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楼主: henryharry2

[建议] 统一场论(天体物理)

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 楼主| 发表于 2015-12-13 05:58:10 | 显示全部楼层

碳12的秘密

现在我们知道,恒星中的核合成是由四个氢核(即四个质子)聚合形成一个氦核(两个质子和两个中子)。当这些α粒子在大质量恒星内部的高温聚变时,便产生了各类更重的元素,形成诸如铍8、碳12和氧16等重核,它们质子和中子的数量分别是α粒子的两倍、三倍和四倍。但是,其中有一个问题。所有这类反应的第一步都涉及两个α粒子聚变形成铍8核,但这种原子核稳定的时间极短,其寿命只有80阿秒。因此,它通常等不到与第三个α粒子聚变形成碳12。这样,碳12形成的概率应该很小,达不到观测到的丰度。
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 楼主| 发表于 2015-12-13 06:04:07 | 显示全部楼层

碳12的秘密

为对这一谜团做一解释,1953年,英国天文学家Fred Hoyle推测道,因为我们存在着,碳元素也显然[足量]存在着,所以,必定有某种因素使恒星中的碳生成速率比我们初步考虑的过程快上许多。要知道这一因素是什么,我们要知道,核和原子一样,具有分立的能级,它们是由一个基态和一系列激发态构成。Hoyle预言,碳12具有一个存在时间极短的激发态,它是碳合成的一个中间步骤。
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 楼主| 发表于 2015-12-15 13:21:30 | 显示全部楼层

金属量

金属量是天文学和物理宇宙学中的一个术语,它是指恒星之内除了氢和氦元素之外,其他的化学元素所占的比例(这个术语不同于一般所认知的“金属”,因为在宇宙中氢和氦的组成量占了压倒性的大数量,天文学家将所有更重的元素都视为金属。)
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 楼主| 发表于 2015-12-18 13:11:19 | 显示全部楼层

HD 140283

据国外媒体报道,科学家在距离地球非常近的宇宙空间中发现了一个不可思议的天体,其年龄几乎和哈勃年龄一样古老,这就是编号为HD 140283的“史前恒星”。根据NASA和欧洲南方天文台的计算,这颗恒星距离我们大约190光年,但年龄的估计值达到了144.6+-0.8亿年,对于天文学家而言,研究此类贫金属恒星是相当重要的,可给大爆炸理论致命一击。
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 楼主| 发表于 2015-12-24 14:50:15 | 显示全部楼层

X射线脉冲星

1971年初,乌呼鲁卫星探测到半人马座X─3。这是一个变化的X射线源,平均光度比太阳在所有波段的辐射还要强1万倍。此外,半人马座X─3的辐射还有周期为484秒的规则脉冲,这样短的周期表明,它像射电脉冲星一样是一颗快速转动的中子星。但是,它又与射电脉冲星不同,其辐射每隔2087天会停止将近12小时,这意味着这个源是一个掩食双星系统的成员,每当它转到那颗大的伴星背后,辐射就被遮挡。一个崭新而富有成果的天文学分支由此开始,这就是双星X射线源的研究。
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 楼主| 发表于 2015-12-25 07:33:33 | 显示全部楼层

中子星

除了比地球表面还要强1千亿倍的极强引力条件外,中子星表面处的磁场也极强,可达10万特斯拉。在地面上,目前采用最先进的技术,也只不过能产生10特斯拉左右的磁场。此外,中子星内部压强可以达到10亿亿亿亿帕斯卡,这些物理条件将是在地球上难以获得的。这表明,中子星提供了一个天然的极端条件的实验室,研究其上发生的各种物理现象,能使人类更全面、更完整地认识物质规律,甚至从中获得一种全新的认识。
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 楼主| 发表于 2015-12-26 04:14:10 | 显示全部楼层

中子星的研究

途径之二是天体电磁场研究。由于每个中子具有磁矩,顺向排列的中子将使中子星具有10万特斯拉的强磁场。随着中子星的转动,还会感应强电场。因此,伴随中子的变化过程,常有极强的电磁能量辐射,这种辐射可能在X射线或γ射线波段。随着空间技术的进展,在大气层外上空的X射线和γ射线天文卫星将成为观测中子星的重要工具。
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 楼主| 发表于 2015-12-26 04:31:38 | 显示全部楼层

中子星的磁场

关于中子星的磁场,比较“正规”的教科书认为是超导携带的。这里我们看到了与我们类似的看法,那么中子星上的中子为何将自旋都调整到平行的方向上呢?这里需要用到两个假设。
第一个假设是宏观自旋近似:铁磁体都符合宏观自旋近似,天体的磁场似乎也符合宏观自旋近似。第二个是与引力有关,中子星是个自引力系统,引力服从位似变换规则,经过一个双重几何到单重几何的变换,中子星的磁偶极场就会变换成量子引力,自旋都调整到平行的方向;量子引力再经过一个单重几何到双重几何的反变换,位似关系会给出正确的g因子2。
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 楼主| 发表于 2015-12-27 04:08:35 | 显示全部楼层

磁中子星

据国外媒体报道,在2013年,天文学家宣布在银河系中央超大质量黑洞附近发现了一颗磁星,它非常接近银河系中央黑洞。根据美国宇航局钱德拉X射线天文台的观测数据这颗磁星非常致密,拥有异常强大的磁场,科学家在两年前就探测到磁星发出强大的X射线辐射,并对其进行持续性地观测。磁星与黑洞的距离非常近,仅0.3光年的距离,大约为2万亿英里,而银河系黑洞的质量达到400万倍太阳质量,这是迄今发现距离黑洞最近的磁星,黑洞很可能已经将其纳入自己的引力控制范围。
科学家将这颗磁星命名为SGR 1745-2900,使用了钱德达X射线望远镜和欧洲空间局的XMM-牛顿望远镜对黑洞周围的X射线信号分布进行了监测。其中红色代表低能量的X射线,绿色代表中等能量的射线辐射、蓝色代表高能X射线区域。在2005年和2008年观测时,科学家还没有发现磁星的踪迹,处于一个平静期,到了2013年科学家观测到强大的X射线爆发,就像是一个明亮的点光源。
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 楼主| 发表于 2015-12-30 03:57:41 | 显示全部楼层

太阳系的形成:独一无二?

像太阳这样的G级恒星在宇宙随处可见,但只有少数像太阳一样以单一恒星的形式存在并包含92种自然产生的元素。对系外行星的研究使得天文学家获得证据表明几乎所有的恒星在自身形成过程中都会产生行星系统,这与目前的恒星形成理论是相一致的。但目前为止观测到的大部分行星系统看起来非常怪异且不适合生命存在——木星大小的行星环绕自身恒星的距离比水星环绕太阳的距离都要近,或者五颗行星聚集在一起形成比水星轨道还要小的空间。天文学家目前还未观测到一个像太阳系内整齐排列的恒星系统,里面包含位于宜居带的多岩石行星。
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 楼主| 发表于 2016-1-6 06:02:51 | 显示全部楼层

Sloan长城

宇宙中有各种尺寸的结构,从行星、恒星、星系、星系团到超星系团(supercluster),各个都是重力作用的结果。在这些结构之上,其实还有丝状构造(filament)和空洞(void)等更大的结构,这些丝状结构中最大的就是所谓的「Sloan长城」,这是由一连串星系所串连的巨大构造,长达14亿光年左右,是目前已知宇宙中最大的结构,在爱沙尼亚塔尔图天文台天文学家M. Einasto等人发表研究结果之前,从未有人做过长城整体的仔细研究,令人相当讶异。
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 楼主| 发表于 2016-1-11 06:14:21 | 显示全部楼层

星际磁场

根据对各处宇宙磁场的观测,各种星体的磁场都高于星体之间的星际空间的磁场。例如,在太阳系中各行星之间的行星际磁场约为10亿分之一~50亿分之一特[斯拉](T),即约为地球磁场的十万分之一。在各个恒星之间的恒星际空间的恒星际磁场,常简称星际磁场,比行星际磁场更低,大约为5百亿分之一~一千亿分之一特斯拉(T),即约为行星际磁场十分之一,也就是约为地球磁场的百万分之一。恒星际(空间)磁场是如何知道的,主要是应用恒星光的偏振观测和恒星射电(无线电波)的塞曼效应(即无线电波在磁场中分裂而改变频率)观测及维持银河星系结构的稳定性理论计算等来测定或估算恒星际磁场。
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 楼主| 发表于 2016-1-16 04:46:36 | 显示全部楼层

内在联系

在无核球星系中找到中等质量黑洞,或许可以解释大黑洞与大核球之间的关联。如前文所述,大型带核球星系中的超大质量黑洞通常都占核球质量的千分之一,似乎这些黑洞的成长与核球的成长具有某种内在联系,如果这种关联是在核球形成过程中建立起来的,那么无核球星系和其中的中等质量黑洞间应该不存在这种关联。
对于带核球星系中,黑洞与核球为何有这种紧密关系,一种主流的解释是,椭圆星系和大型核球是通过碟状星系合并形成的。在合并过程中,引力搅动两个星系盘,使得恒星脱离原先的圆形轨道,最终形成球形分布(这解释了椭圆星系或核球的外形)。气体云在合并过程中则相互碰撞,向核球中心聚集,导致恒星爆发式形成,从而增加了核球中恒星的总质量。
同时,来自两个星系中心的黑洞也融合到一起,并吞食星系中心的气体云。通过星系合并过程中的这种大尺度行为,大型球核与超大质量黑洞不断生长并同步演化。当黑洞质量达到核球质量的千分之一时,它“吹风机”的能力超过了吸积能力,周围残存的气体被吹出星系中心,加速生长也随之结束。
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 楼主| 发表于 2016-1-18 06:12:02 | 显示全部楼层

磁变星

磁场有变化的磁星,一般指磁场很强(可达3万多高斯)且有变化的恒星。1946年美国威尔逊山天文台的天文学家发现了第一颗磁变星,即室女座78。此后共发现一百多颗的磁变星。磁变星大多为A型特殊星,某些金属元素的吸收线特别强。有时还根据这类星的最强金属线命名为锰星、锶星等。它们所含的稀土族元素或更重的化学元素要比一般恒星多。光度和光谱有周期性的或完全不规则的变化。这同磁场的周期性变化或非周期性变化有关。
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 楼主| 发表于 2016-1-22 04:39:06 | 显示全部楼层

诡异

“我们从来没见过这样的事儿!这简直能拿到‘最诡异系列事件’金奖!”美国国家航空航天局核光谱望远镜阵列(NuSTAR)首席研究员菲奥纳·哈里森异常兴奋,她带领的天文学家团队检测到一颗有着太阳1000万倍能量的熠熠生辉的致密脉冲星。
一般而言,脉冲星的能量是太阳的1至2倍,而拥有如此巨大能量的天体物质在以往被认为应该形成黑洞。这个诡异发现的成果论文刊载在最新一期的《自然》上。
“老实讲,我们也不知道为什么会这样,这个结果可能被理论界长期争论。”负责分析原始数据的博士后多姆将·沃尔顿说,除此之外,该结果还有助于科学家们更好地理解一系列非常明亮的超亮X射线源(ULXs)。
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 楼主| 发表于 2016-1-26 06:18:46 | 显示全部楼层

SS 433

SS 433最奇异之处,是它的发射谱线具有大红移和大蓝移。这是意大利阿齐亚戈天体物理台和美国利克天文台在 1978~1979年首先发现的。它的主要特征是Hα和 HeI等发射线具有三重结构。一条是没有频移的,另外两条分别具有红移和蓝移。红移值和蓝移值随时间漂移,并有周期性,周期约为164±4天,最大的红移和蓝移相应的多普勒速度分别为每秒50,000公里和30,000公里。另外,发射特征还有短时间变化;红移和蓝移均有两个带,即分为两叉。红移和蓝移之间存在有镜像关联(不仅表现在速度方面,还表现在发射线轮廓方面)。红移和蓝移在强度上大致相同。在发射轮廓移动大的方向上比较陡,没有圆偏振。目前,SS 433的理论模型大致有两类:一是认为存在高速的喷流,一是认为发射线来自靠近黑洞的吸积物质。双星模型和非双星模型之争也正在进行中。
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 楼主| 发表于 2016-1-29 04:30:59 | 显示全部楼层

淫秽的

霍金在《果壳中的宇宙》一书中回忆说,“我有一次去巴黎给一个讲座介绍我最近的发现,宣布黑洞并不那么黑。结果遭到了冷遇,因为当时巴黎谁都不相信黑洞。法国人之所以持这个态度还有一个原因,那就是法文将黑洞翻译成 trou noir,而这是一个双关语,它还有另一个与性有关的(按:淫秽的)意思。”
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 楼主| 发表于 2016-2-2 05:26:38 | 显示全部楼层

金牛座T型星

有不少金牛座T型星具有天鹅座P型星光谱。也就是说,在强发射线轮廓偏短波一端出现吸收线,这说明它们向外抛射物质。质量损失率估计为每年1~10个太阳质量。少数金牛座T型星有反天鹅座P型星光谱,说明有物质向内陷落的现象。某些金牛座T型星中有高达12%的偏振。金牛座T型星的锂丰度比太阳大气高出约2个数量级,并且有红外色余。现已测得金牛座T星的射电辐射。金牛座T型星是一种正处在引力收缩阶段的主星序前恒星。
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 楼主| 发表于 2016-2-8 07:04:08 | 显示全部楼层

恒星层次的研究——天体物理学的建立

20世纪初,继第谷一开普勒一牛顿时期后,天文学再一次的重大突破反映在恒星演化理论的建立之上。在19、20世纪之交,人们已记录有6万颗恒星的位置与亮度,精确测量了数以千计的恒星的物理参量,建立了有关恒星亮度、光谱、颜色、位置及由位置微小变化所导出的“视差”与自行的定量标准。在此基础上,积累了近10万颗恒星的光谱分类资料。
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 楼主| 发表于 2016-2-16 04:47:11 | 显示全部楼层

保持耀变体闪烁的黑洞

天文学家研究了NASA费米伽玛射线空间望远镜监测的两类由黑洞驱动的星系,发现的线索表明它们实际是宇宙硬币的正反面。科学家通过揭示这些名为耀变体的天体在宇宙中的分布情况,提出定义两类天体的明显特征更可能反映了星系从中央黑洞提取能量的不同方式。相关课题的首席研究员、南加州克莱姆森(Clemson)大学的天体物理学家马克·阿耶洛(Marco Ajello)说:“我们可以将其中一类耀变体视为大油耗的汽车,另一类是节能的电动汽车。我们的结果表明,实际上我们看到的是混合动力车辆,随着年龄的增长,会深入挖掘黑洞的能量。”
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