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出版者:

作者:Reilly, Rick

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:$ 22.54

装帧:

isbn号码:9781441740168

丛书系列:

图书标签:

• 科幻
• 太空歌剧
• 冒险
• 星际旅行
• 未来科技
• 人工智能
• 探索
• 神秘
• 宇宙
• 生存

《失落的星轨：天体物理学前沿探索》 内容简介 本书是一部深入探讨当代天体物理学最前沿课题的综合性学术著作。它并非聚焦于任何单一的、已确定的知识体系，而是致力于梳理和剖析那些尚处于理论构建、观测验证或激烈争论中的关键领域，旨在为读者勾勒出宇宙图景中那些“缺失的环节”的可能轮廓。 第一部分：暗物质与暗能量的边界之谜 本部分将对宇宙学中两大核心难题——暗物质和暗能量——进行详尽的审视。我们将从标准的ΛCDM模型出发，深入剖析当前观测数据（如宇宙微波背景辐射、星系大尺度结构和超新星光度测量）对这两种神秘组分的约束。 暗物质的形态学探索： 我们将详细讨论WIMP（弱相互作用重粒子）、轴子、以及各种修正引力理论（如MOND）之间的竞争与互补。书中将重点分析地下直接探测实验（如XENONnT、LZ）的最新零结果对粒子物理参数空间的影响，以及间接探测（如费米伽马射线望远镜和AMS-02）在银河系中心可能存在的信号的重新评估。此外，对“冷”暗物质模型面临的挑战，如“缺失的卫星星系问题”和“拟序问题”，也将进行深入的批判性讨论，并介绍温和暗物质（Warm Dark Matter）和模糊暗物质（Fuzzy Dark Matter）的理论优势。 暗能量的动力学驱动： 摆脱宇宙学常数（Λ）的束缚，本书将详述标量场驱动模型（如Quintessence和K-essence）的构建及其对宇宙演化历史的影响。我们将着重探讨未来的超新星巡天（如Vera C. Rubin天文台）和弱引力透镜项目（如DESI、Euclid）如何精确测量动态暗能量的演化参数$w(z)$，以期确定它是否偏离常数-1的值。对真空能密度的量子场论解释及其与引力理论的耦合问题，也将作为理论物理学的交叉点被深入探讨。 第二部分：极端天体物理事件的动态学 本部分聚焦于宇宙中最剧烈、能量最高的过程，这些过程往往是检验广义相对论和极端物质状态的天然实验室。 引力波天文学的“未解之谜”： 尽管LIGO/Virgo/KAGRA的成功已经开启了多信使天文学时代，但仍然存在诸多疑问。我们不会重复已发现的事件分析，而是将重点放在那些尚未被明确观测到的信号或引发理论争论的异常信号上：例如，双中子星并合（BNS）后形成的超大质量天体（如超大质量夸克星或超大质量黑洞）的命运；由暗物质粒子（如轴子）驱动的早期宇宙中黑洞的形成机制；以及对高频引力波信号（如宇宙弦的振荡或早期宇宙的相变）的灵敏度极限探索。 超大质量黑洞的“喂食”与“熄灭”： 我们将剖析活动星系核（AGN）反馈机制的复杂性。这包括星系团尺度上何种机制（如射电喷流或热风）能有效地抑制星系中央星系（BCG）的冷却和恒星形成，以及如何精确量化这种反馈的能量效率。针对夸克星、中子星的磁化效应（磁星）及其对快速射电暴（FRB）起源的潜在作用，本书提供了不同模型间的定量比较，尤其关注那些能解释FRB时间尺度和色散关系的机制。 第三部分：早期宇宙的量子引力残留 本部分将目光投向宇宙的“创世瞬间”，探讨大爆炸奇点及其后的暴胀时期留下的印记。 暴胀理论的精细调谐与替代方案： 我们将批判性地审视标准的单场暴胀模型，探讨其对初始条件的敏感性（宇宙学“平坦性问题”的再讨论）。书中将详述多场暴胀、周斯（Hawsing）启动模型，以及非最小耦合标量场模型在如何影响原初引力波谱（张量-标量比 $r$）和原初非高斯性参数 $f_{NL}$ 上的差异。观测上，我们将侧重于下一代CMB偏振实验（如CMB-S4）对$B$模式的搜索，以及这些数据将如何排除或巩固当前的暴胀模型。 奇点以外的宇宙起源： 对量子引力效应主导的宇宙学前沿猜想进行介绍，包括循环宇宙模型（Cyclic Models）和火劫（Ekpyrotic）模型，这些模型试图避免标准的奇点问题。我们将分析这些模型在预测未来宇宙演化（如新的膨胀阶段或碰撞事件）上的可观测差异，以及它们在解决熵增问题上的优势与挑战。 第四部分：星系形成中的“看不见的结构” 本部分关注星系演化的细节，特别是在低质量和高红移宇宙中，当前模拟与观测之间存在的鸿沟。 低质量星系与矮星系的演化难题： 针对暗物质晕中恒星形成效率低下的问题，我们将探讨“星系形成屏障”（Stellar Formation Barrier）。这包括对早期恒星形成（第三星族星/Population III stars）的理论模拟及其在JWST深场图像中寻找的间接证据。如何区分由早期重元素丰度不足导致的恒星形成抑制，还是由早期黑洞或AGN爆发驱动的宇宙学“再电离”过程的影响，是本章的核心议题。 星系际介质（IGM）的“电离壁垒”： 宇宙再电离时期（Epoch of Reionization, EoR）是现代天文学的另一个前沿。本书将详细介绍21厘米辐射观测的复杂性，特别是如何从背景噪音中提取出$z sim 6-15$的信号。我们将分析哪些天体（如超亮星系、低质量AGN或中等质量黑洞）才是最终“点亮”宇宙的主要能源，并探讨星系际介质在电离前后的热力学和化学状态演变。 《失落的星轨》旨在引导读者超越教科书的知识范畴，直面当代天体物理学中最具挑战性、最需要突破的领域。它强调了理论模型构建与下一代精密观测技术之间的必要耦合，是一本面向专业研究人员、高年级本科生及对宇宙本质有深切好奇心的读者的重要参考书。

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