黑洞的来龙去脉

 天体物理学的研究表明,恒星演化到最后阶段的产物是白矮星、中子星与黑洞.白矮星与中子星已为观测所证实.而有关黑洞的理论与观测证实工作,至今仍是一个悬而未决的问题.从拉普拉斯到史瓦西从理论上提出黑洞的概念,可以追溯到十八世纪末,而广泛的研究是从本世纪七十年代开始的.     

天体物理学讲座：第一讲 恒星的演化

恒星结构和演化理论是研究恒星内部的物理过程、结构和恒星如何演化的科学、文章介绍了恒星结构和演化模型的计算方法,恒星在赫罗图中的分布规律,恒星的形成和早期演化特性,质量不同的各类恒星从主序开始的演化进程,恒星演化的晚期阶段的产物;白矮星、超新星和中子星。     

2012年,参宿四会爆炸吗?

恒星是宇宙的基本组成单元,中小质量的恒星(如太阳)占绝大部分.中小质量的恒星演化到最后,外壳被损失掉,成为漂亮的行星状星云,而恒星的核则成为白矮星.大质量恒星演化到最后会发生超新星爆炸,产生巨大的能量,留下一个中子星或黑洞.参宿四是一颗大质量恒星,种种迹象表明,它将发生超新星爆炸,但在2012年爆炸的可能性微乎其微,天上不会出现两个"太阳",也不会对地球上人们的生活产生实质性的影响.     

寻找黑洞

恒星在死亡时将发生什么变化？这是天文学上一个非常自然的问题．自从３０年代以来，已经提出了各种理论来回答这一问题。这些理论预言有超新星、白矮星、中子星和黑洞的存在，前两个已是现在比较熟悉的天体了．１９６８年发现了脉冲星，它被证认为比寻常恒星致密得多、引力场强得多的自转中子星．可是大质量恒星在中子星状态也不可能是稳定的，它的末期演化到什么状态？有没有比中子星更致密、引力场更强的天体存在？这些问题都涉及到这些预言中最奇特、最不易理解的黑洞概念． 什么是黑洞呢？简单地说，黑洞就是一个其逃逸速度超过光速的…     

光深对大质量恒星形成团块化学性质研究的影响（英文）

本文使用文献中的N_2H+(1-0)、H~(13)CO+(1-0)、HCN(1-0)和HN~(13)C(1-0)谱线数据研究大质量恒星形成团块的化学性质和演化,发现H~(13)CO~+和HN~(13)C的丰度受H_2柱密度的影响.由于从A阶段到B阶段这两个丰度的中值增加了近10倍,H~(13)CO~+和HN~(13)C适合追踪大质量恒星形成团块的演化.从A到B阶段四种分子丰度增长速度从高到低依次为H~(13)CO~+、HCN、HN~(13)C、N_2H~+.结果表明进行光学薄分子谱线的高分辨率观测对于研究大质量恒星形成团块的化学演化是必要的。     

浅谈恒星的演化

在天空里有许多不同种类的恒星,在晴朗的夜晚,你能看到的恒星大多数同太阳十分相似．它们是相当年青的恒星,由于发生在它们中心的所谓热核反应而发光．但还有其他种类的恒星,例如,你在夜空中所看到的几乎呈红色的恒星都是红巨星,还有恒星的遗骸：白矮星、中子星和黑洞,这些小而致密的天体是从其热核燃料资源枯竭的年老恒星产生的． 任何事物的发生、发展总有一定的条件,恒星也是这样,决定恒星演化的因素主要有两个方面,力的问题;能量的问题． 一、恒星的诞生 当气体状的云在其本身的引力作用下开始收缩的时候,恒星的形成过程就…     

中子星研究的过往今来

中子星概念的形成既是人们对物质基本结构认识的一个自然推论,同时也是理解恒星演化的一个必然环节.自1967年通过发现射电脉冲星证实了中子星的存在以来,基于半个多世纪的多波段、多信使观测,人们已经发现了数以千记的多种类型中子星,了解了单个中子星的电磁辐射机制、中子星双星系统的相互作用以及双中子星系统的引力波辐射等等,并在多...     

在超强磁场中的电子和原子

在天体物理中,一般说来,静电场是不重要的,它的作用仅局限于半径为λD的“德拜球”内.因此,电场一般是由磁场决定的感应场,这也意味着电场远比磁场弱.在七十年代中期之后,《磁场在物理和天体物理中的作用》以及《宇宙磁场》等专著相继问世. 星系磁场是很弱的,其强度约为10-5高斯,地球表面磁场在极区也仅为0.6高斯,太阳黑子的磁场较强些,其强度也不过103高斯,在白矮星表面的磁场更强些,其强度约为107高斯. 于1961年末发现脉冲星后不久,就被证认为是快速旋转的磁中子星.由于这个重大发现解决了大质量恒星演化的归宿问题,同时也激起了对超强磁…     

钱德拉塞卡和白矮星

1983年,73岁的钱德拉塞卡（Chandrasekhar）获得当年的诺贝尔物理学奖。得奖主要原因是他在恒星结构和演化领域所做的贡献,即对白矮星质量上限的研究。这部分工作,是他本人在20世纪30年代完成的,距获奖时隔50年。当时媒体称此为钱德拉塞卡“迟来的春天”。21世纪的今天,当我们再度回顾这段历史,深感带给人们的启发还是相当深刻的。     

浅谈超新星爆发

 超新星(Supernova)是恒星演化到最终阶段中子星之前时产生的一次最强大猛烈的爆发。爆发时恒星的光度突然增到原来的1000万倍以上,在超新星的亮度极大时,常常与它所在的星系的总亮度一样亮或者更亮,亮度变化幅度很大并且具有特殊的光谱。     

一个了解宇宙的新窗口——分子天体物理学进展介绍(之四)

 恒星的演化是天体物理学中最重要的课题之一。本世纪初,赫茨普龙(E.Hertzprung)和罗素(H.N.Russel)根据大量的观测数据制成了赫罗图(即恒星光谱型--恒星光度关系图).发现绝大多数恒星位于图中的主星序位置上.30年代末,美国核物理学家贝特(H.A.Bathe)用氢核的聚变成功地说明了恒星能量的来源是热核反应.这两项研究为恒星演化理论奠定了基础.恒星是由星云凝缩而成.这个过程开始于冷的暗星云中某些密度较周围稍大的部分由自身的引力引起的收缩.以后物质逐渐凝聚,直到收缩产生的热量使内部温度达到700万度以上,热核反应出现,收缩停止,恒星便诞生了.     

Taylor和Hulse获1993年诺贝尔物理学奖

10月13日普林斯顿大学的Joseph H.Taylor和他的学生Russell A. Hulse由于他们在1974年首先发现双脉冲星(binary pulsar,其中一个发射射电脉冲,为脉冲星;另一个伴星不发射射电脉冲,为中子星)而获1993年诺贝尔物理学奖。脉冲星实际上是具有射电辐射的中子星,体积一般都很小,其直径不超过20km,但其密度却非常大,可达水的密度的10~(13)以上,主要构成成分为中子。它快速地绕自身轴作自旋运动,但自旋轴与其磁轴并不平行,所以在其自旋过程中,从其两个磁极发射电磁辐射。     

光深对大质量恒星形成团块化学性质研究的影响

本文使用文献中的N₂H⁺(1-0)、H¹³CO⁺(1-0)、HCN(1-0)和HN¹³C(1-0)谱线数据研究大质量恒星形成团块的化学性质和演化,发现H¹³CO⁺和HN¹³C的丰度受H₂柱密度的影响. 由于从A阶段到B阶段这两个丰度的中值增加了近10倍,H¹³CO⁺和HN¹³C适合追踪大质量恒星形成团块的演化. 从A到B阶段四种分子丰度增长速度从高到低依次为H¹³CO⁺、HCN、HN¹³C、N₂H⁺. 结果表明进行光学薄分子谱线的高分辨率观测对于研究大质量恒星形成团块的化学演化是必要的.     

紫外光子在星周天体化学中的作用

介于1到8个太阳质量之间的恒星在演化后期的渐近巨星分支(AGB)阶段,会以气体和尘埃的形式损失大量物质. AGB星提供了星际介质中高达35%的尘埃,其中包含形成太阳系所需要的物质. 此外,AGB星周包层是复杂有机化学所发生的重要场所之一,在其中已探测到的有机分子已超过80多个. 这里展示了AGB星自身或者其近距离的伴星所辐射的紫外光子会显著地改变星周包层的化学特性,尤其是具有团块结构的星周包层. 研究发现,在恒星存在伴星(例如白矮星)的情况下,高通量的紫外光子会破坏富碳AGB星周包层内部的H₂O分子,使其含量低于观测到的水平,并且在星周包层内部产生C⁺等物质,这与以往的星周化学模型的研究结果是不同的.     

不同光谱型的低分辨率恒星光谱在不同信噪比条件下视向速度测量精度的分析

恒星的视向速度对于研究银河系的演化结构和动力学有很重要的意义,同时也是寻找变源和特殊天体的一种手段。不同的研究对其测量精度有不一样的要求。使用模板匹配的方法计算不同类型的低分辨率可见光波段恒星光谱的视向速度精度,从而为不同方面的科学研究提供有效可靠的参考。分别选取不同光谱型高信噪比的美国斯隆巡天恒星光谱,并加以噪声来模拟不同信噪比条件下的恒星光谱。通过分别计算这些恒星样本的视向速度,定量分析了各种类型的恒星在不同信噪比条件下能达到的视向速度测量精度。同时,还就白矮星的视向速度测量精度进行了分析。结果显示,对于相同信噪比的早型恒星的视向速度测量精度远没有晚型恒星的测量精度高,尤其是A型星的视向速度测量标准误差是K型星和M型星的5~8倍。分析其原因,主要是由于不同类型恒星的具有不同宽度的谱线所导致的。因此对于具有更宽谱线的白矮星光谱的视向速度测量误差更大,可达50 km·s-1。以上结论将为恒星科学研究提供很好的参考。     

双中子星的并合及其引力波和电磁信号

2017年,轰动世界的引力波事件GW170817被确认来自于双中子星的并合。这是人类历史上首次探测到这种极端、剧烈的天体物理事件。双中子星是两个致密天体——中子星组成的系统,由双恒星系统经历漫长演化后形成。文章将从双中子星并合前、并合过程中与并合后全面地描述这种剧烈的天文现象,走进一段神奇而迤逦的旅程。未来随着引力波观测设备的升级,有望再次看到来自宇宙深处的引力波以及伴随的丰富多彩的电磁信号。     

日本科学家获取超密实物质态

 2003年10月19日日本一研究小组声称,他们成功地在实验室再现超密实物质态,它可以与中子星内部物质状态相比拟:其密度超过水密度1015倍(即1000万亿倍)。这是一项巨大成果,可以期待在理解中子星内部发生的作用过程方面做出最重要的贡献。众所周知,关于中子星原先只是建立了理论上的推测而已。中子星由于巨大恒星体坍缩而被“封装”,最初其大小超过我们太阳1.5倍,但是最后被压缩成直径仅为20千米的球形,中子星仿佛是一个巨大的原子核。此外,科学家还获得了有关质子和中子结构的新知识。     

双中子星的星族合成研究

双中子星是天体物理中重要的研究对象,对于许多研究领域都有重要作用。2017年LIGO/Virgo发现第一个双中子星并合事件GW170817,开启了用引力波探测发现双中子星的序幕。文章主要介绍了双中子星的双星演化通道,以及双中子星星族合成的一些性质。此外,还介绍了双星演化中的一些不确定性以及形成GW170817双中子星的双星演化通道。     

《引力塌缩型超新星爆发机制及计算天体物理的相关问题》国际研讨会在上海召开

超新星是某些恒星演化到末期时灾变性的爆发,是宇宙中已知的最猛烈的爆发现象之一。爆发结果或是将恒星物质完全抛散,成为超新星遗迹,或是抛射掉大部分质量,核心遗留下的物质坍缩为中子星或黑洞。在爆炸瞬间以及在爆炸后观测到的现象涉及到多种物理机制,例如中微子和引力波发射、燃烧传播及爆炸核合成、放射性衰变等。     

宇宙的灯塔:Ⅰa 型超新星——漫谈2011 年诺贝尔物理学奖

 2011 年10 月4 日,瑞典皇家科学院将本年度诺贝尔物理学奖授予三位天体物理学家--索尔·珀尔马特(Saul Perlmutter)、布赖恩·施密特(Brian P.Schmidt)和亚当·里斯(Adam G. Riess),以表彰他们通过观测遥远的超新星(代表了恒星演化到晚期的一种爆炸事件)而发现了宇宙在加速膨胀的这一卓越成果。