 第三部分：高能天文学——极端物理的探针 第五章：X射线天文学：探索高能、高密度环境 X射线辐射通常由温度超过一百万开尔文的等离子体产生，是研究宇宙中最极端环境的必备工具。本章将解释X射线望远镜面临的独特挑战——由于X射线光子穿透力强，无法使用传统反射镜，因此必须依赖掠射角反射（Grazing Incidence Optics）。 我们将重点分析X射线观测揭示的宇宙结构： 1. 星系团的普适性： 利用钱德拉（Chandra）和XMM-牛顿卫星探测星系团中的高温弥散气体（占星系团重子物质的绝大部分），研究星系团的形成和演化过程中的能量注入（如超新星爆发和AGN反馈）。 2. 黑洞与中子星： 观测吸积盘在极端引力场下发出的特征X射线谱线（如铁线轮廓），并研究快速射电暴（FRBs）后的残留物。 3. 太阳系外X射线源： 探测恒星级黑洞双星系统中的物质落入过程，以及活动星系核的喷流。 第六章：伽马射线宇宙学：最高能量的信使 伽马射线是电磁波谱中能量最高的光子，来源于宇宙中最剧烈的事件，如超新星爆发的末期、脉冲星的加速机制、以及理论上可能存在的暗物质湮灭。 本章将聚焦于伽马射线暴（GRBs）的瞬态观测，这是宇宙中最强大的爆炸事件，它们为我们提供了关于早期宇宙中重元素丰度和恒星大质量死亡的线索。同时，我们将介绍费米（Fermi）伽马射线空间望远镜如何持续监测天球，寻找： 1. 活动星系核的非热辐射： 观测来自超大质量黑洞喷流的 TeV 级光子。 2. 寻找宇宙学中的“背景”： 试图分辨出银河系内源（如脉冲星风云）与银河系外源（如星系团）的伽马射线，并探索暗物质湮灭信号。 --- 结论：多波段协同观测的未来 本书的最后一部分将总结不同波段观测数据的融合与互补性。现代天文学不再是孤立的波段研究，而是多信使天文学的时代。例如，一个超新星的爆发可能在伽马射线波段产生初始闪光，随后在X射线波段显示出宿主星系气体被加热的迹象，在光学波段达到峰值亮度，并在射电波段留下余晖。 未来的展望将集中在下一代大型望远镜阵列，例如下一代射电阵列（SKA）和大型综合巡天望远镜（LSST/Vera Rubin Observatory）将如何利用其无与伦比的视场和灵敏度，结合现有X射线和伽马射线空间望远镜的数据，构建一个更加精确、更加动态的宇宙模型。本书旨在强调，只有跨越整个电磁波谱，我们才能真正理解宇宙的复杂性与宏伟。

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