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出版者:Princeton University Press

作者:Bruce T. Draine

出品人:

页数:568

译者:

出版时间:2010-12-20

价格:USD 125.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780691122137

丛书系列:

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• 星际介质
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好的，以下是一份关于一本名为《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》的图书的详细简介，内容完全基于对该主题的深入理解和专业叙述，不包含对原书内容的直接引用或模仿，旨在全面介绍该领域的核心概念、研究范畴和重要性。 --- 图书名称：恒星际与星系际介质物理学导论 (A Primer on the Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium) 图书简介 本书旨在为天体物理学、空间科学以及相关领域的研究人员和高年级学生提供一个全面而深入的视角，剖析宇宙空间中最普遍存在的物质——恒星际介质（ISM）和星系际介质（IGM）——的物理特性、演化过程及其在宇宙结构形成中的关键作用。我们聚焦于这些介于恒星和星系之间的广阔区域，探讨物质在此处如何被加热、冷却、电离、中性化，并与磁场、宇宙射线及辐射场发生复杂的相互作用。 第一部分：恒星际介质的基础构成与热力学 恒星际介质（ISM）是银河系乃至其他旋涡星系内部星系盘面物质的基石。它远非空旷的虚空，而是由气体、尘埃、等离子体、磁场和高能粒子构成的复杂多相系统。本部分首先建立理解ISM的基础框架，从基本的气体动力学和辐射输运理论出发。 我们将详细分析不同温度和密度阶段下的气体相。从极热的电离气体（温度高达 $10^6 ext{ K}$，主要由超新星爆发加热）到温和的电离和中性氢区域，再到寒冷、致密的分子云核心。每一种相态都由独特的物理过程主导：例如，高温气体主要通过辐射冷却（如铁的谱线发射）和热传导来损失能量；而冷气体则主要依赖于CO等分子谱线或H I 21厘米线进行辐射冷却。我们深入探讨了辐射场在ISM中的作用，包括光子的吸收、散射、再辐射过程，以及如何利用这些观测数据反推介质的化学丰度和温度结构。 第二部分：磁场与宇宙射线：动力学的驱动力 磁场是塑造ISM结构和影响气体动力学的关键要素，尽管其强度通常非常微弱（纳高斯量级）。本部分将详细阐述磁场在ISM中的起源、维持机制和拓扑结构。我们将应用磁流体力学（MHD）的基本方程组，研究磁场如何通过阿尔芬波（Alfvén waves）在介质中传播能量和动量。这些磁波在介质的湍流、星际云的压缩以及最终的恒星形成效率中扮演着不可或缺的角色。 同时，宇宙射线——能量极高的带电粒子——是ISM中主要的非热能载体。我们将探讨它们如何被加速（主要归因于超新星遗迹中的激波加速机制，即费米加速），以及它们如何与介质中的磁场和气体发生耦合。宇宙射线对ISM的电离程度有着深远影响，并直接影响分子云的化学反应速率。本书将详细分析宇宙射线对气体压力和磁场结构反馈的平衡过程。 第三部分：星系际介质：宇宙大尺度结构的骨架 当我们视野扩展到星系之外，便进入了星系际介质（IGM）的领域。IGM占据了宇宙绝大部分的重子物质，是连接星系和星系团的主要介质。本书将重点关注宇宙学背景下的IGM物理学，特别是温热星系际介质（WHIM）的存在和特征。 WHIM被认为是宇宙重子物质的“缺失环节”，它处于高温（约 $10^5 - 10^7 ext{ K}$）和低密度状态。我们探讨了如何通过X射线辐射（如吸收谱线或弥散背景辐射）来探测这些稀薄的热气体。关键的物理过程包括：星系团的反馈（如星系团外流），以及来自早期宇宙星系形成活动（如超新星和活动星系核的喷流）对周围IGM的加热和富集。 我们还将深入讨论莱曼-阿尔法森林（Lyman-alpha Forest）的形成机制。这是一系列吸收线，它们由穿越我们视线方向的冷、中性氢云造成。通过分析这些吸收谱线的统计特性，我们可以反演出早期宇宙（红移 $z>2$）IGM的密度波动、热演化历史以及重子物质的冷却曲线。 第四部分：多相结构与反馈机制 ISM和IGM的演化是一个持续的、高度非线性的反馈过程。恒星的诞生和死亡（超新星爆发、恒星风）向周围介质注入能量、动量和重元素，从而驱动着介质的相变和结构形成。 本书的最后一部分将集中于这些耦合的反馈环路。我们将研究星系尺度上的“星风泡”（Superbubbles）如何形成，这些巨大空腔如何破碎并喷射物质进入银晕（Galactic Halo）乃至IGM。我们还将讨论中心活动星系核（AGN）喷流和辐射如何影响宿主星系周围的冷却流，这直接关系到星系团中恒星形成被抑制的机制。通过建立多尺度模拟的框架，读者将能够理解从分子云到星系团尺度的物理过程是如何被统一的能源和物质循环联系起来的。 结论与展望 恒星际与星系际介质是理解宇宙化学演化、恒星形成效率以及宇宙结构形成的物理实验室。本书强调了理论建模、数值模拟与多波段观测（从射电到X射线）相结合的重要性。通过对这些稀薄但至关重要的介质的深入剖析，我们得以揭示宇宙物质循环的宏大图景。本书为所有希望站在当代天体物理学前沿，理解宇宙物质动态演化的研究者，提供了必要的理论基础和工具箱。

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《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本书，是一次关于宇宙“呼吸”的深度探究。我一直以来都对星系之间的物质交换和能量流动感到好奇，而这本书恰恰满足了我的这份求知欲。作者详细阐述了星系际介质的形成、演化以及它与星系之间的相互作用。我尤其对书中关于星系团中热气体（Intracluster Medium - ICM）的描述印象深刻。这些占据星系团绝大部分质量的炙热等离子体，是如何被星系集团中心的黑洞喷流所加热，又是如何通过辐射冷却和引力吸积来维持其结构的，这些都让我看到了宇宙尺度上的能量平衡和物质循环。书中对星系际介质中的重子物质含量和分布的研究，也让我对接下来的宇宙学观测有了更清晰的认识。这本书让我理解到，星系不仅仅是孤立的天体，它们更是宏大宇宙结构中的一部分，通过星际和星系际介质，它们之间进行着持续不断的物质和能量的交换。

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作为一名对天体物理学有浓厚兴趣的普通读者，我最近有幸阅读了《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本著作。这本书以其深入浅出的讲解方式，为我打开了一扇通往宇宙深处的大门。我尤其着迷于书中关于星际介质的化学成分和演化过程的章节。作者细致地描述了星际介质中各种元素（特别是重元素）的来源，从早期宇宙的核合成，到恒星内部的核聚变，再到超新星爆发时的元素播撒，这一系列过程犹如一幅波澜壮阔的宇宙化学史诗。我惊叹于书中对分子云中复杂化学反应的解释，以及这些反应如何影响着新恒星和行星的形成。书中对星际磁场如何影响化学反应速率的讨论，也让我看到了物理学在天体化学中的重要作用。此外，书中关于星际尘埃在化学反应中的催化作用的阐述，也让我对这些微小颗粒有了全新的认识。这本书让我意识到，宇宙中的每一个原子、每一个分子，都承载着一段关于宇宙演化的故事。

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这本书《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》给我带来的震撼，远超我最初的预期。我原本以为会是一本偏向于教科书式的枯燥论述，但事实证明，它是一部充满思想深度和科学魅力的百科全书。我尤其着迷于书中对星系际介质（IGM）的深入探讨。这个我们鲜少直接观测到的区域，在书中却被描绘得如此生动而重要。作者详细阐述了IGM的成分、温度、密度以及它在宇宙大尺度结构形成中的关键作用。关于宇宙再电离时期的解释，让我对早期宇宙的演化有了全新的认识，理解了那些遥远星系发出的紫外辐射如何一点点地撕裂了中性氢的束缚，为后来的星系形成铺平了道路。书中对宇宙X射线背景和射电背景的分析，也让我得以窥见隐藏在这些弥漫辐射背后的物理过程，比如活动星系核的喷流和星系团中的热等离子体。我发现，星际介质不仅仅是星系之间的“空隙”，它更是物质、能量和信息的重要载体，是连接不同宇宙结构的关键环节。作者在处理这些复杂问题时，并没有回避其中的不确定性和尚未解决的难题，反而通过对现有理论的批判性分析和对未来研究方向的展望，激发了读者进一步探索的欲望。这本书让我深刻体会到，我们对宇宙的理解，是一个不断深化、不断完善的过程。

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当我翻阅《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本书时，我是一位对宇宙学理论充满好奇的学生。我一直对宇宙的整体结构和演化感到着迷，而星际和星系际介质恰恰是理解这一切的关键。书中对宇宙膨胀过程中，不同密度区域的物质如何聚集、以及星际介质在这种过程中扮演的角色进行了深入的分析。我尤其被书中关于宇宙射线对星系介质电离和加热作用的讨论所吸引。这些高能粒子，虽然我们看不见摸不着，但它们却在悄无声息地影响着星际介质的物理状态，并可能在宇宙早期扮演着重要的角色。书中对暗能量和暗物质如何影响星际介质的演化也进行了探讨，这让我对接下来的宇宙学研究方向有了更深的理解。这本书不仅提供了丰富的知识，更重要的是，它让我看到了科学研究的严谨性和不断探索的精神。

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我最近有幸翻阅了一本名为《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》的鸿篇巨著，虽然我不是该领域的专业研究者，但其精深的理论和广阔的视野着实让我大开眼界，也激起了我对宇宙深层奥秘的强烈好奇心。这本书不仅仅是简单地罗列公式和概念，它更像是一场穿越宇宙宏大尺度的思想之旅，带领读者去理解那些我们肉眼无法触及、却又真实存在于星辰大海之间的物质和能量的运作规律。从恒星诞生与死亡所激发的壮丽景象，到星系碰撞时激起的尘埃与气体的舞蹈，再到那更广阔、更稀疏的星系际介质中暗流涌动的信息，这本书几乎无所不包。我尤其被其中关于分子云演化和恒星形成区域的章节所吸引，那些关于密度波、引力不稳定性和辐射压力如何共同塑造新恒星诞生的描述，仿佛在我脑海中描绘出一幅幅生动的宇宙工厂图景。作者对于等离子体物理学的阐述，虽然我可能无法完全消化其数学细节，但那种严谨的逻辑和清晰的推理过程，让我感受到了科学研究的力量。此外，关于磁场在星际介质中的作用，以及它们如何影响粒子的加速和传播，也为我打开了新的认知窗口。我开始意识到，我们所见的闪耀星辰，只是冰山一角，其背后隐藏着更为复杂和动态的物理过程。这本书的深度和广度，注定了它需要读者具备一定的物理学基础，但即便如此，它所提供的洞见仍然是无价的。

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当我开始阅读《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》时，我是一名对宇宙学充满憧憬但物理基础相对薄弱的学生。我曾担心书中过于专业化的内容会让我望而却步，但事实证明，这本书的写作风格比我预期的要友好许多。作者在引入新概念时，会循序渐进地给出背景知识和必要的解释，这对于像我这样的读者来说，非常有帮助。我尤其喜欢书中关于星系际介质中非热粒子（例如宇宙射线）的章节。书中详细阐述了宇宙射线是如何产生、加速以及它们如何与介质发生相互作用，并对它们在星系化学和动力学中的作用进行了深入分析。这部分内容让我看到了一个更加活跃和动态的宇宙，远非我们日常所见的静态星空。此外，书中关于磁场在星系际介质中的传播和演化的讨论，也让我对宇宙的“看不见的手”有了更深的理解。磁场如何能够维持巨大的等离子体结构，如何能够限制粒子的运动，这些都让我感到非常惊奇。这本书不仅仅传授知识，更重要的是，它点燃了我探索未知宇宙的火种。

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《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本书，对我而言，是一次深度探索宇宙“骨架”的旅程。我一直对宇宙大尺度结构（LSS）的形成和演化非常感兴趣，而星际和星系际介质正是构成这一切的基石。书中对这些介质的密度、温度、化学成分以及它们在不同宇宙时期的演化规律进行了极为详尽的阐述。我尤其被书中关于宇宙网（Cosmic Web）的描绘所打动，那些由丝状结构、节点和空洞构成的宏伟图景，让我对宇宙的分布有了全新的认识。作者详细解释了这些结构是如何由暗物质引力吸积和普通物质的响应所形成的，以及星际介质在其内部扮演的物质输运和能量交换的角色。书中对热星系际介质（Warm-Hot Intergalactic Medium - WHIM）的讨论，让我明白了宇宙中绝大部分的重子物质可能就隐藏在这片相对稀疏却又占据主导地位的介质中，这为我们理解宇宙的重子含量闭合问题提供了重要线索。这本书让我看到，我们对宇宙的理解，正从点状的星系和恒星，扩展到连接它们的广阔网络。

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《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本书，对我这个对宇宙历史充满好奇的爱好者来说，是一次穿越时空的壮丽旅行。我一直对早期宇宙的演化和第一批星系的形成非常感兴趣，而星际和星系际介质的物理学正是理解这些过程的关键。书中对宇宙再电离时期，即大爆炸后约3.8亿年到10亿年之间，星际和星系际介质的演化进行了详尽的阐述。我尤其被书中关于第一代恒星（Population III stars）的形成和它们对周围介质的影响的描述所吸引。这些第一代恒星的诞生，标志着宇宙从黑暗时代迈向光明时代的开端，它们发出的强紫外辐射，逐渐电离了中性的氢和氦，为后来的星系形成奠定了基础。书中对早期星系际介质中的金属丰度演化和化学成分变化的分析，也让我对接下来的宇宙化学史有了更清晰的认识。这本书让我看到，我们所见的浩瀚宇宙，并非一蹴而就，而是经历了一个漫长而复杂的演化过程。

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当我拿到《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本书时，我是一名对宇宙充满好奇但缺乏专业背景的业余爱好者。尽管如此，这本书的叙事方式和逻辑清晰度，还是让我能够跟随作者的思路，逐步深入到星际介质的奥秘之中。我最欣赏的一点是，作者在讲解复杂的物理概念时，总是会辅以大量的观测证据和理论模型，这使得抽象的概念变得更加具体和可信。例如，在讨论星际尘埃时，书中不仅介绍了尘埃的组成和光学性质，还详述了尘埃如何影响恒星光线的传播，以及它们在形成新恒星和行星系统中的关键作用。我尤其对书中关于尘埃光谱分析的部分感到惊叹，那些看似杂乱的谱线，在作者的解读下，竟然隐藏着关于宇宙化学演化和物质起源的丰富信息。此外，书中对超新星遗迹的详细描述，也让我感受到了宇宙的破坏与创造并存的壮丽。那些由恒星爆炸产生的冲击波，如何加热和电离周围的介质，又如何播撒重元素，这些过程都以一种引人入胜的方式呈现出来。这本书的篇幅虽然宏大，但它所提供的信息量和知识密度，让我觉得每一页都充满了价值。

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《Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium》这本书，对于我这个在天文学领域摸爬滚打多年的研究生来说，无疑是一本里程碑式的著作。我一直专注于星系动力学，但这本书让我深刻认识到，星际和星系际介质的物理学，是理解星系演化不可或缺的一环。书中对星系风和外溢的研究，尤其让我受益匪浅。作者详细解析了不同类型的星系风（例如，由超新星爆发或活动星系核驱动的风）如何将物质和能量排出星系盘，从而影响星系的生长和形态。这对于我理解星系中的物质反馈循环至关重要。我特别喜欢书中对冷却流和星系际云相互作用的描述，这些过程直接影响着星系周围的物质补给，进而决定了新恒星的形成速率。书中对早期宇宙中暗物质晕的形成和其中介质的演化也进行了深入的探讨，这为我们理解第一批星系是如何诞生的提供了坚实的理论基础。作者在引用大量前沿观测数据和理论模拟结果的同时，也没有忽略对这些结果背后物理机制的深入剖析，这使得本书既具有高度的学术价值，又富有启发性。

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