Compact Stellar X-ray Sources pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Lewin, Walter (EDT)/ van der Klis, Michiel (EDT)

出品人:

页数:706

译者:

出版时间:2006-4

价格:$ 316.40

装帧:HRD

isbn号码:9780521826594

丛书系列:

图书标签:

天体物理学
X射线天文学
致密天体
中子星
黑洞
吸积盘
辐射机制
高能天体物理
恒星演化
脉冲星

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具体描述

X-ray astronomy is the prime available window on astrophysical compact objects: black holes, neutron stars and white dwarfs. In the ten years preceding this book's publication in 2006, new observational opportunities have led to an explosion of knowledge in this field. This book provides a comprehensive overview of the astrophysics of compact objects that emit X-rays. Sixteen chapters written by the foremost experts in the field cover the observations and the astrophysical interpretation of these objects. Topics covered include binary systems, gamma ray burst sources, anomalous X-ray pulsars, super-soft sources, and enigmatic fast X-ray transients. Further chapters are dedicated to isolated neutron stars and the X-ray source populations of globular clusters. The properties of X-ray binaries are discussed in depth in chapters on quasi-periodic oscillations and related aperiodic X-ray variability, X-ray bursts, black holes, and relativistic jets. This is a valuable reference for both graduate students and active researchers.

宇宙星辰间的低语：揭秘紧凑X射线源的奥秘本书旨在为天体物理学爱好者、研究生以及专业研究人员提供一个关于宇宙中一类独特天体的深入、详尽的探讨——紧凑X射线源（Compact X-ray Sources）。这些天体并非是恒星形成或演化的主流叙事，而是宇宙角落里那些极端、高能的“残骸”与“遗孀”，它们是黑洞、中子星等致密天体在吸积物质过程中所爆发出的最强烈、最引人注目的辐射源。本书的构建遵循了从基础理论到前沿观测的逻辑脉络，力求构建一个全面而深入的知识图景。我们将首先聚焦于构成这些系统的基本要素及其物理环境。第一部分：致密天体的基础物理与形成在深入探讨X射线辐射之前，有必要对构成紧凑X射线源的两位主角——黑洞和中子星——进行详尽的阐述。我们将从恒星演化的终极阶段开始，回顾大质量恒星如何通过超新星爆发将物质抛射，并留下密度达到极致的残余物。对于黑洞，我们将详细讨论广义相对论的框架下的核心概念，包括史瓦西半径、事件视界、克尔度规（旋转黑洞）的物理特性，以及视界内外的时空弯曲效应。我们将探究霍金辐射的理论基础，尽管其对X射线源的直接贡献微乎其微，但它代表了我们对黑洞物理理解的极限。中子星的部分将侧重于其奇异的物质状态。介绍中子星的内部结构，包括外壳、内壳以及可能存在的夸克物质核心。我们将梳理当前关于核物质状态方程（EoS）的研究进展，分析不同EoS对中子星最大质量、半径和表面重力的影响。此外，我们将专门辟章讨论中子星的磁场特性——极强的磁场如何影响其周围的吸积过程和辐射机制。第二部分：吸积盘的物理学——能量的熔炉紧凑X射线源之所以成为“X射线源”，核心在于其周围的吸积盘（Accretion Disk）。本书的重点将放在描述物质如何从伴星（无论是普通恒星还是另一颗致密天体）转移到黑洞或中子星的引力势阱中。我们将详细介绍吸积盘的结构和动力学。从理论物理出发，阐述由粘滞力驱动的物质向内螺旋运动的物理机制，这是将引力势能转化为热能的关键。沙克拉茨基-普雷德尔（Shakura-Sunyaev）薄盘模型将被作为基础框架进行深入分析，包括其温度分布、密度剖面以及光谱特征的理论预测。随后，我们将讨论当吸积速率升高时，吸积盘的物理状态会发生显著变化。我们将详细分析“光球层”的形成和边缘环不稳定性和热不稳定性，这些不稳定性被认为是导致X射线源爆发活动的根本原因。对于高能吸积，我们将介绍暖厚盘（Slim Disk）模型，该模型解释了在接近爱丁顿极限或超出门槛时，热量不能有效辐射出去，导致盘体加厚和内部辐射的改变。第三部分：X射线辐射的产生与光谱特征吸积盘的能量最终以X射线辐射的形式释放出来。本章将聚焦于高能辐射的物理起源。对于黑洞和中子星系统，最主要的辐射机制是康普顿化（Comptonization）。我们将详细解析高能电子如何散射低能光子，从而将谱指数从软X射线区域推向硬X射线区域。我们将介绍反射模型（Reflection Model），即来自吸积盘内部的X射线被盘面上的物质吸收和再发射的过程，这为我们提供了关于黑洞/中子星附近强引力场弯曲光线（Gravitational Light Bending）和高能粒子米勒的直接窗口。对于中子星特有的X射线辐射，我们将区分非磁性中子星和强磁场脉冲星的辐射机制。对于后者，磁场捕获物质的效应将主导辐射，形成磁层结构，并可能产生周期性的脉冲信号。此外，本书将投入大量篇幅讨论喷流（Jets）的形成与功率。紧凑X射线源是宇宙中伽马射线暴和射电喷流的重要源头。我们将探讨布兰德福-兹那杰克（Blandford-Znajek）机制和彭兹罗斯（Penrose）过程如何从旋转的黑洞或吸积盘中提取能量，驱动相对论性等离子体喷流的形成。第四部分：分类与观测证据——X射线双星系统紧凑X射线源主要通过X射线双星（X-ray Binaries, XRBs）被发现。本书将系统地对XRBs进行分类，主要基于伴星的类型和质量： 1. 低质量X射线双星（LMXBs）：伴星为低质量恒星或棕矮星。我们将重点分析LMXBs在不同吸积状态下的行为，如软/硬态转换（Soft/Hard State Transitions），以及反照蟹效应（reflaction effect）。 2. 高质量X射线双星（HMXBs）：伴星为大质量蓝巨星。此类系统通常伴随有显著的星风和磁场捕获过程，是研究强磁场中子星脉冲的理想场所。 3. 超大质量X射线双星（ULX）：亮度远超爱丁顿极限的系统。我们将探讨ULX的物理模型，包括但不限于光子驱动的喷流、超爱丁顿吸积或作为中等质量黑洞的候选体。观测部分将涵盖当前的旗舰望远镜和探测器，从NASA的钱德拉（Chandra）到欧洲的XMM-牛顿，以及最新的探测任务。重点在于如何利用光谱分析、定时分析（如功率谱分析和脉冲分析）来推导黑洞/中子星的质量、自旋参数以及吸积盘的温度分布。本书的最终目标是使读者能够理解，这些在宇宙尺度上显得“紧凑”的系统，实则蕴含着物理学中最极端、最引人入胜的现象，它们是检验广义相对论、核物理以及等离子体物理学极限的最佳天然实验室。