Introduction to Astronomical Photometry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Budding, Edwin/ Demircan, Osman

出品人:

页数:450

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 138.99

装帧:HRD

isbn号码:9780521847117

丛书系列:

图书标签:

• 天文学
• 光度学
• 观测天文学
• 数据分析
• 仪器
• 误差分析
• 星等
• 滤光片
• 图像处理
• 天文观测

好的，这是一份针对一本名为《天文学光度学导论》（Introduction to Astronomical Photometry）的图书，但不包含该书内容的、详细的图书简介。这份简介将围绕天文学的其他核心领域展开，以确保内容充实且具有专业性。 --- 书籍名称：《宇宙的尺度与演化：从星系形成到暗物质探索》 导言：叩问宇宙的宏大叙事 在人类对头顶星空的凝视中，总伴随着对“我们是谁”以及“宇宙如何演化至今”的终极追问。本书并非聚焦于测量天体亮度这一特定技术，而是致力于为读者构建一幅全景式的宇宙图景，涵盖从早期宇宙的量子涨落到当前结构形成的宏大动力学过程。我们将深入探讨支撑现代宇宙学和高能天体物理学的核心理论框架、观测范式以及前沿发现。 本书的目标读者是具备基础物理和数学背景（如微积分和经典力学）的天文、物理学本科高年级学生、研究生，以及对宇宙学前沿进展感兴趣的专业人士。我们力求在严谨的科学表述与清晰的逻辑推导之间找到平衡，引导读者理解支配宇宙演化的基本定律。 第一部分：早期宇宙与宇宙学基石 本部分奠定了理解当前宇宙结构的基础，重点阐述了描述时空本质的理论以及对宇宙起源的现代认知。 第一章：时空几何与广义相对论基础 本章从爱因斯坦的场方程出发，而非传统的光度测量方程。我们将详细解析张量分析在描述弯曲时空中的应用，重点讨论静态球对称解（如史瓦西解）和各向同性、均匀解（如弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克，FLRW 度规）。我们将分析如何利用引力透镜效应的几何描述来探测宇宙中不可见物质的分布，并简要介绍共形时间和共流体力学在早期宇宙快速膨胀阶段的适用性。 第二章：标准宇宙学模型（$Lambda$CDM）的构建与检验 我们构建并深入分析了当前最被接受的宇宙学模型——冷暗物质与宇宙学常数模型。核心内容包括： 1. 物质密度参数的演化： 详细推导了不同类型物质（辐射、冷暗物质、重子物质）在膨胀背景下的密度随时间的变化关系。 2. 宇宙微波背景（CMB）辐射： 重点阐述光子退耦和复合过程，分析了CMB温度的各向异性，并解释了声子振荡的物理机制如何编码在观测到的功率谱中。我们将对比PLANCK和WMAP的观测结果，强调其对基本参数（如哈勃常数 $H_0$ 和物质密度 $Omega_m$）的约束。 3. 暴胀理论的动机与预测： 探讨暴胀模型如何解决视界问题、平坦性问题，以及它对CMB极化（特别是B模极化）的独特预测。 第三章：大尺度结构形成与演化 本章从量子涨落如何演变成星系、星系团乃至纤维状结构（Cosmic Web）的历程。 1. 线性扰动理论： 使用密度对比 $delta(mathbf{x}, t)$ 和速度势 $Phi$ 来描述早期宇宙中物质分布的微小偏离，并引入了功率谱 $P(k)$ 作为描述这些偏离的统计工具。 2. 暗物质晕的形成： 基于哥特-哈里斯（Gunn-Lidsey）的线性演化模型，我们模拟了冷暗物质粒子在引力作用下的聚集过程，并探讨了“小到大”的层次结构形成机制。 3. 重子学效应： 分析了星系形成过程中，超新星反馈、恒星风以及主动星系核（AGN）喷流如何影响星系内部的气体冷却和恒星形成效率，从而修改了暗物质晕的物质分布。 第二部分：高能天体物理与极端宇宙现象 本部分转向对宇宙中最剧烈、能量最高的物理过程的探索，关注那些需要用到相对论性效应和磁流体力学才能描述的天体。 第四章：致密天体物理：中子星与黑洞 本书将详细讨论极端引力场下的物理学： 1. 中子星的内部结构： 基于奥本海默-沃尔科夫（OVV）方程，我们推导了中子星的质量-半径关系。重点介绍核物质的状态方程（EoS），比较了夸克星和奇异星的可能性，并探讨了快速旋转对中子星稳定性的影响。 2. 黑洞动力学与吸积： 深入分析了克尔（Kerr）和史瓦西（Schwarzschild）黑洞的事件视界、能层（Ergosphere）的性质。核心内容聚焦于吸积盘的物理学，包括沙茨曼（Shakura-Sunyaev）薄盘模型的推导、相对论性喷流的产生机制（如Blandford-Znajek过程），以及喷流对周围介质的加热效应。 3. 引力波源的建模： 我们探讨了双黑洞、黑洞-中子星并合事件的数值相对论模拟结果，分析了波形（Waveform）中包含的物理信息，例如潮汐瓦解的特征。 第五章：超新星爆发与元素起源 本章考察恒星生命终结时的剧烈爆炸及其对宇宙化学演化的贡献。 1. 核心坍缩超新星（II型）： 详细描述了铁核的形成、光致核坍缩（Photodisintegration）和反弹激波的建立过程。重点分析了中微子驱动的爆炸机制（Neutrino-driven explosion）的数值模拟挑战，以及如何通过延迟爆炸来解释观测到的亮度曲线。 2. Ia型超新星作为标准烛光（非光度测量角度）： 虽然不讨论其亮度校准，但我们将分析白矮星的钱德拉塞卡极限、热失控过程，以及爆炸后的镍-56衰变链如何决定其光谱特征和光变曲线的形状。 3. 快中子俘获过程（r-process）： 论述了金、铂等重元素如何在极端高密度、强中子流的环境中合成，并探讨了快中子俘获是否主要发生在合并的双中子星事件中。 第三部分：暗物质的直接探测与未来观测挑战 本部分将关注宇宙学中最大的未解之谜——暗物质的本质，及其对下一代望远镜观测能力的要求。 第六章：暗物质的候选者与实验检验 本书不涉及光度测量工具的细节，而是侧重于对暗物质粒子物理性质的理论预测和实验方法： 1. 弱相互作用重粒子（WIMPs）模型： 介绍超对称理论中中性子（Neutralino）作为暗物质的理论动机，并分析其捕获截面与可探测信号的数学关系。 2. 直接探测的物理原理： 详细阐述地下探测器如何寻找WIMP与原子核的弹性散射事件。分析探测器的背景抑制技术（如氡气和宇宙射线屏蔽），并讨论灵敏度限制（如XENONnT和LUX-ZEPLIN的实验布局）。 3. 轴子和其他轻量级候选者： 介绍轴子如何通过与光子的相互作用（如光子-轴子转换，Primakoff效应）被间接探测，并讨论其质量窗口的搜索策略。 第七章：系外行星大气特征与宜居性评估 本章转向对恒星系统内行星的物理和化学过程研究。 1. 行星气候模型： 构建能量平衡模型，计算行星表面的平衡温度。重点讨论温室气体（如水蒸气、甲烷、二氧化碳）如何通过吸收和再辐射过程影响行星的有效温度，并应用于对系外行星大气的建模。 2. 大气光谱特征的形成： 解释当行星凌日时，恒星光穿过行星大气层时产生的吸收谱线是如何形成的。对比不同类型大气（如氢气主导的巨行星与岩石行星）的特征吸收谱，并讨论未来詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）对这些特征的解析能力。 3. 宜居带的动态边界： 讨论“早期地球”效应和“失控的温室效应”（Runaway Greenhouse Effect），以及潮汐锁定如何影响位于宜居带边缘行星的能量分布和潜在的生物信号（Biosignatures）的可探测性。 结论：未解之谜与观测前沿 本书最后总结了当前天文学面临的四大挑战：暗物质的粒子身份、暗能量的本质（是否为时变场）、重力理论在极端条件下的完善，以及生命在宇宙中普遍性的探寻。我们强调，未来的突破将依赖于大型地面望远镜阵列（如ELT和TMT）在分辨率上的提升，以及新一代空间任务在不同电磁波段和引力波探测上的协同努力。通过理解这些宏大叙事下的基本物理，我们才能更准确地描绘出宇宙的完整历史。

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