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楼主: henryharry2

[建议] 统一场论(天体物理2)

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 楼主| 发表于 2015-12-26 03:54:23 | 显示全部楼层

中子星的研究

有一种看法认为,晚期恒星逐级热核反应直至进行到合成铁。引力塌缩致使核中心部分中子化,所放出的大量中微子将会把富含铁核的星体外壳压碎,产生猛烈的超新星爆发,被压碎的外壳形成星云状超新星遗迹,而中子化的核心则形成中子星。最早提出中子星设想的是前苏联著名物理学家朗道(Landau,Lev Davidovich 1908~1968)。 1932年,英国物理学家查德威克发现中子的消息传到哥本哈根不久,正在丹麦访问的朗道就预言,可能存在由中子组成的星体。
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 楼主| 发表于 2015-12-26 04:00:30 | 显示全部楼层

中子星的研究

1934年,以超新星为主要研究领域的德国-美国天文学家巴德(Baade,Walter 1893~1960)和瑞士天文学家兹维基(Zwicky,Fritz 1898~1974)分别提出,在超新星爆发之后,其核心将形成中子星。1939年,美国物理学家奥本海默与沃尔科夫根据广义相对论进一步求出了中子星的结构。但是对中子星观测的进展却进行得十分缓慢。普通的恒星在辐射性质上,近似一个绝对黑体,其光学波段的温度约相当1000K。根据斯特藩-维恩定律,恒星表面单位面积的辐射功率正比于其绝对温度的4次方。然而中子星非常致密,其表面积极小,即使应用现代望远镜,一般也无法观测到。此外,中子星已不具备可供核反应的燃料,不能像普通恒星那样发出明亮的光,对中子星的观测确实成为一个难题。
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 楼主| 发表于 2015-12-26 04:07:01 | 显示全部楼层

中子星的研究

近年来对中子星理论研究的发展,提供了对其观测的有效途径,途径之一就是短时标研究。中子星极小,其直径l大约只有十几到几十千米,其上若发生某一瞬间现象,在地球上将可能观测到该现象持续△τ~l/c一段时间,在地球上若能观测到这种短时标的变光现象,将有可能与中子星有关。
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 楼主| 发表于 2015-12-26 04:44:27 | 显示全部楼层

中子星的研究

迄今为止,人类发现的中子星近两千多颗,其中为数较多的是脉冲星和软γ射线爆两大类。脉冲星的发现有赖于英国射电天文学家赖尔(Ryle,Sir Martin 1918~)的基础性工作。二战期间,他从事雷达研究,战后在剑桥的卡文迪许实验室担任研究员,研究射电天文学。1948年他发现了强射电源——仙后座A。在他领导下,剑桥射电天文小组进行了系统的巡天观测,编写出一系列射电源表。其中的第三表对发现类星体至关重要,正因如此,人们对最初发现的类星体都冠以“3C”字样,意为剑桥第三表。
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 楼主| 发表于 2015-12-26 04:52:45 | 显示全部楼层

中子星的研究

1960年,为提高射电望远镜的分辨本领,赖尔设计成功具有独创性的观测系统,其中最突出的是,两天线最大变距为1.6千米的综合孔径射电望远镜,使分辨本领达到了最佳水平。1967年,剑桥大学建造了占地 2万多平方米的 16×128个偶极天线阵,用以研究短时标的星际闪烁过程,工作波段在81.5MHz。利用这一装置,于1967年7月,英国天文学家休伊士(Hewish,Antony 1924~)和他的研究生贝尔观测到,来自织女星和河鼓两颗恒星间某处周期稳定而短暂的射电脉冲。经系统观测后,它的详细情况于1968年2月报导了出来,并将所发现的星体定名为脉冲星。此后,他们又检查了早期的一些类似观测,又确定出另外三颗脉冲星的位置。自此,脉冲星被陆续地发现。由于首批脉冲星的发现,休伊士与赖尔荣获1974年诺贝尔奖金。
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 楼主| 发表于 2015-12-27 03:48:50 | 显示全部楼层

中子星的磁场

科学家最新研究不仅解析了磁场带电微粒结构的活动,还校对了中子星构成磁场的组成部分,称非常类似于铁磁体的形成过程。迄今为止,最神秘的是中子星磁场精确的形成过程和行为变化,研究人员曾认为中子星磁场形成于带电微粒旋转过程,同时中子星磁场应当与旋转轴结合在一起,但是基于观测数据,研究人员知道这是不可能的。这与我们的看法类似,中子星的磁场不是轨道运动,而是自旋携带的。
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 楼主| 发表于 2015-12-27 03:53:09 | 显示全部楼层

中子星的磁场

这项研究的物理学理论认为,当一颗中子星形成时,中子自旋磁矩将被排齐。这种自旋排齐通常出现于中子星核子力最低能量配置结构。从根本上讲,一旦这种自旋排齐发生,中子星的磁场将锁定在适当的位置。这种现象本质上将使一颗中子星成为一个巨大的永久磁铁,有时将它称为“中子磁铁”。类似于普通的永久性磁铁,“中子磁铁”的磁场也非常稳定。
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 楼主| 发表于 2015-12-27 03:55:50 | 显示全部楼层

中子星的磁场

中子磁铁的磁场被认为与“亲源恒星”的原始磁场有关,这种亲源恒星起到催化剂的作用。同时,更令人感兴趣的是原始磁场并不要求与旋转轴同一方向。一个有趣的事实是所有的中子星都差不多拥有相同的质量,汉森和波恩加可以计算出中子磁铁应当产生的磁场强度。基于他们的计算数据,像永久磁铁的中子星的磁场强度大约1万亿特斯拉(磁感应强度单位),这是环绕中子星周围最强烈磁场观测值。该研究小组的计算数据将揭开中子星相关的几个未解决问题。
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 楼主| 发表于 2015-12-29 04:31:22 | 显示全部楼层

反物质

为什么美国国会如此“开恩”,专门为运送AMS而特批增加航天飞机飞行次数和经费呢?这是因为AMS实验将有可能成为解决宇宙中是否存在反物质和暗物质两个科学难题的最好方法。根据的宇宙大爆炸学说,宇宙是由大约在150亿年前的大爆炸产生的。大爆炸应该产生同样数量的物质和反物质。可迄今为止,没有观察到在宇宙中有反物质存在。宇宙中究竟是否存在反物质?这是目前粒子物理学家和天体物理学家关注的焦点之一。
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 楼主| 发表于 2015-12-29 04:40:14 | 显示全部楼层

磁谱仪

探测反物质的关键是必须把一个强有力的磁探测器送入太空,以测量宇宙中原子核的电荷。几十年来,物理学家提出过各种方案企图将磁谱仪送入太空,但由于无法制造一个可以在太空运行的磁铁而未能如愿。现在,中国研制的磁谱仪完全能满足AMS实验在空间运行的要求,并能精确地检测到反粒子。如果阿尔法磁谱仪的观测如果找不到反物质,也就意味着宇宙大爆炸理论是错误的。
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 楼主| 发表于 2016-1-4 04:12:56 | 显示全部楼层

自转速度最快的恒星

据美国太空网报道,天文学家近日找到一颗迄今发现的自转速度最快的恒星,这是一颗大质量的年轻恒星,就位于我们银河系的伴星系——大麦哲伦星系之中。这颗巨星位于蜘蛛星云,距离地球约16万光年,其自转速度竟然达到了太阳的100倍以上,每小时转动超过160万公里。这颗恒星的正式编号为VFTS 102,研究人员认为这颗恒星的自转速度已经达到了危险的边缘,如果它再转动的稍稍快一些,巨大的离心力将把它撕碎。
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 楼主| 发表于 2016-1-7 03:44:12 | 显示全部楼层

“眩晕者”白矮星超快旋转

白矮星是像太阳一样的恒星死亡残留的密集内核,“眩晕者”的正式名称是RX J0648.0-4418,它可能是最密集的已知白矮星,它的密度相当于将大于太阳的质量装在火星大小的球体之中。这颗恒星自转一周仅13.2秒,比“眩晕者”稍逊色的是AE水瓶座白矮星,它自转一周需要33秒。如果地球像这颗白矮星高速旋转,人们将被快速地抛向太空中,海洋、山脉和地壳将更近地结合在一起,深层地幔和几乎所有的地核也将在超快速旋转作用力下被撕碎。
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 楼主| 发表于 2016-1-8 04:21:38 | 显示全部楼层

第二星族星

第二星族或贫金属星只有相对是少量的金属。理想的相对的少量必须是除了氢和氦之外,所有的元素都远低于富金属天体中的相对数量,即使在哈勃年龄的137亿年,金属成分在宇宙整体化学元素中的百分比仍然是微量的。然而,贫金属天体依然是比较原始的,这些天体是在较早的哈勃时间里就形成的。它们通常出现在接近星系中心的核球,中间的第二星族星;还有星系晕的星晕第二星族星,是更老的恒星,也更缺乏金属。球状星团也包含大量的第二星族星。大爆炸理论认为是第二星族星创造了周期表中除了不稳定的所有其它的元素。
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 楼主| 发表于 2016-1-11 05:48:15 | 显示全部楼层

宇宙中的磁现象

磁场既然是普遍存在的,那么宇宙中存在着多高的强磁场和多弱的弱磁场?它们又存在于何处?通过大量的天文观测和研究,现在认识到的最强磁场存在于脉冲星中。脉冲星又称中子星,是恒星演化到晚期的一类星体。根据天体演化过程,一般恒星演化到晚期时,由于原子核聚变产生高热能所需的核聚变物质已经用尽,热能剧减,恒星物质的引力便使星体收缩,体积变小,而恒星磁场便因恒星收缩和磁通密度变大而增强。
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 楼主| 发表于 2016-1-11 05:56:15 | 显示全部楼层

宇宙中的磁现象

这样,演化到晚期的恒星磁场便急剧大增。例如,演化到晚期的白矮星的磁场剧增到约一千~一万特斯拉(T),而演化到晚期的脉冲星(中子星)的磁场更剧增到约一亿1~10亿特斯拉,分别比太阳磁场增加约千万到亿倍和约万亿到10万亿倍。我认为,如果白矮星和中子星的磁场是化石起源的话,那么宏观自旋近似和牛顿-庞加莱统计就发挥了重要的作用;一方面,只有牛顿-庞加莱统计有这个特点,另一方面,说明它们的磁场是自旋携带的。
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 楼主| 发表于 2016-1-11 06:01:15 | 显示全部楼层

宇宙中的磁现象

进一步研究认识到这一发射的X射线谱是由于X-1脉冲星的电子流在磁场中的回旋运动产生的,而谱线的吸收峰便是电子流在磁场中的回旋共振峰。由回旋共振的位置(X射线的能量)便可计算出回旋共振的磁场的强度约5亿T。这样强的磁场是当今科学技术在地球上远远达不到的,科学技术在地球上所能得到的磁场的强度仅约1百T,两者相差约百万倍。
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 楼主| 发表于 2016-1-12 14:39:17 | 显示全部楼层

自引力系统

超新星爆发对于自引力系统来说,需要减少能量来增加动能,以提高温度。因此,人们称自引力系统为“负热容”系统,它们是不稳定的。当有的恒星核燃料耗尽后,它们不但不冷下来,反而在急剧的坍缩过程中产生大量的光和热,这就是天文上观测到的超新星爆发。
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 楼主| 发表于 2016-1-13 05:58:31 | 显示全部楼层

简并态物质

简并态物质(degenerate matter)只能存在于特定类型的恒星中。该物质只能存在于受量子(遵循泡利不兼容原理Pauli exclusion principle)支配的压强空间,而不能存在于像地球一样受温度(或者说热运动)支配的压强空间,因此即使是在绝对零度条件下,在服从泡利不兼容原理的环境中,粒子仍具有动能,可对外界物体产生压强,简并态物质也同样受到来自量子的压强。简并态物质主要有电子简并态(electron-degenerate matter)和中子简并态(neutron-degenerate matter)两种类型。
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 楼主| 发表于 2016-1-16 04:14:27 | 显示全部楼层

逃逸中子星的非凡喷流

NASA的钱德拉X射线天文台观测到了一颗从超新星遗迹逃逸而出的脉冲星 ,它喷出了一道破纪录的喷流——这是银河系中最长的高能粒子结构。
这颗脉冲星(中子星的一种)名叫IGR J11014-6103。 IGR J11014-6103奇特的特性可以追溯到它的诞生时分,那时一颗大质量恒星发生了坍缩,随后爆发开来。
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 楼主| 发表于 2016-1-16 04:19:53 | 显示全部楼层

逃逸中子星的非凡喷流

这颗脉冲星最初是由欧洲空间局的 INTEGRAL发现的,它距离船底座超新星遗迹SNR MSH 11-61A的中心大约有60光年。由此推算出它的速度在每小时250万到500万英里之间,这使得它成为迄今观测到速度最快的 脉冲星之一。
瑞士日内瓦大学的路西亚·帕万(Lucia Pavan)说:“我们从来没有看到过运动速度如此快的天体还能产生喷流。作为比较,喷流的长度几乎是太阳与比邻星间距的10倍。”帕万是相关论文的第一作者,文章发表在《天文学和天体物理学》杂志上。
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