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天体物理学

白矮星假想实验

白矮星假想实验人类的生活归功于太阳和地球中的引力与压力平衡。一般情况下人们可以信赖这种平衡。作为一种假想实验，如果把太阳稍加压缩，那么由于其中物质相互挤压，引力就会变大，但是内部的压力也就升高，甚至超过引力，因而会使太阳恢复故态。反之，如果太阳受某些干扰，而体积暂时变得稍大，那么膨胀会使引力减小，因为相互吸引的质点之间的距离拉大了一些；然而压力随之降低，比引力更甚，这就会促成太阳回到原状…
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星辰使者20年10月11日
天文学家发现两颗旋转的脉冲星

天文学家发现两颗旋转的脉冲星意大利、美国、英国和澳大利亚宇宙研究小组最近发现了一个独特的天文现象——两颗旋转的脉冲星，天体物理学研究所 1 月 8 日报道，这样的天文现象至今仍能观察到：两盘旋的脉冲无线电辐射源，两巨星彼此因爆发和嵌入而停留。天文学家指出，这一发现能用来检验物理学基本定律，其中包括爱因斯坦相对论。这两颗脉冲星具有很大的密度，每颗脉冲星的直径刚刚超过 20 千米，而质量约为太阳质…
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我是好人20年10月11日
黑洞

黑洞我们已经知道，充分紧缩到某种程度的天体能使光线不能外逃。第一个测出此事件发生时该天体半径的是卡尔·史瓦西。史瓦西可称得上是本世纪上半叶最伟大的天体物理学家。他曾为天体物理学的许多分支学科撰写了指引方向的论文。爱因斯坦推导出广义相对论引力场方程组后，卡尔·史瓦西在去世前不久求出了第一个严格解，其中就包含了黑洞推论。卡尔·史瓦西曾担任哥廷根天文台和波茨坦天文台台长。由于战时当兵落下的病根…
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星辰使者20年10月11日
宇宙的最终结局

　天文学家长期以来一直在思索宇宙的最终结局。已知的物理学定律表明，从现在起大约10的100次方（即数字1后面挂100个零）年后，恒星诞生停止，星系变得一片漆黑，甚至连黑洞也将通过所谓的“霍金辐射”过程而蒸发，除了简单的亚原子粒子和能量之外，几乎不留下任何东西。空间膨胀让该能量冷却到零开尔文（也叫绝对零度），标志着宇宙的熵达到最大值，进入热寂状态。　　但是，伊…
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宇宙天文探索群20年10月11日
美国科学家发现另类X射线

美国科学家发现另类 X 射线北京时间 3 月 2 日 21 时消息，美国天文学家近日表示，“钱德拉”X 射线宇宙观测台发现宇宙间新的“黑洞”类型，其质量约是太阳的一百倍。据《天体物理学杂志》刊载的文章称，美国科学家成功发现了另类 X 射线，这种射线与普通的中子星和传统的“黑洞”所辐射出的 X 射线有很大差别。通常，形成“黑洞”的物质都是衰亡恒星的遗骸，“黑洞”通常也都有着庞大的质量，以致于连光…
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我是好人20年10月10日
一个 X 射线源的演变史

一个 X 射线源的演变史现在让我们来勾画一个 X 射线源的草图。它的演变史可能如下：有两颗质量不同的星长期以来相互围绕着运动（见图 10－10）。质量较大的一颗星先耗尽了氢储存，本来它会变成红巨星，但是由于物质散失于空间或质量转移给伴星（a），它却变成一颗白矮星（b）。这时我们看到的是由一颗主序星和一颗白矮星组成的一对双星。到了这颗主序星也用尽了氢原料，胀成红巨星时，它的大小可能会超越它…
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星辰使者20年10月10日
暗物质：冷的、热的或混合的

暗物质：冷的、热的或混合的近年来，天体物理学家们正在进行着一场充满活力的关于宇宙中暗物质温度的辩论。它之所以成为一个热点问题，是由于需要对宇宙中结构形成的各种模型做一个它们所含物质平均速度的估计。平均速度与温度有直接联系；热的物质，平均说来，比冷物质含有更多快速运动的粒子。因此热暗物质碎片将飞行得较快，并产生比之于冷暗物质铺开得较大的结构。较长时期以来，包含冷暗物质（例如 WIMPs）…
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宇宙天文探索群20年10月10日
辐射的炫辉

辐射的炫辉 1964 年，贝尔实验室的两位研究人员彭齐亚斯（Arno Penzias）和威尔逊（Robert Wilson），完成了一项惊人的发现，这一发现被证明是长期以来所寻求的对大爆炸学说的验证。但更值得注意的是，他们的观测结果—探测到了宇宙背景辐射——是事先完全未预料到的。当彭齐亚斯和威尔逊在新泽西州的霍尔姆德尔用 6 米直径的射电抛物面天线，搜寻来自银河系的微波时，被一种奇怪…
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宇宙天文探索群20年10月10日
双星系统中的核爆炸

双星系统中的核爆炸是什么原因造成在这类双星系统中突然间有大量的能量释放出来，从而使得在很短时间内亮度增大 1 万倍呢？ ■ 正确回答这个问题的思想来源于马丁·史瓦西，现在在利克天文台工作的罗伯特·克拉夫特(RobertKraft)，以及根据皮特罗、吉安诺内(PietroGiannone)（现在罗马天文台工作）和阿…
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星辰使者20年10月10日
乌呼鲁卫星的故事

乌呼鲁卫星的故事来自宇宙空间的 X 射线并不能穿透地球的大气，而是被最高层空气吸收掉了。因此，直到人们能把遥控望远镜用气球送上地球大气高层或者用火箭射入外空时，才诞生了 X 射线天文学。经过了以太阳为主，观测日冕 X 射线的早期观测阶段，人们随即又开始去探寻来自宇宙其他方向的 X 射线。这样就揭开了现代天体物理学的新篇章。当代科学，特别是实验科学，个人…
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星辰使者20年10月10日
宇宙的稳恒态模型

宇宙的稳恒态模型 1948 年，英国天文学家霍伊尔（Fred Hoyle）、戈尔德（Thomas Gold）和邦迪（Hermann Bondi）三人提出了稳恒态宇宙模型，以作为对从一点膨胀的学说的另一可选择的模型。他们避开在过去某一时刻发生大爆炸的概念，因为这意味着宇宙中所有的物质和能量是瞬间从绝对空无中产生的。他们建议的另一种宇宙是处于恒定状态的宇宙，这就是说，这个宇宙在所有时刻看上去…
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宇宙天文探索群20年10月10日
恒星窃取恒星的物质

9．恒星窃取恒星的物质我们知道，对于天体物理学家来说，双星是最能提供信息的天体。人们可以从双星得到比单星更多的东西。这无论是对于下章将要讲到的 X 射线星，还是对于双星中的一般恒星都是如此。有一段时间，似乎双星证明我们所有关于恒星演化的概念都是错误的。有些研究双星的人也曾经简单地断言，双星中的恒星演化是和 50 年代以及 60 年代用计算机所模拟的情况完全不同。 &n…
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星辰使者20年10月10日
星系组成的气泡状结构

星系组成的气泡状结构在 16～18 世纪探险的年代，千帆竞发驶向全世界的河流、海峡和海岸线。船上探险家们的主要任务之一，除了寻找矿产资源外，就是绘制出地球的外貌。欧洲的君主们需要最好的地图，以便实现扩张他们领土的野心，并获得战争的主动权。因此，他们资助并支持冗长的探险航程到鲜为人知的地方。完成此地图的绘制需要较长的时间，沿途纠正了好多错误，例如，到 19 世纪，澳大利亚仍被视为是一连串的…
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宇宙天文探索群20年10月10日
天体物理学家最有用的关系图

天体物理学家最有用的关系图在前一章中我们已经看到，恒星的种类繁多，有质量大而亮的蓝星和质量小的红星。有大的红星、红巨星和超巨星，也有小的白星和白矮星。我们的生命虽很短暂，但却希望把种类繁多的恒星按时间顺序理出头绪来。今天这个问题已经得到解决，至少人们已在实质上认识了恒星的演化规律。为了知道是怎样才达到这一点的，首先需要将各类的恒星进行整理和规序，也就是…
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星辰使者20年10月10日
以太的幽灵

以太的幽灵几乎没有什么东西与大多数物理学家坚持认为不存在的以太相似。关于以太的理论有过漫长而曲折的历史，经过几个世纪表面上的肯定和认可后，当它终于垮台的时候，这种垮台被认为是最后的结局。关于以太的理论当时曾有过重大的意义：它被用来解释物体之间何以能不通过直接接触而彼此影响。在物体彼此远离的情形下，必须有一种介质来联结它们，否则一个物体何以能影响另一个物体呢？哲学家笛卡儿首先提出了一种思想：…
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我是好人20年10月10日
双星系统中的复杂作用力

双星系统中的复杂作用力如果在一颗恒星的近旁还有一颗伴星围绕着它运动，那么作用在物质上的力不仅有指向恒星中心的重力，还有伴星对它的引力，此外还要加上由于两星互相围绕运动所产生的，并且是很重要的离心力。因此，如果有第二颗星的存在，恒星附近的引力就会以复杂方式变化。所幸的是，在上个世纪中期，有一位在蒙彼利埃工作的法国数学家爱德华·洛希(Edouard Roche)，他找到了一种简化方法。…
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星辰使者20年10月10日
尚待解决的若干问题

尚待解决的若干问题 1969 年春，两处天文台各自发现，有一颗脉冲星缩短了相邻脉冲的时间间隔，中断了脉冲周期缓缓变长的进程，此后又恢复到和以前相等的状态（见图 8-11）。既然我们已经了解，脉冲星是自转中子星，受到周围介质的阻尼作用而变慢，那么，它为什么又会突然变快呢？ ■ 这种变化的形式是突然颤动。核物理学家比天体物理学家更善于和中子打交道，他们认为，中子星表面已形成硬壳，而这部…
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星辰使者20年10月10日
什么是脉冲星

什么是脉冲星脉冲星和超新星爆发有某种联系，这在蟹状星云脉冲星发现后已经明确。看来，发生超新星爆发后，恒星的残余部分就发出脉冲星信号。星空另有一处的气体现象反映从前曾爆发过超新星，而恰好在该处发现了又一颗脉冲星。这桩事也加强了那样的设想。显然，这一事件要追溯到很久以前：船帆星座中这一超新星爆发的年代应该比蟹状星云超新星爆发早得多，因为它抛出的气体物质在天上看来已经不是小小一点，而是布满了一…
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星辰使者20年10月9日
从鸦片战争到现在

从鸦片战争到现在 1543 年哥白尼《天体运行论》一书出版，标志着近代天文学的开端。这部书被早期来华的传教士带到中国，但是，书中的重要内容却未向中国学者介绍。直到二百多年后，才有法国耶稣会士蒋友仁(1744 年来华)把哥白尼的学说传入中国。他在 1760 年向乾隆皇帝献《坤舆全图》。在图四周的说明文字中，他肯定了哥白尼学说是惟一正确的理论，并介绍了开普勒定律和地球为椭球体的事实。但是,这幅《坤舆全…
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我是好人20年10月9日
较大质量恒星的演化史

较大质量恒星的演化史至今还没有得到解决的氯和中微子实验对于天体物理学家的自信心并没有产生很大的影响，因为还有其他的例子可以说明计算结果和天文观测是一致的。本章将要讲述这些例子。在这章里我们要研究质量远大于太阳质量的恒星的演化。由于质量较大的恒星消耗核能源比较快，所以它们属于能源已在很大程度上被耗尽的恒星。天体物理学家可以检验，由计算机预测到的这些恒星的演化过程是否和宇宙中真实的过程相符合…
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星辰使者20年10月9日
镓实验

镓实验除了氯以外，还有其他原子能够和中微子发生反应。其中之一是镓的同位素。它的质量数是 71，它在吸收一个中微子后变为锗。镓实验和氯实验相比，其本质区别在于，低能量的中微子也可以被计数出来。就是说，在镓实验中计数的是质子-质子-链中产生的中微子。它是真正在太阳能量产生过程中释放出的中微子，而不是产生于不太重要的附加反应中的中微子。为什么不立即进行镓实验？其困难首先在于怎样计数中微子反应中产生的…
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星辰使者20年10月9日
雷蒙德·戴维斯的太阳中微子实验

雷蒙德·戴维斯的太阳中微子实验制造一个太阳中微子探测器是可能的。遗憾的是，它只能探测到对于天体物理学家不很重要的、在铍-硼-附加链中所产生的中微子，而对于和太阳（同样也是对我们）生命相关的质子-质子-反应中产生的中微子，它则完全探测不到。但是如果我们的太阳模型是正确的，那么由硼衰变产生的高能量的中微子也应该被证实。戴维斯想出了下面这样一个实验。为了防止干扰，他将 390000 升的…
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星辰使者20年10月8日
太阳的中微子

太阳的中微子我们用计算机得到的太阳模型的性质和观测到的现象相一致，球状星团的赫罗图也表明，对太阳未来的预测也是正确的，虽然这个预测对人类来讲并不很乐观。对于天体物理学家来说，好像一切都是正常的。但有一件美中不足的事情不断被核物理学家所谈论，他们甚至认为对恒星演化的看法可能不完全正确，计算机模型也许是错误的。产生这种怀疑的态度是由于一种不显眼的基本粒子。这种基本粒子是在氢聚变为氦时附…
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星辰使者20年10月8日
1955 年，进军红巨星

1955 年，进军红巨星在这一年里发表了一篇由两位伟大的天体物理学家撰写的文章。这篇文章的篇幅很大，因而没有在通常的美国《天体物理学报》上刊登，而是在与它平行的增刊中刊登出来。其一位作者是弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)，另一位作者是马丁·史瓦西(Martin Schwarzschild)。当时霍伊尔已经是爱丁顿剑桥大学的教授，并发表了很多重要文章，其中包括关于恒星化学元素起源的论…
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星辰使者20年10月8日