Open Issues in Core Collapse Supernova Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Mezzacappa, Anthony (EDT)/ Fuller, George Michael (EDT)

出品人:

页数:460

译者:

出版时间:

价格:143

装帧:HRD

isbn号码:9789812563149

丛书系列:

图书标签:

• 超新星
• 核心坍缩
• 天体物理学
• 恒星演化
• 数值模拟
• 中子星
• 黑洞
• 核物理
• 高能天体物理
• 爆炸物理

银河系深处的炼金术：探索致密天体的形成与演化 本书深入剖析了现代天体物理学中最引人入胜、也最具挑战性的领域之一：极端引力场下物质的行为及其最终归宿——致密天体的形成、结构与演化。我们将带领读者穿越广袤的宇宙，聚焦于那些质量远超太阳、密度难以想象的天体，探寻它们如何诞生、如何塑造周围的时空，以及它们如何成为宇宙演化史上的关键节点。 第一部分：引力的极限——中子星的诞生与内部结构 本部分将从中子星（Neutron Stars, NS）的形成机制入手。我们将详细考察大质量恒星的生命终点——核心坍缩（Core Collapse）。不同于太阳这类恒星温和的死亡方式，这些巨星的内核在自身引力作用下，不可避免地突破了电子简并压力所能承受的极限，引发剧烈的引力坍缩。 我们首先回顾并详细推导了钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar Limit）和奥本海默-沃尔科夫极限（Oppenheimer-Volkoff Limit）在决定恒星最终命运中的关键作用。随后，我们将进入恒星坍缩的动态过程：从预超新星阶段的氦闪到最终的铁核形成，以及随后伴随的中微子暴发和冲击波的形成。本书将侧重于数值模拟的最新进展，探讨不同初始质量恒星坍缩路径的差异，以及它们如何产生不同类型的超新星遗迹。 核心的讨论将围绕中子星的内部结构模型展开。由于我们无法直接观测到中子星的内部，其内部状态的描述完全依赖于先进的核物理理论。我们将详尽探讨核物质的状态方程（Equation of State, EoS）在不同密度下的表现：从外壳的纯中子液体到核心可能存在的超流体、超导态，乃至更奇特的夸克物质（如夸克星或奇异星）。书中会引入最新的对称性能（Symmetry Energy）约束，并讨论如何利用观测到的中子星质量与半径关系（$M-R$关系）来检验和修正这些理论EoS模型。此外，对快速旋转的中子星——脉冲星（Pulsars）的磁场结构、辐射机制以及“脉冲星风扇”理论的深入剖析也将是本章的重点。 第二部分：时空的扭曲者——黑洞的形成与属性 当坍缩的内核质量超过中子星的质量上限时，引力将无可匹敌，最终形成黑洞（Black Holes, BH）。本书将以爱因斯坦的广义相对论为基石，系统地介绍黑洞理论的基础。我们将从最基础的史瓦西（Schwarzschild）度规开始，过渡到描述带电荷黑洞的雷斯纳-诺德斯特勒姆（Reissner-Nordström）度规，并重点探讨克尔（Kerr）度规，后者是描述宇宙中普遍存在旋转黑洞的精确解。 我们深入探讨黑洞的拓扑结构：事件视界（Event Horizon）、奇点（Singularity）的性质以及能层（Ergosphere）。对于旋转黑洞，其能层为提取能量提供了理论上的可能性，我们将详细讨论彭罗斯过程（Penrose Process）及其在实际天体物理过程中的潜在应用。 黑洞的“无毛定理”（No-Hair Theorem）是理解其宏观性质的核心。本书将阐述为什么黑洞仅由质量、角动量和电荷这三个参数完全确定。 在形成机制方面，我们不仅关注大质量恒星坍缩形成的恒星级黑洞，还将探讨中等质量黑洞（Intermediate-Mass Black Holes, IMBHs）的形成理论，以及超大质量黑洞（Supermassive Black Holes, SMBHs）在星系中心的作用与积累机制。对于SMBHs的增长，我们将分析吸积盘（Accretion Disk）的辐射特性，包括其光谱演化和喷流（Jets）的产生机制，这些过程是驱动活动星系核（AGN）能量输出的主要动力。 第三部分：双星系统中的致密天体——交互作用与观测信号 宇宙中，孤立的致密天体相对稀少，多数中子星和黑洞都存在于双星或多星系统中。本部分专注于这些致密天体如何通过引力相互作用和物质交换来改变其性质并发出剧烈的辐射。 我们将详细研究X射线双星系统。在密近的X射线双星中，伴星物质被吸积到中子星或黑洞表面。我们将剖析吸积盘的物理过程，从粘性耗散到磁场重联，解释观测到的准周期振荡（QPOs）和爆发（Bursts）现象。对于中子星，核燃料在表面聚变引发的热核爆发（Type I X-ray Bursts）提供了检验其表面物理和EoS的独特窗口。 另一个关键主题是引力波天文学的兴起。本书将阐述双中子星并合（BNS Merger）和黑洞-中子星并合（NSBH Merger）如何作为宇宙中产生重元素（特别是金和铂）的工厂——快中子俘获过程（r-process）的理论模型。我们将探讨LIGO/Virgo/KAGRA等探测器捕获到的引力波信号（如GW170817），并将其与电磁波对应体（Kilonovae）的观测数据相结合，检验极端密度下的物理学和宇宙学尺度的测量。 第四部分：遗迹与遗产——致密天体的未来与宇宙学意义 最后一部分将着眼于致密天体的长期演化和它们对宇宙的深远影响。 我们将讨论快速旋转的中子星如何通过磁场衰减（Magnetic Field Decay）最终“死亡”为磁星（Magnetars）或黯淡的中子星。对于黑洞，我们将探讨它们如何通过喷流和辐射影响周围的气体云，从而调节宿主星系的恒星形成率（Feedback Mechanism）。 此外，本书还将涉及一些前沿且具有高度推测性的主题，例如：中子星与黑洞在宇宙早期可能形成的原初黑洞的存在性；以及理论上预测的，由极端密度导致的奇点形成与广义相对论的适用边界问题。通过对这些极端天体的研究，我们实际上是在测试物理定律在引力最强的环境下的有效性，从而不断推进我们对物质、能量和时空本质的理解。 本书旨在为对极端天体物理学感兴趣的研究人员、高年级本科生及研究生提供一个全面、深入且兼具理论深度和观测联系的知识体系。

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