Handbook of Space Astronomy and Astrophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Dr Martin V. Zombeck

出品人:

页数:780

译者:

出版时间:2006-11-9

价格:GBP 74.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521782425

丛书系列:

图书标签:

• Space Astronomy
• Astrophysics
• Handbook
• Astronomy
• Astrophysics
• Space Science
• Observational Astronomy
• Cosmology
• High Energy Astrophysics
• Stellar Astronomy

星际探索的宏大叙事：一部聚焦于宇宙演化与极端天体物理的深度专著 书名：星尘挽歌与光年回响：宇宙动力学、暗物质效应及致密星体演化 导言：揭示宇宙的深层结构与力量 本书并非对现有天文现象的浅尝辄止，而是一部深入宇宙尺度动力学、检验基础物理学原理在极端环境下的有效性，并探索暗物质和暗能量对宇宙整体结构所产生深远影响的专业学术著作。我们旨在突破传统天体物理学的范畴，聚焦于那些驱动星系形成、塑造宇宙网状结构、并考验我们对引力本质理解的核心议题。全书结构严谨，逻辑递进，力求为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个理解现代宇宙学与极端天体物理交汇点的坚实理论框架与最新的观测证据。 第一部分：宇宙学基础与宏观动力学（The Foundations of Cosmological Dynamics） 本部分构建了理解宇宙演化所需的数学和物理基础，并深入剖析了当前宇宙学模型中的关键挑战。 第一章：广义相对论在宇宙尺度上的应用与修正 本章首先回顾了爱因斯坦场方程及其在FLRW度规下的简化形式。核心内容在于探讨标准Lambda-CDM模型（$Lambda$CDM）的局限性，特别是对早期宇宙暴胀（Inflation）模型的严格检验，以及对新一代引力理论——如张量-矢量-标量引力（TeVeS）和修正引力（f(R) 理论）——在解释宇宙早期曲率和当前加速膨胀方面的潜力与限制进行量化比较。我们详细分析了哈勃常数（$H_0$）测定中的“张力问题”（Hubble Tension），并构建了基于更高阶修正项的宇宙学动力学方程组，以期在不引入额外暗能量的情况下，调和早期和晚期宇宙的观测数据。 第二章：暗物质的动态效应与粒子性质的约束 本章完全侧重于暗物质的动态影响，而非其候选粒子（如WIMPs或轴子）的微观性质。我们采用非微扰方法，模拟了冷暗物质（CDM）主导下的结构形成过程。内容包括： 1. 子结构问题与“温和”暗物质模型： 探讨了标准CDM预测的矮星系卫星过多问题（Missing Satellites Problem），并详细推导了温热暗物质（WDM）模型中自由流浪尺度的传播机制及其对最小晕质量的下限约束。 2. 引力透镜分析的高阶统计： 深入探讨了基于弱引力透镜（Weak Lensing）数据的切片（Shear）分析，特别是高斯过程回归方法在重建大型尺度暗物质分布密度场中的应用。我们展示了如何通过分析星系团聚类的第二阶和第三阶统计量（如三点相关函数），来精确区分不同暗物质模型的宇宙功率谱差异。 3. 暗物质晕的形状各向异性： 结合N体模拟结果，分析了暗物质晕在潮汐力作用下的非球形演化，并将其与观测到的星系盘面取向进行交叉对比研究。 第三章：暗能量的本质与宇宙网的演化 本部分聚焦于暗能量如何影响宇宙的“空间骨架”——宇宙网（Cosmic Web）。内容涵盖： 1. 动态暗能量模型： 对精质（Quintessence）模型进行了详细的动力学分析，特别是其状态方程参数$w(z)$随红移的变化。我们提出了一个新的参数化方案，用于区分时间演化的暗能量与修正引力导致的加速膨胀。 2. 体素（Voids）与纤维（Filaments）的几何学： 运用拓扑数据分析（TDA）技术，如持久同调（Persistent Homology），量化宇宙网的连通性、孔隙率和纤维的平均长度。对比了宇宙中不同尺度的拓扑特征在$Lambda$CDM和非标准暗能量模型中的预测差异。 3. 物质-暗能量相互作用： 探讨了“耦合暗能量”的可能性，即暗能量与重子物质之间存在非引力耦合项。我们推导了这种耦合如何改变星系团内部的质量函数和星系形成的效率。 --- 第二部分：极端天体物理的边界（The Frontiers of Extreme Astrophysics） 本部分将视角收缩至宇宙中最致密、能量最高的对象，探讨其对基础物理极限的挑战。 第四章：黑洞的视界附近动力学与信息悖论的新见解 本章侧重于数值相对论（Numerical Relativity）和量子引力效应的交叉点。 1. 极端质量比旋进（EMRIs）的波形建模： 详细分析了中等质量黑洞（IMBHs）或超大质量黑洞（SMBH）吸积周围较小伴星或星子时的引力波信号。我们利用高阶扰动理论（Perturbation Theory）和频率域分析，精确预测了这些信号在LISA探测器上的可探测性，重点在于如何利用视界面附近的准正规模式（Quasinormal Modes）来测量黑洞的“毛发”（No-Hair Theorem）参数。 2. 霍金辐射与信息恢复的半经典分析： 对信息悖论的最新进展进行了深入讨论，侧重于防火墙（Firewall）假说与软毛（Soft Hair）理论的数学构建。我们利用AdS/CFT对应原理的最新成果，探究了纠缠熵在黑洞蒸发过程中的时间演化，并提出了一个基于量子场论的修正模型来解释信息是如何通过某种形式的纠缠保持机制逃逸的。 第五章：中子星的超强场物理解构 本章深入研究了宇宙中最强磁场和最高密度物质的物理学。 1. 致密星体的方程状态（EoS）与冷却机制： 收集并综合了来自最大质量中子星的观测约束（如PSR J0740+6620的质量上限）。我们建立了基于夸克物质、超流体模型与超密度中子星核心（如夸克星或奇异星）的统一EoS框架。重点分析了介子凝结和超导电性对星震（Star Quakes）和磁场演化的影响。 2. 磁星（Magnetars）的磁场拓扑与爆发物理学： 详细解析了磁星超强磁场（$B > 10^{14}$ G）如何影响强场量子电动力学（QED）效应。通过三维磁场重联的数值模拟，我们解释了SGR和FRB（快速射电暴）事件中能量的快速释放机制，并探讨了强磁场对中子简并压力和引力波辐射的修正作用。 第六章：活动星系核喷流的相对论性辐射过程 本章关注超大质量黑洞吸积盘驱动的相对论性喷流（Relativistic Jets）的能量转换。 1. 喷流结构与加速机制： 采用多尺度模拟方法，分析了磁场如何从吸积盘提取能量并沿着光锥以接近光速的速度发射物质。关键内容包括：磁流体力学（MHD）不稳定性的激发、鞘层（Sheath）与核心（Core）的动力学分离，以及如何通过观测到的射电波谱来反演喷流内部的电子能量分布。 2. 伽马射线暴（GRBs）的前体与后燃（Afterglow）模型： 聚焦于内禀模型（Internal Shock Model）的局限性，引入了外部冲击模型（External Shock Model）的精细修正。我们详细推导了由于壳层之间的相对速度差异导致的辐射谱线演化公式，特别是如何利用X射线和光学后燃曲线的快速变化来确定喷流的初始角度和环境密度。 结论：整合视角与未来展望 本书最终章节总结了宏观宇宙学与微观极端天体物理之间的内在联系，强调了引力波天文学、多信使天文学（Multi-Messenger Astronomy）作为检验这些极端模型的关键工具。我们提出了下一代理论和观测需要关注的三个核心交叉领域：暗物质晕与致密星体的引力波信号的精确比对；高能天体物理事件中对标准模型粒子物理学的潜在突破；以及对宇宙学参数的系统性误差分析与修正理论的实证化。本书旨在为下一代物理学家提供一个严谨、前沿且充满挑战的知识体系。

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