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1.1 地球与太阳系1

1.1.1 地球的参数1

第一章 概论1

1.1.2 一道几何题：几何法测距2

1.1.3 太阳系内天体3

1.2 恒星与银河系6

1.2.1 HR图6

1.2.2 非几何法测距：物理测距法7

1.2.3 银河系8

1.3.1 星系距离11

1.3 星系世界11

1.3.2 星系空间分布12

1.3.3 星系的形态分类——Hubble分类12

1.3.4 正常星系与活动星系13

1.3.5 星系旋转曲线，暗物质的存在13

1.4 天体物理中的重大疑难问题16

1.5 天文观测设备与展望17

第二章 辐射——认识宇宙的重要窗口19

2.1 热辐射，黑体谱与线谱20

2.2 典型的非热辐射——荷电粒子作加速运动时产生的辐射24

2.3 回旋辐射，同步辐射，曲率辐射25

2.3.1 回旋辐射（cyclotron radiation）：β？125

2.3.2 同步辐射（synchrotron radiation）：γ？127

2.3.3 强磁场中荷电粒子的Landau能级30

2.3.4 曲率辐射（curvature radiation）34

2.4 Compton散射与逆Compton散射35

2.4.1 Compton散射，Eddington光度36

2.4.2 逆Compton散射38

2.5 轫致辐射39

2.6 Cherenkov辐射40

2.7 传能与传能方程简介42

第三章 磁化等离子体——99％以上宇宙正常物质的状态47

3.1 天体磁场的普遍性47

3.2 等离子体中的电磁作用50

3.2.1 Debye长度50

3.2.2 等离子体频率51

3.3 磁流体力学53

3.3.1 磁流体力学方程组53

3.3.2 Lorentz力54

3.3.3 感应方程57

3.4 天体磁场起源的发电机理论简介58

3.5 宇宙线及其加速过程61

第四章 主序恒星——绝大多数肉眼所见的点点繁星65

4.1 恒星演化概貌65

4.2 恒星的形成67

4.2.1 引力不稳定性67

4.2.2 恒星形成过程69

4.3 球对称恒星的引力平衡与平衡态附近的振荡71

4.3.1 恒星的流体静力学平衡71

4.3.2 周光关系72

4.3.4 多方球与Lane-Emden方程75

4.3.3 状态方程75

4.4 恒星内部的核燃烧过程78

4.4.1 核燃烧的条件78

4.4.2 反应率与产能率82

4.4.3 比铁轻元素的核合成过程82

4.4.4 比铁重元素的核合成过程86

4.5 主序恒星的结构方程88

4.6 旋转恒星的平衡位形：Maclaurin椭球89

4.7 双星系统中恒星质量的测定91

5.1 超新星简介及其观测特性94

第五章 超新星——主序星临终前“回光返照”94

5.2 超新星爆发机制：不稳定核燃烧96

5.2.1 简并物质核燃烧是不稳定的96

5.2.2 燃烧过程98

5.2.3 超新星宇宙学102

5.3 超新星爆发机制：引力塌缩104

5.3.1 导致铁核塌缩的因素106

5.3.2 铁核塌缩的中微子过程107

5.3.3 反弹激波与瞬时爆109

5.3.4 延迟爆110

5.4 超新星遗迹112

5.5 超新星SN1987A113

第六章 吸积——致密天体的有效产能方式116

6.1 天体物理中的吸积过程117

6.1.1 双星演化及其中的吸积过程117

6.1.2 致密天体吸积能够高效地释放能量121

6.1.3 吸积释放能量产生的光子一般在X射线或γ射线波段122

6.2 球对称吸积——零角动量情形123

6.2.1 静止介质的吸积123

6.3 轴对称吸积——非零角动量情形124

6.2.2 运动介质的吸积124

6.3.1 一般分析126

6.3.2 各类吸积盘模型简介128

6.3.3 α盘的稳定性130

6.4 磁化中子星的盘吸积与柱吸积130

第七章 白矮星——恒星演化残骸之一136

7.1 Fermi子星的研究历史137

7.2 白矮星物质的状态方程141

7.2.1 非相对论（NR）极限情形142

7.2.3 一般情形143

7.2.2 极端相对论（ER）极限情形143

7.2.4 BPS状态方程145

7.3 Fermi子星的极限质量——Chandrasekhar质量146

7.3.1 半定量考虑146

7.3.2 白矮星结构模型与Chandrasekhar极限质量148

7.4 白矮星的结构与冷却150

7.4.1 大气模型150

7.4.2 冷却模型151

7.5 行星状星云与白矮星的形成154

第八章 脉冲星、中子星与夸克星——恒星演化残骸之二157

8.1 脉冲星类致密星及其形成、冷却159

8.1.1 各类脉冲星类致密星159

8.1.2 中子星的形成与冷却161

8.2 中子星与奇异星模型164

8.2.1 质量-半径关系164

8.2.2 中子星的结构167

8.2.3 强磁场中的物质与中子星表层171

8.2.4 奇异星的结构173

8.3 转动供能脉冲星（rotation-powered pulsars）177

8.3.1 磁偶极辐射与相关观测量（μ？主导）178

8.3.2 单极感应179

8.3.3 旋转磁偶极导电球产生电四极场（μ？主导）180

8.3.4 脉冲星辐射轮廓与唯象模型184

8.3.5 脉冲星辐射模型186

8.3.6 脉冲星制动指数问题187

第九章 黑洞——广义相对论预言的天体190

9.1 相对论简介191

9.1.1 平直时空——狭义相对论191

9.1.2 弯曲时空——广义相对论194

9.2 Schwarzschild黑洞196

9.1.3 物质分布决定时空结构——Einstein场方程196

9.2.1 Schwarzschild解197

9.2.2 Schwarzschild时空结构198

9.2.3 Schwarzschild时空的主要特性：r？,z,△α201

9.3 其他类型的黑洞，黑洞转动能的提取203

9.4 黑洞的量子效应205

9.5 黑洞的观测证认207

第十章 宇宙γ射线爆发源——仅次于“大爆炸”的现象211

10.1 历史和基本观测事实211

10.2 相对论火球模型215

10.3 能源机制218

10.4 研究展望219

第十一章 星系——组成宇宙的基本单元221

11.1 星系的宇宙学红移221

11.2 引力透镜现象222

11.3 活动星系与活动星系核225

11.4 AGN的超大质量黑洞吸积图像227

11.5 星系中心的黑洞230

第十二章 宇宙——可观测的一切233

12.1.2 Hubble膨胀234

12.1.1 大尺度上的均匀性234

12.1 宇宙学的基本观测事实234

12.1.3 轻元素的丰度235

12.1.4 微波背景辐射235

12.2 宇宙学原理与RW（Robertson-Walker）度规236

12.3 宇宙膨胀动力学239

12.4 宇宙的热力学演化241

12.4.1 真空自发破缺相变241

12.4.2 暴胀及其后果245

12.4.3 脱耦与背景辐射247

12.4.4 早期核合成249

12.5 暗物质与暗能量252

12.5.1 宇宙学常数252

12.5.2 暗物质与暗能量253

附录一 Landau：“论恒星的理论”260

附录二 粒子物理标准模型简介266

附录三 粒子天体物理简介276

附录四 地外文明与太阳系外行星系统279

附录五 数、单位制与常数282

正文索引286

参考文献293