Visible and
Dark Matter in the Universe
宇宙中的可见物质和暗物质
作者：Giuseppe Bertin
出版：Cambridge University Press
索书号：Q14/R544/2023/ Y
ISBN: 978-1-316-51931-8
藏书地点:武大外教中心
射电天文学，作为天文学的一个分支，扮演着探索宇宙深邃奥秘的关键角色。本章将引领您踏上一段充满发现和挑战的旅程，首先简要介绍一些射电天文学领域最重要的望远镜，以及单碟望远镜和射电干涉仪之间的区别。我们还将特别关注ALMA阵列，这一先进设施在研究原恒星和原行星系统方面取得了令人瞩目的成就。接下来，本章将深入研究射电天文学领域的一些最重要发现，这些发现深刻影响了我们对宇宙的理解。
射电望远镜的历史可以追溯到20世纪初，当时天文学家们开始使用单碟射电望远镜来观测宇宙中的射电信号。这些望远镜通过收集和放大射电波束，使我们能够探测到遥远星系、银河系和太阳系的射电辐射。然而，随着科学家们对宇宙的深入理解，对更高分辨率和敏感性的需求催生了射电干涉仪的诞生。
射电干涉仪是一种复杂的仪器，由多个分布在广阔区域的射电天线组成，这些天线同时接收射电信号，并通过干涉技术将它们合成一副高分辨率的射电图像。ALMA（阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列）是射电干涉仪的杰出代表，位于智利，并由全球多个国家合作建设。ALMA的高分辨率和敏感性使其成为研究原行星和原恒星系统的首选工具。
在射电天文学领域，有一系列伟大的发现，深刻改变了我们对宇宙的认识。这些发现包括但不限于：
(1) 21厘米中性氢线的探测： 21厘米中性氢线的首次探测标志着螺旋星系旋转研究的重要一步。这一发现使天文学家能够更深入地理解星系内恒星和气体的运动。
(2) 宇宙微波背景的诞生： 宇宙微波背景辐射的探测是现代宇宙学的重大突破。这一背景辐射的存在为宇宙大爆炸理论提供了强有力的支持，同时也启发了更多关于宇宙起源和演化的问题
(3) 脉冲星的奇妙世界： 脉冲星是射电天文学中的神奇天体。本章将详细讨论双脉冲星和毫秒脉冲星，揭示它们的奇妙性质和天文学价值。
(4) 引力透镜： 引力透镜现象的观测为天文学家提供了一个独特的视角，通过观察遥远类星体的多个图像，我们可以研究宇宙中的弱透镜和强透镜现象。这些现象还与哈勃常数的测量相关。
(5) 快速旋转的脉冲星： 最后，我们将深入探讨被解释为快速旋转器的脉冲星的发现，这一发现催生了关于自引力系统中密度、形状和旋转之间相互作用的激动讨论。
天体粒子物理学是一门精彩而复杂的研究领域，它探讨了宇宙中的高能粒子、宇宙射线和宇宙中微子等现象。在本章中，我们将介绍天体粒子物理学的概念和研究，以及它在解决太阳中微子问题、引力波天文学和空间物理学中的重要作用。
太阳中微子一直是天文学中的一个谜题。本章将探讨太阳中微子的起源和性质，并介绍科学家们如何解决这一谜题。我们将深入研究太阳中微子探测实验，以及它们对我们理解太阳内部过程的贡献。
引力波天文学是天文学中的一个新兴领域，它以GW 170817等非凡事件为代表，为我们打开了一个崭新的天文学窗口。本章将评论GW 170817事件，其中引力波信号与电磁辐射信号同时被探测到，这一发现在多个层面上改变了我们对宇宙的理解。
空间物理学位于物理学和天体物理学之间的交叉领域，研究太阳系各个区域的物理过程。这个领域的独特之处在于，它能够进行原位测量，获得与实验室实验数据相似的信息。我们将重点关注太阳风和星际介质之间的相互作用，以及它们如何塑造太阳系。
最后，我们将探讨在星际导航中发挥关键作用的奇妙效应，即所谓的弹弓效应。这个效应允许我们使用星体的引力助推来实现超高速飞行，这是一个令人兴奋的概念。我们还将提到与星系大尺度研究相关的热门话题，其中包括重力辅助现象，这是当前广泛研究的一个引人注目的现象。
星系旋转一直是天文学中的核心问题之一。在本章中，我们将深入探讨螺旋星系的整体运动学，以及如何使用流体模型来描述它们的运动。我们还将介绍关于暗物质晕的发现以及旋转曲线的研究。
在常规的螺旋星系中，星系圆盘的整体运动学通常可以用围绕中心的平均轴对称旋转来描述，遵循流体模型的原理。然而，要准确测量星系旋转曲线是一门需要大量专业知识的艺术。本章将详细介绍星系旋转曲线的研究如何最终导致了暗物质晕的发现。在探讨暗物质和可见物质对总引力场的相对贡献时，我们将深入探讨旋转曲线的分解，这是一个仍然模糊的领域。
在暗物质研究中，存在一些令人困惑的方面和未解之谜。本章将探讨进行自洽分解的问题，以及研究星系盘中暗物质作用的可能解决方案。我们还将研究一些超越观测到的螺旋星系基本状态特性的动力学论点，这些论点要求暗物质晕作为星系盘其他无法解释的稳定性特性的解决方案。
本章将探讨星系结构形成和演化的问题，以及暗物质在星系中的作用。我们将介绍现代结构形成模拟，并深入研究盖亚等现代望远镜的潜力。此外，我们还将回顾引力透镜的作用，以诊断星系暗物质、星系团和结构形成。
星系的结构形成和演化是一个复杂的过程，涉及多种物理机制。本章将介绍现代结构形成的模拟，这是一个广泛而快速发展的研究领域。我们将侧重讨论星系形成和演化的问题，以及暗物质在这一过程中的角色。
在当前研究的最前沿，我们将回顾盖亚等现代望远镜的潜力。这些望远镜提供了独特的视角，可以深入研究星系结构和演化。我们还将探讨它们如何加强我们对宇宙的理解，特别是在遥远和早期宇宙的研究中。
引力透镜现象在天文学中具有重要作用，它们可以用来诊断星系暗物质、星系团和结构形成。本章将深入探讨引力透镜的原理和应用，以及它们在解开宇宙的谜团中的重要性。
本章将探讨对引力理论的传统挑战，并介绍了一些尝试修改引力定律的现代理论。我们将讨论MOND等理论，以及它们对星系和宇宙的影响。
本章将回顾自1980年代初以来的一些尝试，特别关注MOND理论。这些尝试探讨了引力定律是否需要在星系规模及以上进行修改，并且是否存在暗物质。我们将深入研究这些挑战引力理论的步骤，以及它们对我们对宇宙的认识的影响。
最后，我们将展望引力理论的未来，探讨如何通过更多的实验和观测来测试现有理论，以及寻找新的突破。这将是一个充满挑战和机遇的领域，将继续推动我们对宇宙本质的理解。
《宇宙中的可见物质和暗物质》一书于2023年由Cambridge University Press出版，作者是Giuseppe Bertin。
《宇宙中的可见物质和暗物质》一书中，研究人员介绍了宇宙中的可见物质和暗物质的基本概念，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括十个章节。《宇宙中的可见物质和暗物质》一书从各个方面讲解了宇宙中的可见物质和暗物质的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究宇宙中的可见物质和暗物质的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《宇宙中的可见物质和暗物质》一书作为宇宙中的可见物质和暗物质专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为十个章节，既讲解了宇宙中的可见物质和暗物质的基础知识，还讲解了深入研究宇宙中的可见物质和暗物质的应用范围，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究宇宙中的可见物质和暗物质的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到宇宙中的可见物质和暗物质相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《宇宙中的可见物质和暗物质》一书为想要了解宇宙中的可见物质和暗物质的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为宇宙中的可见物质和暗物质领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
第一部分 - 可见物质
1 - 浅色
2 - 光学天文学
3 - 射电天文学
4 - X射线和伽马射线天文学
5 - 天体粒子物理学、引力波和空间物理学
第二部分 暗物质
6 - 星系
7 - 银河系中心的超大质量黑洞
8 - 暗物质问题的两个前兆
9 - 螺旋星系周围暗晕的发现
10 - 宇宙学背景
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生