Galaxy Formation And Evolution pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Spinrad, Hyron

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:

价格:1474.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783540254980

丛书系列:

图书标签:

Galaxy Formation
Galaxy Evolution
Cosmology
Astrophysics
Dark Matter
Large-Scale Structure
Star Formation
Active Galactic Nuclei
Observational Astronomy
Theoretical Astronomy

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具体描述

《恒星与星系：宇宙结构的起源与演化》内容简介本书旨在为对宇宙学和天体物理学前沿研究感兴趣的读者提供一个全面、深入的视角，探讨恒星、星系乃至更大尺度宇宙结构从早期宇宙至今的形成与演化过程。本书不侧重于某一特定领域（如星系形成与演化），而是力求构建一个宏观的物理图像，连接起从基本粒子物理到宇宙学模型的各个尺度。第一部分：宇宙学的基石与早期宇宙本书的开篇将追溯宇宙的起源，详细阐述标准宇宙学模型（Lambda-CDM 模型）的理论基础与观测证据。我们将从爱因斯坦的广义相对论出发，引入弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，解释宇宙膨胀的动力学本质。暴胀理论作为解决早期宇宙遗留问题的关键机制，将得到详尽的论述。我们将探讨暴胀如何产生均匀的早期宇宙，并播下未来结构形成所需的原始密度涨落。这些微小的量子涨落，在暴胀结束后，如何通过引力作用逐渐放大，成为宇宙中星系、星系团乃至超星系团的“种子”。随后，我们将深入研究光合作用（Epoch of Recombination），即宇宙变得透明的时刻。本书将详细解析宇宙微波背景辐射（CMB）的物理起源，阐释其在描述早期宇宙物质成分（重子、暗物质、暗能量）的精确比例中的核心作用。我们将分析CMB的各项异性，特别是其温度和偏振图谱中蕴含的丰富信息，这些信息是检验不同宇宙学模型的关键工具。第二部分：物质的聚集与第一代天体当宇宙冷却至足以让物质结合时，重子物质的演化开始发挥主导作用。本书将细致描绘大尺度结构的形成过程。我们将引入线性增长理论来描述在弱引力作用下，密度场如何随时间演化。随后，将转向非线性引力坍缩模型，特别是冰山模型（Press-Schechter Formalism）及其后续改进，以量化不同质量尺度的物质晕（Halo）的丰度。在这些物质晕的内部，气体冷却和恒星形成的物理过程将被深入剖析。我们将聚焦于第一代恒星（Population III Stars）的诞生。这些由宇宙中纯粹的氢和氦构成的恒星，其质量巨大，寿命短暂，对早期宇宙的化学演化具有决定性的影响。本书将探讨它们的形成机制，预测其质量函数，并分析它们如何通过超新星爆发，将宇宙中第一批重元素（金属）抛洒到星际介质中，为后续恒星和行星的形成奠定基础。第三部分：恒星物理学与星际介质的动态恒星是宇宙中主要的能量和化学元素工厂。本书的这一部分将集中阐述恒星的生命周期。我们将从恒星形成的气体云的引力不稳定性出发，详细描述前主序星阶段。随后，通过详细的恒星结构方程，推导出主序星的结构和演化路径，包括质量与光度、寿命之间的关系。在恒星演化的后期，不同的质量路径导致截然不同的命运。我们将探讨低质量恒星如何演化为白矮星，以及质量较大的恒星如何经历红巨星分支，最终以超新星爆发的形式结束生命。对不同类型的超新星（Ia型、II型、Ib/c型）的物理机制和它们作为宇宙距离标记的潜力，将进行深入的比较分析。恒星的活动还塑造了它们所处的环境——星际介质（ISM）。本书将系统地描述ISM的相态结构（冷、温、热气体，尘埃），并阐释恒星风、超新星遗迹如何通过能量注入和化学再循环来影响星系的整体物质组成和动力学状态。第四部分：从恒星到星系的宏观演化构建起对恒星物理和早期结构形成的理解后，本书将把视角提升到星系尺度。我们将探讨星系的分类与性质，从矮星系到巨大的椭圆星系，分析它们的形态、恒星形成率和恒星化学丰度之间的关系。恒星形成率（SFR）的演化是理解星系历史的关键。本书将分析不同星系环境（如致密星系团与孤立星系）如何通过反馈机制（如恒星风和活动星系核喷流）来调节或抑制恒星的形成，从而塑造星系的“星系形成历史（Cosmic Star Formation History）”。活动星系核（AGN）与超大质量黑洞在星系演化中的角色，将作为本部分的核心议题。我们将描述黑洞的吸积物理过程，并探讨AGN反馈如何通过能量输出，对宿主星系的恒星形成产生剧烈影响，尤其是在塑造星系转型（如从蓝色的星系转变为红色的星系）的过程中。第五部分：大尺度结构的组装与暗物质的作用本书的最后部分将回归到最大的尺度，系统讨论暗物质晕的合并与层级组装过程。我们将使用N体模拟的结果来验证理论模型，展示物质是如何通过小尺度结构的合并，逐步组装成今天的星系团和宇宙网（Cosmic Web）结构的。我们将详细讨论暗物质的性质和它在结构形成中的核心支配作用。从物质晕的密度剖面（如NFW剖面）到星系团尺度的动力学测量，本书将强调如何通过观测这些依赖于暗物质的结构特征，来约束暗物质的质量、有效温度等基本参数。最后，我们将探讨宇宙网的拓扑结构——纤维、空洞和壁的形成，以及星系在这些结构中的分布规律。通过对星系间的环境效应的分析，如引力拖曳、潮汐剥离和星系合并，来完成对宇宙结构从微小涨落到宏伟宇宙网的完整叙事。本书适合高年级本科生、研究生以及对宇宙学和天体物理学有深入兴趣的科研人员阅读，它提供了一个贯穿从基本物理定律到观测宇宙学前沿的综合知识框架。