天體物理中的微波譜線診斷

天體物理中的微波譜線診斷

图书基本信息
出版时间:2006-12
出版社:中國科學技術出版社
作者:曾琴
页数:268
书名:天體物理中的微波譜線診斷
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天體物理中的微波譜線診斷

前言
  宇宙在全波範圍內,以譜線或連續譜的形式向我們不斷發送豐富的信息。當代科學的發展正從地面和空間向全波接收宇宙信息挺進。由于各波段譜線形成條件不同,可診斷天體的物理條件和接收系統之技術的絕然不同,科學家在不同波段上有分工地或逐段地攻克全波觀測這樣一個目標。  射電望遠鏡大致工作于15MHz(λ 20m)到600GHz(λ 0.5mm)的大氣窗口範圍內。射電窗口首先在較長波段被打開,此後隨著技術的發展,打開的才是微波波段。本書主題定位于通過原子、離子和分子射電譜線(但以分子微波譜線為主)對有關天體的物理條件進行診斷。微波窗口涉及的躍遷所對應的上下能級的差大約從7×10∼29K,由于該窗口的逐步被打開,20世紀50年代後人們才得以了解不為光學儀器觀測所知的冷宇宙。在微波窗口可以接收到連續譜和譜線,本書所關注的是天體物理的微波譜線診斷。1951年Ewen&Purcell在微波波段觀測到第一條天文譜線。那是一條波長為21cm的發射線,是由處于氫原子基態的兩個精細結構子狀態間的躍遷而形成的。此後射電天文學家通過這條譜線取得了銀河系以及河外星系的原子雲的許多信息。然而原子只佔中性氣體的不到一半,其余都是分子。自從第一條星際分子微波譜線(自由基OH的λ=18cm雙重線躍遷)于1963年被Weinreb等觀測到,到20世紀末已有近140種(不包括稀有同位素取代物,但H的同位素D的取代樣品例外)分子樣品的上千條譜線在星際空間和拱星包層中通過微波窗口被觀測到。這些譜線的輻射機制有熱與受激輻射之分。微波受激輻射線(MASER)光度高、譜線窄,提供了恆星誕生與死亡的珍貴信息,對于河外活動星系核的研究更有其獨到的功能。星際CO分子因廣泛分布,且豐度僅次于氫分子,它和它的稀有同位素分子的轉動熱線在分子天文學的研究中倍受關注。1959年Kardashev提出在HⅡ區可以觀測到射電復合線的預言之後,射電復合線不僅在HⅡ區而且在HⅡ區臨近的部分離化區、行星狀星雲和河外星系都已觀測到。原子、分子和離子的微波譜線為我們提供了大量星際空間、拱星包層以及河外星系中各種原子、分子和離子過程的知識。  ……
内容概要
  微波窗口的逐步被打開,展示給人們一個不為光學儀器觀測所知的冷宇宙。《天體物理中的微波譜線診斷》闡述如何透過在源區形成後,經長距離輸運過程到達觀測儀器的紛繁多姿的原子、離子和分子微波譜線對有關天體的物理狀態作出診斷。重點是如何通過譜線觀測取得的結果來了解宇宙中原子、離子和分子的分布;研究低質量星與大質量星的形成過程;分析拱星包層內中央星的情況和探討河外星系物理等。《天體物理中的微波譜線診斷》涉及近140種(不包括稀有同位素取代物,但H的同位素D的取代樣品例外)分子樣品的上千條譜線。譜線的輻射機制有熱與受激輻射之分。微波受激輻射線(MASER)光度高、譜線窄,提供了恆星誕生與死亡的珍貴信息,對于河外活動星系核的研究更有其獨到的功能。CO分子廣泛分布,且豐度僅次于氫分子,它和它的稀有同位素分子的轉動熱線在分子天文學的研究中倍受關注。處于學習階段的讀者可能被要求對某一頻率的微波譜線作觀測,本書希望讀者不僅了解譜線的頻率而且知道是哪個原子、分子或離子的哪兩個能級之間的躍遷導致譜線的生成以及譜線形成所需要的物理條件。進入研究階段的讀者可能想要研究某個或某類天體,本書希望讀者知道應選擇哪些原子、分子或離子的哪些譜線進行觀測,並通過在適當模型下的理論計算來達到他們的研究目標。  本書比較適合已有量子力學及其在原子與分子結構方面應用的基本知識的讀者。為方便讀者,書後備有附錄,以便查閱。
作者简介
  曾琴,1938年生于上海。1960年畢業于吉林大學物理系,後師從芍清泉教授,于1964年吉林大學物理專業研究生畢業。前期在吉林大學從事原子、分子結構與作用力的研究和教學,例如,稀土金屬Gd的交換作用理論;高溫高壓下石墨轉變為金剛石的機理與工藝等。1978年在紫金山天文台轉而研究天體的離子、原子、分子及其過程。研究星際分子的形成、尚無實驗室數據的星際分子譜線的證認。在國際合作中通過對宇宙分子熱線和受激輻射線(MASER)的觀測及理論研究對天體的物理情況作診斷;通過地面毫米波觀測取得中層大氣臭氧周日變化與垂直分布的數據。退休前系中國科學院紫金山天文台研究員、博士生導師。
书籍目录
第一章 天体的原子微波谱线1.1 氢原子的微波谱线——H的21cm线1.1.1 21cm发射线的观测1.1.2 21cm吸收线的观测1.1.3 HⅠ柱密度1.1.4 氢原子与分子的相互关系1.1.5 HⅠ21cm线的Zeeman效应1.1.6 河外HⅠ21cm线1.1.7 其他有关研究课题1.2 其他原子射电谱线第二章 射电复合谱线2.1 射电复合线的研究基础2.1.1 射电复合线的非LTE辐射转移方程2.1.2 辐射转移方程的求解2.1.3 离化气体云的光深2.1.4 射电复合线的外形2.2 射电复合谱线提供的物理信息2.2.1 由射电复合谱线观测量推导Te2.2.2 He复合线的观测与He丰度2.2.3 C与其他重元素的复合线区与分子云2.2.4 HⅡ区的射电复合线2.2.5 河外射电复合线第三章 星际与拱星微波受激辐射(MASER,脉泽)3.1 辐射转移和统计平衡方程3.2 SiO脉泽3.2.1 恒星形成区的SiO脉泽3.2.2 拱星包层的SiO脉泽3.3 OH脉泽3.3.1 星际OH脉泽3.3.2 拱星包层的OH脉泽3.3.3 OH脉泽的偏振与磁场3.4 H2O脉泽3.4.1 水的22GHz及其他脉泽3.4.2 22GHzH2O脉泽的抽运机制3.4.3 22GHzH2O脉泽的时变3.5 CH3OH脉泽3.5.1 Ⅰ类CH3OH脉泽3.5.2 Ⅱ类CH3OH脉泽3.6 脉泽综合研究一例3.7 河外巨脉泽3.7.1 河外OH巨脉泽3.7.2 河外H2O巨脉泽第四章 分子云与恒星形成及其微波谱线诊断4.1 分子云与恒星形成的基本概念4.1.1 分子云的基础知识4.1.2 小质量恒星形成4.1.3 大质量恒星形成4.2 分子云中的微波谱线诊断方法4.2.1 谱线的临界密度4.2.2 物理条件的LTE近似方法诊断4.2.3 物理条件的非局部热动平衡(NLTE)模型诊断4.2.4 化学条件的诊断:谱线巡测4.3 CO分子转动谱线:银河系巡天与分子外向流4.3.1 银河系中的CO转动谱线巡天4.3.2 已探测到的CO转动谱线4.3.3 从CO的转动谱线计算分子云物理量4.3.4 高速分子外流4.4 分子云核的常见研究手段4.4.1 NH3的反演线4.4.2 CS分子转动谱线4.4.3 HCO+的转动线4.4.4 CH3CN的转动谱线系4.4.5 CH3OH的转动谱线系4.4.6 HCN和CN的超精细结构线第五章 晚型星拱星包层第六章 河外星系中的微波谱线诊断附录 星际与拱星的原子、离子和分子及其微波谱线概论参考文献



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评论与打分
  •     只要有量子力學與原子分子物理基礎,很容易看懂
  •     這麼學術的書籍,當當上能買到,喜大普奔啊!
  •     與觀測實驗結合緊密