The Introduction To Accretion Disks In Astrophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison-Wesley

作者:Balbus, Steven A./ Hawley, John F.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780805386707

丛书系列:

图书标签:

• Accretion Disks
• Astrophysics
• Plasma Physics
• Magnetohydrodynamics
• Stellar Physics
• Black Holes
• Neutron Stars
• Protoplanetary Disks
• Radiation Transfer
• Computational Astrophysics

星际尘埃与恒星诞生：星系演化与高能天体物理的恢弘画卷 本书旨在为天文学、天体物理学、以及相关工程学领域的研究人员、研究生和高级本科生提供一个全面而深入的视角，探讨从宇宙尺度上物质的聚集与分布，到极端物理环境下能量的释放与转化等一系列核心问题。我们将聚焦于 星系形成与演化 的宏大叙事，以及 高能天体物理现象 的微观机制，构建起一个涵盖不同尺度、不同能量层级的物理图像。 第一部分：宇宙的骨架与物质的汇集——星系形成与演化 本部分将追溯宇宙诞生初期，暗物质晕（Dark Matter Halos）如何通过引力坍缩，成为星系形成的“脚手架”。我们将详细解析当前的冷暗物质（Cold Dark Matter, $Lambda$CDM）模型，并讨论其在解释观测现象（如星系际介质的结构、星系群和星系团的分布）方面取得的成功与面临的挑战。 1. 暗物质晕的结构与动力学： 深入探讨暗物质晕的密度剖面（如NFW、Einasto模型），以及这些晕的合并历史和潮汐瓦解过程如何影响其内部恒星和气体的分布。我们将使用半解析模型（Semi-Analytic Models, SAMs）和大尺度数值模拟（Cosmological Simulations）的结果，来刻画暗物质在塑造星系形态中的决定性作用。 2. 星系内部的气体动力学与冷却过程： 恒星的燃料——星系际介质（Intergalactic Medium, IGM）和星系内气体（Intragalactic Gas）的输运和冷却机制是恒星形成的关键。我们将分析热星系晕（Hot Halos）的维持机制，探讨冷却流（Cold Flows）如何持续地将冷气体输送到星系盘中，驱动持续的恒星形成活动。重点将放在不同尺度下的湍流、磁场对气体冷却和结构形成的影响。 3. 星系反馈机制（Feedback）： 这是理解星系演化，特别是区分矮星系与大质量星系的关键。我们将系统梳理恒星反馈（Stellar Feedback）——包括超新星爆发和星风（stellar winds）——如何将能量和重元素注入周围介质，从而调节恒星形成率。随后，我们将详细阐述活动星系核（Active Galactic Nuclei, AGN）的两种主要反馈模式：“温和的”谱系反馈（Quasar Mode）和“强烈的”喷流/风暴反馈（Radio Mode）。通过对比不同星系质量下反馈的相对重要性，解释星系规模关系（Scaling Relations）的形成。 4. 星系形态和环境效应： 恒星的寿命、星系间的引力相互作用和气体剥离过程共同决定了星系的最终形态（螺旋星系、椭圆星系、不规则星系）。本章将覆盖星系合并（Mergers）对恒星形成历史和形貌的冲击，以及环境密度（例如在星系团中心）如何通过潮汐拖曳（Tidal Stripping）和星系内落（Ram Pressure Stripping）剥离气体，导致“宇宙变红”（Galaxy Quenching）的现象。 第二部分：极端环境下的能量释放——高能天体物理学前沿 在宏大的星系结构下，存在着一系列极端致密和高能的天体物理系统。本部分将深入探讨这些系统的物理过程及其观测特征。 1. 致密天体：中子星与黑洞的物理性质： 聚焦于极端物质状态下的物理学。我们将回顾广义相对论在描述强引力场中的应用，特别是物质方程（Equation of State, EoS）对中子星结构（质量-半径关系、最大质量限制）的约束。对于黑洞，讨论事件视界的性质，以及霍金辐射的理论基础（虽然观测上难以验证）。 2. 吸积过程的物理学： 物质如何在致密天体周围聚集并释放巨大能量，是高能天体物理的核心。我们将详细分析牛顿/相对论性吸积理论，包括薄盘模型（Thin Disk Accretion）的舒斯特-金田（Shakura-Sunyaev）描述，计算由粘滞性耗散产生的谱线特征和总辐射功率。同时，讨论厚盘/抛射盘（Advection-Dominated Accretion Flows, ADAFs）和风暴/喷流结构在低亮度吸积源（如不活跃的黑洞或极低质量X射线双星）中的重要性。 3. 喷流与相对论性客体（Relativistic Jets）： 黑洞和中子星系统（特别是脉冲星和活动星系核）可以产生高速、高度准直的喷流。本章将介绍布兰德福-兹维克洛夫（Blandford-Znajek）和布兰德福-派恩（Blandford-Payne）机制，探讨磁场如何从黑洞视界或吸积盘中提取能量并驱动喷流。通过分析同步辐射（Synchrotron Radiation）和逆康普顿散射（Inverse Compton Scattering），解释观测到的宽带电磁波谱，从射电到伽马射线。 4. 引力波天体物理学： 随着LIGO/Virgo/KAGRA等探测器的成功运行，并合事件（Mergers）已成为研究致密天体的全新窗口。我们将结合数值相对论（Numerical Relativity）的模拟结果，分析双中子星（NS-NS）和黑洞-中子星（BH-NS）并合过程中的动力学，特别是潮汐形变对引力波信号（GWs）的影响。重点讨论千新星（Kilonovae）与快速射电暴（Fast Radio Bursts, FRBs）之间的潜在联系，探讨重元素（如金、铂）的r-过程核合成是否主要发生在这些剧烈合并事件中。 总结： 本书力求在“大尺度结构形成”与“小尺度高能过程”之间建立坚实的物理桥梁。通过将星系演化的化学富集历史与致密天体的生命周期和能量输出结合起来，读者将获得对现代天体物理学全景图一个连贯且深入的理解。每一个章节都建立在严格的辐射传输、磁流体力学和广义相对论框架之上，旨在培养读者运用先进理论工具解决复杂前沿问题的能力。

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