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[日] 加藤正二（Shoji Kato） 著，[日] 岭重慎（Shin Mineshige） 译

图书标签:

• 黑洞
• 吸积盘
• 天体物理
• 相对论
• 高能天体物理
• 天文学
• 物理学
• 宇宙学
• X射线天文学
• 观测天文学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030488923

版次：1

商品编码：11941159

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：458

字数：600000

正文语种：中文

编辑推荐

《黑洞吸积盘》是吸积盘研究的经典著作，是从事相关研究人员的必读书目。

内容简介

　　吸积盘是天体物理中广泛使用的一种理论模型，观测中也找到了它们存在的证据。黑洞吸积盘包含了吸积盘模型的几乎所有结构，是研究吸积理论的对象。虽然名字中含有“黑洞”二字，但黑洞吸积盘的研究成果可以用于其他天体的吸积，如原恒星、中子星、白矮星等。
　　《黑洞吸积盘》是吸积盘研究的经典著作，是从事相关研究人员的必读书目。

内页插图

目录

前言
译者序
本书大纲

第1章 绪论
1．1 吸积能的历史渊源
1．1．1 宇宙中的能源
1．1．2 类星体的发现
1．1．3 类星体的能量
1．2 吸积盘图景——活动的宇宙
1．2．1 理论家们
1．2．2 吸积盘的概念
1．2．3 引力发电站
1．3 吸积供能的天体——对观测的综述
1．3．1 恒星形成区
1．3．2 激变变星
1．3．3 含有中子星的x射线双星
1．3．4 包含黑洞的X射线双星
1．3．5 活动星系核
参考文献

第2章 与吸积相关的物理过程
2．1 爱丁顿光度
2．1．1 爱丁顿光度的推导
2．1．2 超爱丁顿光度
2．2 邦迪吸积
2．2．1 ，基本方程
2．2．2 声速和临界点
2．2．3 马赫数和奇异点分析
2．3 黏滞过程
2．3．1 转动盘的最低能量态
2．3．2 盘中的黏性
2．4 相对论效应
2．4．1 牛顿类比
2．4．2 伪牛顿势
参考文献

第3章 经典模型
3．1 黏性吸积盘
3．1．1 黏滞扩散的基本方程
3．1．2 黏滞扩散的例子
3．2 光学厚盘
3．2．1 标准Shakura-Sunyaev模型
3．2．2 盘的能量
3．2．3 稳态盘结构-
3．2．4 热平衡曲线
3．2．5 盘黑体谱
3．2．6 盘的线谱
3．3 光学薄盘
3．3．1 Shapiro-Lightman-Eardley盘
3．3．2 平衡结构
3．3．3 高能谱
3．4 几何厚环
3．4．1 环的基本结构
3．4．2 环的连续谱
3．4．3 环的线谱
3．5 相对论性标准盘
3．5．1 相对论性盘的基本方程
3．5．2 相对论性盘的结构
3．5．3 连续谱
3．5．4 线谱
3．6 吸积盘中的辐射
3．6．1 均匀盘中的辐射能流
3．6．2 电子散射效应和康普顿化
3．7 辐照盘
3．7．1 辐照效应的光度
3．7．2 辐照加热率
3．7．3 辐照盘的径向结构
……
第4章 长期不稳定性和热不稳定性
第5章 矮新星型不稳定性
第6章 潮汐不稳定性
第7章 含有激波的稳态盘吸积
第8章 构造一般模型的方程
第9章 吸积流的跨声速性质
第10章 径移主导吸积流
第11章 径移主导盘的热力学行为
第12章 X射线光变的模型
第13章 盘振荡基础
第14章 声波的黏滞脉动不稳定性
第15章 吸积盘内区的声波扰动
第16章 辐射流体力学
第17章 磁流体不稳定性
第18章 吸积盘中的湍流
附录A 克尔度规及其基本性质
附录B 纳维-斯托克斯方程
附录C 相对论黏性流体的基本方程
附录D 辐射转移方程
附录E 相对论辐射流体力学的基本方程
附录F 磁流体力学方程
附录G 相对论性物态方程
附录H 相对论性气体的冷却
附录I 扩散方程的解析解
符号列表

前言/序言

　　黑洞的吸积是理解宇宙中众多活动现象所需的重要概念之一，这些活动现象包括活动星系核（AGNs）和恒星质量黑洞候选体.黑洞吸积流的理论研究始于20世纪60年代，吸积盘的经典图像确立于20世纪70年代早期.这些年来积累了大量的观测数据，经典模型和观测之间的差异也变得明显起来，尤其是涉及高能辐射性质之时。我们一直在等待一个完全不同的模型，现在我们相信，径移主导的能量输运是开启一个黑洞吸积盘研究新时代的关键。
　　从20世纪70年代起，京都的一个研究组就开始致力于黑洞吸积流理论的研究.回顾20世纪90年代的快速发展和最近对黑洞吸积不断增长的兴趣，我们认为，对比经典模型而对新的盘模型进行一次系统性的综述，同时强调一下我们自己工作的结果是必要而适时的。
　　到现在为止已经出版了一些关于吸积盘的优秀著作，例如Frank，King和Raine合著的Accretion Power in Astrophysics（天体物理中的吸积能）（剑桥大学出版社，1985，1992）及Wheeler编著的Accretion Disks in Compact Stellar Systems（致密恒星系统中的吸积盘）（世界科技出版社，1993），但是我们特别注重新类型的吸积盘模型（也就是径移主导吸积流），而这些书中并没有讨论。这本书也是一本广泛讨论吸积盘中各种类型的不稳定性和振荡（波）的教科书。

好的，这里有一份为您的图书《黑洞吸积盘》量身定制的、不包含其具体内容的详细图书简介，旨在激发读者的好奇心，同时保持专业和引人入胜的风格。 --- 《恒星的终局与宇宙的熔炉：致密天体的物理奥秘》 一、 引言：宇宙中最极端的实验室 在广袤无垠的宇宙剧场中，存在着一些天体，它们以令人敬畏的物理条件挑战着我们对物质、能量和时空本质的理解。这些致密天体——从白矮星的边缘到中子星的铁核，再到宇宙的终极引力陷阱——构成了自然界中最极端、最活跃的实验室。它们不仅是恒星演化历程的必然终点，更是驱动星系尺度能量释放与物质循环的核心引擎。 本书将带领读者深入探索这些宇宙中最迷人的“死亡之星”及其周围环境的物理学。我们不再仅仅将它们视为遥远的、冰冷的残骸，而是将其视为充满活力、能够解释宇宙能量起源的关键组成部分。本书旨在为对天体物理学、极端物理现象和宇宙演化感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角，聚焦于这些超高密度天体周围发生的复杂物理过程。 二、 核心主题：理解致密天体的生命周期与物理特性 本书结构严谨，由浅入深，首先建立起理解这些天体的必要理论基础，随后聚焦于它们所展现出的非凡物理现象。 第一部分：致密天体的黎明——从恒星坍缩到结构形成 本部分将详细回顾恒星的完整生命周期，特别是质量决定命运的法则。我们将剖析恒星演化末期，当核聚变燃料耗尽后，不同质量恒星所遵循的不同坍缩路径。 电子简并压与白矮星的极限： 详细阐述泡利不相容原理如何支撑起白矮星，并深入探讨钱德拉塞卡极限的物理意义——这是恒星演化的第一个“生死线”。我们将考察白矮星的冷却过程及其作为宇宙中稳定冷寂天体的未来。 中子星的诞生与内部结构： 深入研究超新星爆发的机制，特别是当引力压倒电子简并压时，质子和电子如何被挤压成中子。我们将探讨中子星的物质状态——夸克简并、超流性以及可能存在的奇异物质（如夸克星或夸克-胶子等离子体）的理论模型。这部分将对强核力的作用范围和中子星的密度梯度进行细致的描绘。 引力场的极致：视界与时空扭曲： 在涉及引力坍缩的最终阶段，我们将引入广义相对论的基础概念，重点阐述史瓦西半径、克尔（旋转）几何的特性，以及事件视界——那个“不归点”的物理边界。我们将讨论光线在强引力场下的偏折，以及信息如何被视界“捕获”的哲学与物理困境。 第二部分：极端环境下的物质行为——磁场、辐射与湍流 致密天体并非孤立存在，它们强大的引力场往往伴随着极端的磁场和高速的物质运动。本部分着重探讨这些环境中物质所经历的非线性物理过程。 磁场主宰的宇宙：脉冲星的磁层动力学： 脉冲星，作为快速旋转的中子星，拥有宇宙中最强的磁场。我们将详细分析脉冲星的磁层结构、电磁辐射的产生机制（如拉莫柱辐射），以及如何通过观测其周期性脉冲来推断其内部结构和衰减率。特别关注磁场如何将物质加速到接近光速，形成耀眼的喷流。 X射线双星系统中的物质输运： 在双星系统中，致密天体会从伴星处吸取物质。这部分将集中研究吸积流的形成、形态演化（如盘状、柱状或球状吸积）以及物质在落入致密天体之前经历的剧烈加热过程。我们将分析这些系统所发出的不同波段的X射线和伽马射线辐射的物理起源。 湍流、磁场重联与能量释放： 物质在强引力场下的运动往往是高度不稳定的。我们将讨论吸积盘内部的湍流模型（如磁旋转不稳定性MRI），以及这种湍流如何有效地将角动量向外输运，同时将势能转化为热能和辐射能。磁场重联在这些高能事件（如耀星爆发或伽马射线暴的初步激发）中所扮演的关键角色也将被深入探讨。 第三部分：探测与量测——揭示不可见之物的工具 了解这些遥远且难以直接观测的天体，依赖于最尖端的观测技术和理论建模。 引力波天文学的兴起： 中子星并合与黑洞并合是宇宙中最剧烈的引力波事件的源头。我们将介绍激光干涉仪（如LIGO/Virgo/KAGRA）的工作原理，并分析引力波信号如何携带关于致密天体质量、自旋和合并动力学的关键信息。重点讨论了“千新星”（Kilonova）作为重元素（如金、铂）合成工厂的证据链条。 相对论性喷流的物理学： 许多致密天体（尤其是活动星系核中的超大质量黑洞和某些中子星）会喷射出接近光速的相对论性等离子体流。本书将探讨驱动这些喷流的机制（如布兰德福-祖涅克机制）、喷流内部的辐射过程（如同步辐射）以及它们如何影响宿主星系的演化。 光子与高能粒子： 从中微子天文台到地面伽马射线望远镜，我们将审视如何利用高能粒子和光子作为探针，穿透尘埃和气体，直接探测这些极端环境下的物理条件，例如在超高能量宇宙射线源的定位和性质研究中的应用。 三、 结语：未知的前沿与未来的展望 《恒星的终局与宇宙的熔炉》不仅是对已知物理学成就的总结，更是对未来探索的展望。从对中子星内部状态的最终确认，到利用下一代引力波探测器捕捉更早期、更微弱的合并事件，再到理论物理如何应对引力与量子力学在奇点附近发生的冲突，这些致密天体依然是物理学界最活跃、最具颠覆性的研究领域。 本书旨在激发读者对宇宙深层机制的好奇心，展示人类如何通过精妙的观测和严谨的理论，去触摸那些超越日常经验的、宇宙中最具力量感的物理现象。通过这些“死亡”的天体，我们得以窥见宇宙能量的真正源泉和物质转化的终极规律。 --- 目标读者： 高等院校物理、天文学、工程学专业的学生。 对天体物理学、相对论和高能物理有浓厚兴趣的科研人员和爱好者。 希望了解宇宙中极端现象背后基本物理原理的科技读者。

评分☆☆☆☆☆

从一个旁观者的角度来看，《黑洞吸积盘》这本书所展现出的，是一种对未知的强烈探索欲与严谨求实的科学精神的完美结合。我不是物理学专业出身，对于黑洞、吸积盘这类概念，最初的认知可能停留在科幻电影的层面，充满了神秘与想象。然而，这本书却以一种异常扎实且易于理解的方式，将这些抽象的概念具象化。作者仿佛一位技艺精湛的艺术家，用文字的画笔勾勒出吸积盘的壮丽图景。我特别欣赏他对不同类型黑洞及其吸积盘的研究进展的梳理，从恒星级黑洞到超大质量黑洞，每一个章节都仿佛打开了一个新的宇宙窗口。他没有回避那些前沿的科学猜想，比如吸积盘的喷流是如何产生的，以及它们对周围星系的影响。更让我印象深刻的是，作者在书中穿插了许多科学家们为了解开这些谜团所付出的努力和经历的曲折故事，这使得原本枯燥的科学研究过程变得鲜活而富有戏剧性。读完这本书，我感觉自己仿佛也参与了一场波澜壮阔的科学探险，对宇宙的认识不再是碎片化的零散知识，而是形成了一个更为完整和深刻的图景。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对宇宙充满好奇，但科学素养相对有限的普通读者，《黑洞吸积盘》这本书带给我的是一种难以置信的学习体验。我原以为这类题材的书籍会充斥着大量难以理解的公式和理论，但事实并非如此。作者以一种非常亲切且富有启发性的方式，引领我一步步走进黑洞吸积盘的奇妙世界。他善于运用类比，将复杂的物理过程解释得如同身边发生的事情一般。例如，在描述物质如何被黑洞引力捕获并形成吸积盘时，他会用流体在管道中流动并加速的比喻，让我立刻就能抓住核心概念。书中对观测证据的介绍也让我大开眼界，了解到科学家们是如何通过各种天文望远镜，捕捉到那些来自遥远宇宙深处的微弱信号，并从中推断出吸积盘的真实面貌。特别是关于视界望远镜拍摄到的第一个黑洞照片，书中对其背后的科学原理和观测挑战的详细解读，让我对人类探索宇宙的智慧和毅力感到由衷的敬佩。这本书不仅满足了我对黑洞的最初好奇，更点燃了我对天体物理学更深层次的兴趣，让我开始思考宇宙更宏大的问题。

评分☆☆☆☆☆

我一直对宇宙的终极奥秘充满着敬畏，而黑洞无疑是其中最令人着迷的存在之一。《黑洞吸积盘》这本书，以其独特的视角和深刻的洞察力，为我打开了一扇通往全新宇宙认知的大门。我特别欣赏作者在书中对于吸积盘的细致描绘，不仅仅是表面的形状和颜色，更是其内部复杂而动态的物理过程。他详细阐述了引力、辐射压力、粘性等多种力量如何在吸积盘中相互作用，塑造出如此壮观的天体结构。我从中了解到，吸积盘并非是一个静止的画面，而是一个极其活跃、充满能量的宇宙工厂，不断地将物质转化为光和热，甚至喷射出强大的粒子流。书中对超大质量黑洞吸积盘的研究，特别是它们与星系中心的联系，让我看到了黑洞在宇宙演化中扮演的更深远的角色。我开始意识到，黑洞并非只是宇宙中的“吞噬者”，它们也可能是宇宙中“塑造者”和“驱动者”。这本书以一种极具启发性的方式，让我对宇宙的理解从宏观的敬畏，转向了对微观过程的细致探索，让我对宇宙的运行规律有了更深层次的感悟。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，科学著作的魅力在于它能激发读者的好奇心，并以一种清晰、有序的方式满足这份好奇。而《黑洞吸积盘》无疑做到了这一点。这本书就像一位博学的向导，带领我穿越浩瀚的宇宙，深入探索黑洞最引人入胜的现象之一——吸积盘。我尤其喜欢作者在描述吸积盘形成过程时所使用的比喻，例如将恒星的瓦解比作一颗精美的玻璃球在巨大力量下碎裂，然后碎片围绕着中心点旋转，形成越来越紧密的环。这种形象的描绘，极大地降低了理解门槛。更让我惊喜的是，书中不仅解释了吸积盘的物理机制，还探讨了它在宇宙中的重要作用，比如它发出的强大辐射如何影响周围星系的演化，甚至可能为生命的诞生提供必要的条件。我之前从未想过，如此极端的天体现象，竟然与我们赖以生存的生命息息相关。阅读过程中，我常常被那些令人惊叹的细节所震撼，例如吸积盘中的物质可以被加热到数百万甚至数亿摄氏度，发出X射线和伽马射线，这些是我们肉眼无法直接看到的宇宙信号。这本书让我对宇宙的认识又深了一个层次，也让我更加敬畏宇宙的宏伟与复杂。

评分☆☆☆☆☆

这本《黑洞吸积盘》的封面设计就足够吸引眼球，深邃的黑色背景，点缀着几抹妖冶的红与紫，隐约勾勒出一个漩涡的形状，仿佛真的能将人的思绪一同卷入那未知的宇宙深渊。我原本对天体物理学的了解仅限于教科书上的基础概念，知道有黑洞这种神秘的存在，但对于它如何“进食”、如何形成那绚丽的盘状结构，却知之甚少。拿到这本书，我怀着一种近乎朝圣般的心情，期待能揭开这层神秘的面纱。翻开第一页，迎接我的并非晦涩难懂的公式，而是作者用生动形象的语言描绘的宇宙图景，仿佛我在宇宙剧院的最前排，亲眼目睹恒星的死亡，物质如何被引力撕扯，最终汇聚成那令人惊叹的吸积盘。作者没有回避那些复杂的物理过程，但他的解读方式却充满智慧，总能在恰当的时候给出类比，或者引入引人入胜的科学史故事，让我这个门外汉也能逐步跟上他的思路。那种抽丝剥茧般的讲解，让我觉得科学并非高不可攀，而是充满着探索的乐趣。即使只是初步涉猎，我也能感受到作者在这本书中倾注的深厚功力，以及他对宇宙奥秘的无限热爱。