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出版者:Springer Verlag

作者:Iagolnitzer, Daniel (EDT)/ Rivasseau, Vincent/ Zinn-Justin, Jean

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:259

装帧:HRD

isbn号码:9780817624330

丛书系列:

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宇宙的织锦：当代天体物理学与宇宙学前沿探索 本书简介 本书汇集了来自全球顶尖科研机构的权威学者们在天体物理学和宇宙学领域最新、最前沿的研究成果与深刻洞察。它并非关注微观的理论物理基础，而是将视野投向浩瀚的宇宙——从遥远星系的诞生与演化，到暗物质和暗能量的本质，再到引力波天文学的最新发现。本书旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个全面、深入、且极具启发性的知识平台，以理解我们当前宇宙学的标准模型及其面临的重大挑战。 --- 第一部分：星系与宇宙大尺度结构：演化与动力学 本部分聚焦于宇宙中宏观结构的形成与演化机制，这是理解宇宙历史的关键。 第一章：星系形成与演化的多尺度模型 本章深入探讨了从早期宇宙中的微小扰动如何逐渐凝聚成我们今天观测到的星系。内容涵盖： 暗物质晕的谱系学： 详细分析了冷暗物质（CDM）模型下星系宿主晕的形成和合并过程，包括其密度分布、形状各向异性，以及对星系动力学的反馈作用。 恒星形成率的调控： 探讨了超新星反馈、主动星系核（AGN）喷流和快速星风如何有效地调节星系内部的气体冷却和恒星形成效率。重点分析了“红移迷雾”（Red Sequence Quenching）的物理机制。 星系并合的动力学效应： 利用数值模拟（如GADGET和AREPO代码的输出分析）展示了不同质量比星系并合事件对星系形态、恒星形成历史及中心超大质量黑洞（SMBH）增长的影响。 第二章：星系团的宇宙学探针 星系团作为宇宙中最大的引力束缚结构，是检验宇宙学模型的理想实验室。 热气体与X射线源： 分析了星系团内部高温（数千万开尔文）的弥散气体——星系团介质（ICM）的性质。利用钱德拉（Chandra）和eROSITA望远镜的数据，研究了ICM的熵结构、磁场分布以及潜在线性结构（如冷锋面）对物质分布和星系演化的影响。 强引力透镜与弱引力透镜技术： 阐述了如何利用前景星系团对背景光源的弯曲效应，精确地映射团块内的总物质（包括暗物质）分布。详细介绍了弱透镜测量中的系统误差校正方法，以及它们如何约束$sigma_8$和$Omega_m$等宇宙学参数。 --- 第二部分：极端天体物理学：黑洞、中子星与高能辐射 本部分聚焦于宇宙中最极端、能量最高的物理过程及其产生的可观测信号。 第三章：超大质量黑洞与活跃星系核（AGN） 本章深入剖析了星系中心超大质量黑洞的增长机制及其对宿主星系的反馈作用。 布莱德-菲茨杰拉德（Blazar）与类星体（Quasar）的辐射机制： 探讨了吸积盘的温度结构、相对论性喷流的建模，以及高能光子（从射电到伽马射线）的产生过程。重点分析了多波段观测对喷流几何结构的约束。 黑洞与宿主星系的共同演化： 检验了M-$sigma$关系、Luminosity-Mass关系等经验关系背后的物理驱动力，特别是AGN辐射如何通过加热和清除星系核心的气体来抑制恒星形成。 第四章：引力波天文学的曙光 本章回顾了LIGO/Virgo/KAGRA（LVK）合作组织取得的突破性成就，并展望了未来引力波观测的前景。 双黑洞与黑洞-中子星并合的波形模型： 详细介绍了利用数值相对论（NR）计算的并合波形模板，以及如何通过匹配滤波技术从背景噪声中提取信号。分析了由并合事件提供的对史瓦西（Schwarzschild）度规和克尔（Kerr）度规的检验。 中子星的内部状态方程（EoS）： 阐述了双中子星并合（如GW170817）作为电磁对应体的关键作用。利用伽马射线暴（GRB）和千新星（Kilonova）的观测，对极端密度下物质的状态方程进行了约束，探讨了重元素（如金和铂）的快中子俘获过程（r-process）。 --- 第三部分：宇宙学标准模型的新挑战与前沿探索 本部分着眼于当前宇宙学模型（$Lambda$CDM）中的未解之谜，以及如何通过新的观测手段加以检验。 第五章：暗物质的性质与探测 尽管暗物质在宇宙学中占据主导地位，但其基本粒子性质仍是悬而未决的问题。 间接、直接和加速器探测的进展： 系统梳理了寻找WIMP（弱相互作用重粒子）的最新进展，包括地下探测器的灵敏度提升。同时，探讨了针对轴子（Axion）和其他轻量级暗物质候选体的实验设计与限制。 暗物质在星系尺度上的效应： 比较了不同暗物质模型（如WDM、SIDM）对矮星系内部密度分布（如“核心问题”）的预测差异，并结合星系动力学数据检验这些模型的优劣。 第六章：暗能量的本质与宇宙膨胀历史 暗能量驱动的宇宙加速膨胀是现代宇宙学最核心的议题之一。 对宇宙学常数的检验： 详细分析了如何通过标准烛光（Ia型超新星）、重子声学振荡（BAO）和林曼阿尔法森林数据来测量暗能量的动态状态方程参数$w$。 膨胀早期与暴胀理论： 回顾了宇宙微波背景（CMB）的观测结果（如Planck卫星数据），特别是对原初引力波的张量-标量比$r$的限制。探讨了暴胀势能模型的几何形状及其对原初密度扰动的预测。 第七章：引力理论的检验与后牛顿近似 本书最后一部分转向基础物理学的边界，探讨引力定律在强场和弱场区域的有效性。 脉冲星计时阵列（PTA）的潜在前景： 介绍了纳赫兹引力波背景的探测，这可能来源于早期宇宙的相变或大量超大质量黑洞并合。 广义相对论的精确检验： 分析了水星近日点进动、夏皮罗延迟效应以及强引力场中黑洞阴影的观测，以此来限制标量-张量理论（如Brans-Dicke理论）或其他修正引力模型的参数空间。 --- 本书特色 本书内容严格基于观测数据、数值模拟的最新成果和已发表的同行评审文献，避免了纯粹的哲学思辨，聚焦于可验证的物理模型。作者团队在各自领域拥有深厚的积累，确保了内容的深度、准确性和前瞻性。无论是希望深入了解标准宇宙学模型的构建，还是希望追踪下一代大型观测项目（如詹姆斯·韦伯空间望远镜、欧几里得卫星、下一代引力波探测器）的科学目标，本书都将是一部不可或缺的参考工具书。它不仅是知识的传递，更是对宇宙终极奥秘探索精神的集中体现。

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