Galaxy Formation And Evolution pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Spinrad, Hyron

出品人:

頁數:196

译者:

出版時間:

價格:1474.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9783540254980

叢書系列:

圖書標籤:

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

《恒星與星係：宇宙結構的起源與演化》 內容簡介 本書旨在為對宇宙學和天體物理學前沿研究感興趣的讀者提供一個全麵、深入的視角，探討恒星、星係乃至更大尺度宇宙結構從早期宇宙至今的形成與演化過程。本書不側重於某一特定領域（如星係形成與演化），而是力求構建一個宏觀的物理圖像，連接起從基本粒子物理到宇宙學模型的各個尺度。 第一部分：宇宙學的基石與早期宇宙 本書的開篇將追溯宇宙的起源，詳細闡述標準宇宙學模型（Lambda-CDM 模型）的理論基礎與觀測證據。我們將從愛因斯坦的廣義相對論齣發，引入弗裏德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾剋（FLRW）度規，解釋宇宙膨脹的動力學本質。 暴脹理論作為解決早期宇宙遺留問題的關鍵機製，將得到詳盡的論述。我們將探討暴脹如何産生均勻的早期宇宙，並播下未來結構形成所需的原始密度漲落。這些微小的量子漲落，在暴脹結束後，如何通過引力作用逐漸放大，成為宇宙中星係、星係團乃至超星係團的“種子”。 隨後，我們將深入研究光閤作用（Epoch of Recombination），即宇宙變得透明的時刻。本書將詳細解析宇宙微波背景輻射（CMB）的物理起源，闡釋其在描述早期宇宙物質成分（重子、暗物質、暗能量）的精確比例中的核心作用。我們將分析CMB的各項異性，特彆是其溫度和偏振圖譜中蘊含的豐富信息，這些信息是檢驗不同宇宙學模型的關鍵工具。 第二部分：物質的聚集與第一代天體 當宇宙冷卻至足以讓物質結閤時，重子物質的演化開始發揮主導作用。本書將細緻描繪大尺度結構的形成過程。我們將引入綫性增長理論來描述在弱引力作用下，密度場如何隨時間演化。隨後，將轉嚮非綫性引力坍縮模型，特彆是冰山模型（Press-Schechter Formalism）及其後續改進，以量化不同質量尺度的物質暈（Halo）的豐度。 在這些物質暈的內部，氣體冷卻和恒星形成的物理過程將被深入剖析。我們將聚焦於第一代恒星（Population III Stars）的誕生。這些由宇宙中純粹的氫和氦構成的恒星，其質量巨大，壽命短暫，對早期宇宙的化學演化具有決定性的影響。本書將探討它們的形成機製，預測其質量函數，並分析它們如何通過超新星爆發，將宇宙中第一批重元素（金屬）拋灑到星際介質中，為後續恒星和行星的形成奠定基礎。 第三部分：恒星物理學與星際介質的動態 恒星是宇宙中主要的能量和化學元素工廠。本書的這一部分將集中闡述恒星的生命周期。我們將從恒星形成的氣體雲的引力不穩定性齣發，詳細描述前主序星階段。隨後，通過詳細的恒星結構方程，推導齣主序星的結構和演化路徑，包括質量與光度、壽命之間的關係。 在恒星演化的後期，不同的質量路徑導緻截然不同的命運。我們將探討低質量恒星如何演化為白矮星，以及質量較大的恒星如何經曆紅巨星分支，最終以超新星爆發的形式結束生命。對不同類型的超新星（Ia型、II型、Ib/c型）的物理機製和它們作為宇宙距離標記的潛力，將進行深入的比較分析。 恒星的活動還塑造瞭它們所處的環境——星際介質（ISM）。本書將係統地描述ISM的相態結構（冷、溫、熱氣體，塵埃），並闡釋恒星風、超新星遺跡如何通過能量注入和化學再循環來影響星係的整體物質組成和動力學狀態。 第四部分：從恒星到星係的宏觀演化 構建起對恒星物理和早期結構形成的理解後，本書將把視角提升到星係尺度。我們將探討星係的分類與性質，從矮星係到巨大的橢圓星係，分析它們的形態、恒星形成率和恒星化學豐度之間的關係。 恒星形成率（SFR）的演化是理解星係曆史的關鍵。本書將分析不同星係環境（如緻密星係團與孤立星係）如何通過反饋機製（如恒星風和活動星係核噴流）來調節或抑製恒星的形成，從而塑造星係的“星係形成曆史（Cosmic Star Formation History）”。 活動星係核（AGN）與超大質量黑洞在星係演化中的角色，將作為本部分的核心議題。我們將描述黑洞的吸積物理過程，並探討AGN反饋如何通過能量輸齣，對宿主星係的恒星形成産生劇烈影響，尤其是在塑造星係轉型（如從藍色的星係轉變為紅色的星係）的過程中。 第五部分：大尺度結構的組裝與暗物質的作用 本書的最後部分將迴歸到最大的尺度，係統討論暗物質暈的閤並與層級組裝過程。我們將使用N體模擬的結果來驗證理論模型，展示物質是如何通過小尺度結構的閤並，逐步組裝成今天的星係團和宇宙網（Cosmic Web）結構的。 我們將詳細討論暗物質的性質和它在結構形成中的核心支配作用。從物質暈的密度剖麵（如NFW剖麵）到星係團尺度的動力學測量，本書將強調如何通過觀測這些依賴於暗物質的結構特徵，來約束暗物質的質量、有效溫度等基本參數。 最後，我們將探討宇宙網的拓撲結構——縴維、空洞和壁的形成，以及星係在這些結構中的分布規律。通過對星係間的環境效應的分析，如引力拖曳、潮汐剝離和星係閤並，來完成對宇宙結構從微小漲落到宏偉宇宙網的完整敘事。 本書適閤高年級本科生、研究生以及對宇宙學和天體物理學有深入興趣的科研人員閱讀，它提供瞭一個貫穿從基本物理定律到觀測宇宙學前沿的綜閤知識框架。

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