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页数:151

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出版时间:2010-6

价格:28.00元

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isbn号码:9787114083327

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探秘星辰彼岸：当代天体物理前沿研究 本书聚焦于人类对宇宙深层次奥秘的探索，涵盖了21世纪以来天体物理学领域取得的重大突破和正在进行的前沿课题，旨在为天文爱好者、科研人员以及对宇宙充满好奇的读者提供一个全面而深入的认知框架。 --- 第一章：引力波天文学的黎明与回响 本章详细阐述了自2015年激光干涉引力波天文台（LIGO）首次探测到双黑洞并合事件以来，引力波天文学如何彻底颠覆我们观测宇宙的方式。我们将深入探讨： 1.1 双中子星并合与元素起源： 详细分析 GW170817 事件的里程碑意义，解释千新星（Kilonova）的辐射机制，以及这一发现如何最终证实了重元素（如金、铂）主要来源于快速中子捕获过程（r过程）。讨论当前对不同质量中子星的精确质量测量对核状态方程的限制。 1.2 黑洞的“隐秘世界”： 剖析 LIGO 和 Virgo 探测到的中等质量黑洞（IMBH）及其与其他类型黑洞的区分。探讨这些奇异合并事件对现有恒星演化模型的挑战，特别是关于恒星质量上限的修正。 1.3 探测新前沿——空间干涉： 介绍即将上线的激光干涉空间天线（LISA）的原理、设计目标及其将如何观测超大质量黑洞的合并事件，以及对早期宇宙引力波背景的探测潜力。 第二章：暗物质与暗能量的粒子视角 暗物质和暗能量构成了宇宙约95%的物质-能量密度，但其本质仍然是现代物理学最大的谜团。本章从粒子物理和宇宙学交叉的角度，探讨当前的主流模型和实验进展。 2.1 暗物质的粒子候选者： 细致梳理了弱相互作用大质量粒子（WIMP）的搜寻进展，包括地下直接探测实验（如 XENONnT、LZ）的灵敏度提升及其对 WIMP 模型的排除范围。同时，深入介绍超轻暗物质（如轴子）的间接探测方法，如 ADMX 实验的工作原理。 2.2 暗能量的本质： 探讨了描述暗能量的标准模型——宇宙学常数（$Lambda$）面临的精细调节问题。对比其他替代模型，如五维标量场理论（Quintessence）和修正引力理论（Modified Gravity），并分析未来任务（如 Euclid 望远镜、暗能量巡天 DESI）如何通过大尺度结构和重子声学振荡来约束暗能量的动态演化。 2.3 星系形成中的暗物质晕： 结合高分辨率 N 体模拟，阐述暗物质晕的亚结构如何影响星系形成和演化，特别关注“缺失的卫星星系问题”（Missing Satellites Problem）及其可能的银河系尺度解决方案。 第三章：极端天体的电磁辐射与高能粒子流 本章聚焦于宇宙中最剧烈、能量最高的物理过程所产生的电磁波、中微子和宇宙射线。 3.1 活动星系核（AGN）的喷流动力学： 深入分析了由超大质量黑洞吸积盘驱动的相对论性喷流的辐射机制。通过对多波段观测（从射电到伽马射线）的综合分析，重建喷流内部的磁场结构和粒子加速机制。重点介绍邻近的 Blazar 阵列和射电望远镜干涉阵列（VLBI）提供的实时观测数据。 3.2 快速射电暴（FRB）的解密之路： 详细回顾 FRB 这一百年谜团的最新进展。讨论了磁星（Magnetar）作为最可能的起源模型，结合其与脉冲星、黑洞的关联性。重点分析色散和散射信号如何揭示星际和星系际介质的分布。 3.3 中微子天文学的突破： 以南极伊卡洛斯望远镜（IceCube）的发现为核心，讨论如何利用高能宇宙中微子作为“宇宙信使”来定位遥远的、被光学观测隐藏的高能源，特别是与特定 AGN 相关的起源点。 第四章：系外行星的生命宜居性与大气光谱学 随着系外行星发现数量的爆炸式增长，研究重点已转向行星的环境特征和生命信号的探测。 4.1 行星形成理论的精细化： 探讨“原行星盘瓦解”模型如何解释“热木星”和“超级地球”的迁移机制。分析木星等巨行星在太阳系外星系中对内太阳系行星形成的影响。 4.2 大气化学与生物印记（Biosignatures）： 阐述詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）如何通过透射光谱法对系外行星大气进行高精度分析。详细介绍对水蒸气、甲烷、二氧化碳等关键分子的探测，以及如何区分由非生物过程产生的“假阳性”信号与真正的生命活动迹象（如氧气或臭氧）。 4.3 宜居带的扩展与挑战： 讨论了潮汐锁定对系外行星气候的深远影响，以及“水世界”和“冰盖世界”的潜在宜居性。探讨红矮星（M型星）系统面临的耀斑辐射挑战。 第五章：宇宙学的精确测量与早期宇宙的重构 本章关注于利用最精确的观测数据来构建和检验我们的宇宙学标准模型 ($Lambda$CDM)。 5.1 宇宙微波背景（CMB）的残余信息： 聚焦于 Planck 卫星数据的最终分析成果，特别是对宇宙早期等离子体密度的精确测量。讨论 CMB 对原初引力波（B 模式偏振）的搜寻进展，以及如何利用这些信息探寻暴胀时代的物理学。 5.2 哈勃常数之谜（$H_0$ Tension）： 深入分析当前宇宙学中最大的不一致性——早期宇宙推导值（CMB）与本地宇宙测量值（超新星与造父先驱星）之间的系统性差异。探讨这一差异是否暗示了对 $Lambda$CDM 模型需要进行修正，例如引入新的早期宇宙物理过程或暗物质-暗能量的相互作用。 5.3 结构形成与宇宙网： 介绍当前利用星系巡天数据（如 SDSS、DESI）绘制三维宇宙网的最新成果。探讨引力如何将物质组织成丝状结构、空洞和星系团，以及这些结构如何映射出早期宇宙的初始密度扰动。 --- 本书特色： 本书的撰写严格基于最新的同行评审文献和国际合作项目的数据发布，避免了对已知和已解决问题的重复论述。它侧重于当前尚未完全解决的前沿难题，并清晰地勾勒出未来十年内，下一代观测设备（如 ELT、SKA、LISA）将如何瞄准并试图解答这些问题的研究路线图。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在提供一个高度专业化但又不失可读性的当代天体物理图景。

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