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出版者:

作者:易友人

出品人:

页数:466

译者:

出版时间:2010-5

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787300120102

丛书系列:

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探索宇宙的奥秘：当代天体物理前沿研究 作者：[此处可填入著名天文学家或资深科研人员的笔名或化名] 出版社：[此处可填入一家学术或科普出版社的名称] 出版日期：[此处可填入一个未来的或非2011年的日期，例如 2024年春季] --- 内容概要：一部深入宇宙肌理的里程碑式著作 《探索宇宙的奥秘：当代天体物理前沿研究》并非一本面向初学者的基础读物，而是一部旨在为专业研究人员、高年级本科生及研究生，以及对宇宙学、粒子物理与天体观测交叉领域有深入兴趣的读者，提供最新、最前沿研究进展和理论框架的深度综述。本书聚焦于21世纪第二个十年以来，观测技术（如引力波探测、下一代射电望远镜阵列、高精度空间望远镜）取得突破性进展后，对我们理解宇宙演化、基本物理定律以及极端天体现象所带来的深刻变革。 全书共分十二章，结构严谨，逻辑递进，力求将复杂的数学模型与直观的物理图像相结合，展现出当代天体物理研究的广阔图景与挑战。 --- 第一部分：宇宙学的“新常态”与暗物质、暗能量的边界 第一章：哈勃常数“潘多拉魔盒”：张力与新测量方法 本章深入探讨了当前宇宙学中最为棘手的难题之一——哈勃常数$H_0$的“张力”问题。我们详细回顾了基于早期宇宙（如普朗克卫星对宇宙微波背景CMB的观测）和基于晚期宇宙（如Ia型超新星和重子声学振荡BAO的观测）所得结果之间持续扩大的偏差。重点分析了新的测量方法，例如利用脉动变星（如造父变星和食双星系统）作为“标准烛光”的新校准流程，以及利用引力透镜延迟时间来独立测定$H_0$的最新进展。本章旨在评估这些张力是否指向“$Lambda$CDM模型”的修正，还是仅仅源于系统误差的遗漏。 第二章：暗物质的直接探测与间接印记 本章超越了传统的间接证据（如星系旋转曲线和引力透镜），全面梳理了过去十年中，寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）、轴子（Axions）以及惰性中微子等暗物质候选粒子的最新实验结果。我们详细介绍了地下实验室（如XENONnT、PandaX）的最新灵敏度限制，并重点分析了在低能阈值下，对轻量级暗物质信号的重新审视。此外，本章还结合Fermi-LAT和AMS-02等空间实验的数据，探讨了暗物质湮灭或衰变可能在特定天体环境（如银河系中心和矮星系）中留下的伽马射线或反物质谱线印记的最新分析。 第三章：暗能量的动态演化：从宇宙学常数到标量场理论 本章将焦点放在暗能量的本质上。我们不再满足于$Lambda$（宇宙学常数）模型，而是细致考察了各种修改引力（Modified Gravity, MOG）理论，特别是参数化后验爱因斯坦（Parameterized Post-Newtonian, PPN）框架下的动态暗能量模型。通过分析最新的大尺度结构（LSS）数据和弱引力透镜效应的统计信息，我们评估了诸如“昆虫（quintessence）”和“精质（k-essence）”模型与观测的吻合程度，并探讨了它们对未来宇宙命运的预言差异。 --- 第二部分：极端天体物理与时空几何的检验 第四章：引力波天文学的新纪元：多信使天文学的融合 本章是本书的重中之重。我们详细分析了LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）合作组织探测到的数十例双中子星并合（BNS）、黑洞-中子星并合（NSBH）以及双黑洞并合（BBH）事件的最新分类和物理参数。重点讨论了GW170817事件后，电磁对应体（如千新星Kilonovae）对重元素（如金、铂）快速俘获过程（r-process）的确定性证据。此外，本章还前瞻性地介绍了第三代引力波探测器（如爱因斯坦望远镜ET和宇宙尺度干涉仪LISA）的预期灵敏度和它们将如何揭示超大质量黑洞的形成与演化。 第五章：超大质量黑洞的吸积与反馈机制 本章探讨了活动星系核（AGN）中心的超大质量黑洞如何通过吸积物质、喷射相对论性喷流，对宿主星系的大尺度结构产生“反馈”效应。我们结合了钱德拉X射线天文台和ALMA的观测数据，研究了冷气体流如何被加热、甚至被驱逐出星系，从而调节恒星形成的“AGN反馈”模型。重点分析了“高光度”与“低光度”AGN在能量输出模式上的差异。 第六章：中子星的极限状态：内禀结构与磁场效应 中子星作为宇宙中最致密的天体之一，是检验物质在极端压力下状态方程的天然实验室。本章基于对脉冲星的精确计时数据，尤其是对毫秒脉冲星的观测，推断中子星内部夸克物质的存在可能性。此外，我们详细考察了磁星（Magnetars）的耀斑事件，这些事件的能量来源和磁场重联的物理机制，对理解极端磁场下的量子电动力学具有重要意义。 --- 第三部分：恒星的诞生、演化与死亡 第七章：第一代恒星（Population III）的搜寻与理论模型 本章聚焦于宇宙“黑暗时代”末期形成的、由原始氢和氦构成的第一代恒星。由于其极高的质量和短暂的寿命，直接观测极为困难。我们详细评估了詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）深场观测中，识别出这些极端贫金属恒星的候选体（通过其独特的电离光谱特征）的最新策略，并比较了基于不同初始质量函数（IMF）的恒星形成理论模型。 第八章：系外行星的大气光谱与宜居性指标 随着系外行星探测技术的进步，本章的重点转向对行星大气成分的精细分析。我们详细介绍了透射光谱和直接成像光谱技术在分辨水蒸气、甲烷、二氧化碳等关键分子上的最新突破。讨论了“生物特征气体”（Biosignatures）的可靠性标准，以及如何区分由非生物过程产生的“伪生物特征”信号。重点分析了对“超级地球”和“迷你海王星”的最新分类。 第九章：超新星遗迹与宇宙射线起源 本章回顾了II型、Ia型超新星爆发的物理机制及其对星际介质的化学富集作用。重点分析了超新星激波如何加速带电粒子，成为银河系内宇宙射线的加速源。通过对蟹状星云等著名遗迹的X射线和高能伽马射线成像，我们试图精确刻画粒子加速的能量谱和效率。 --- 第四部分：高能过程与基础物理的交叉 第十章：伽马射线暴（GRBs）的统一模型与相对论性喷流 伽马射线暴依然是高能物理中最具挑战性的现象之一。本章整合了Swift、Fermi等卫星的数据，探讨了长暴（Long GRBs，与大质量恒星坍缩相关）和短暴（Short GRBs，与中子星并合相关）的统一性与差异性。重点深入剖析了喷流模型中的“能谱演化”和“辐射机制”的最新解释，以及如何通过探测到的引力波信号来约束其物理源头。 第十一章：宇宙射线的高能极限与“GZK截止”的验证 本章讨论了宇宙中能量最高的粒子——超高能宇宙射线（UHECRs）的来源问题。我们分析了Pierre Auger天文台等实验数据，评估了它们是否来源于遥远的活动星系核，或来自我们自己的银河系。同时，详细讨论了GZK（Greisen–Zatsepin–Kuzmin）效应的观测限制，该效应预测了来自遥远源头的极高能光子将与宇宙微波背景光子相互作用而衰减的现象。 第十二章：广义相对论在强引力场下的检验 本书的收官部分回归到基础理论的检验。我们利用对快速旋转的（极速）黑洞视界附近吸积盘的X射线再处理数据，以及引力波数据的精确模型，对广义相对论（GR）的有效性进行了最高精度的检验。讨论了当前数据对替代性引力理论（如TeVeS或张量-矢量-标量理论）的排除程度，并展望了未来如何利用引力波偏振信息来寻找对洛伦兹对称性的微小偏离。 --- 附录与资源索引 本书附带的资源索引提供了最新的重要数据集链接、开放源码代码库的指南，以及在特定领域有影响力的最新综述文献列表，旨在鼓励读者深入参与到前沿的实际研究工作中。本书的语言力求严谨而精确，数学推导清晰，是当代天体物理学研究者不可或缺的参考工具书。

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