astrophys 天体物理学与天体物理课

太阳中微子问题 所测得的太阳中微子流量与根据标准太阳模型计算得到的相应值有出入（偏少）。原因何在？近年来，有关这一问题的研究得到很大进展：人们倾向于认为中微子具有静质量，不同类中微子间存在转换过程（即“中微子振荡”）。


γ爆的本质 我们已经大量观测到遥远天体在很小的空间程度内突然以γ射线的形式释放出巨大的能量。这是什么原因？


§1.4 天 体 物 理 中 的 重 大 疑 难 问 题
当今天体物理学中充满了机遇与挑战。例如：
c太阳中微子问题 所测得的太阳中微子流量与根据标准太阳模型计算得到的相应值有出入（偏少）。原因何在？近年来，有关这一问题的研究得到很大进展：人们倾向于认为中微子具有静质量，不同类中微子间存在转换过程（即“中微子振荡”）。
d是否存在黑洞（恒星级，星系级） 已经有大量黑洞存在的间接观测证据。目前人们正努力寻找更多的这类证据，并企图得到比较直接的观测证据。 e脉冲星类天体是中子星还是奇异星 脉冲星已经发现35年了，它们究竟是中子星还是奇异星至今尚未定论。毫无疑问，这一问题的回答对于理解基本强作用有很大帮助。
f暗物质是什么 宇宙中90%以上的物质不是我们目前所了解的物质。这实在让人失望。 gγ爆的本质 我们已经大量观测到遥远天体在很小的空间程度内突然以γ射线的形式释放出巨大的能量。这是什么原因？
h极早期宇宙的状态 极早期宇宙是难得的超高能实验室。所有的基本相互作用都在那时突出地表现出来。关于它的认识已经突破了目前的一般理论框架。




二、辐射过程
天体物理过程的信息载体
天体物理通过分析和研究天体所发射粒子携带的信息来研究发生在相应天体上的物理过程。这些粒子包括：光子、中微子、宇宙线粒子（p、α、n，等），引力子，等等。其中光学观测是目前天体物理家获取信息的最主要手段。光子依其能量可分为，γ射线：能量E >~1MeV；X射线：~1keV<E<~1MeV；紫外线；可见光：~3000 Å<λ(波长)<~7000 Å；红外光；射电波：λ>~1mm。依此顺序，光子的波动性逐渐增加、粒子性减弱。不同波段的电磁辐射被地球大气层吸收的程度是有差异的。有三个频段内的光子被大气层吸收较弱，这些波段称为“大气辐射窗口”。依据频段的名称分别称为，“光学窗口”：可见光；“红外窗口”：8µm<λ<13µm；“射电窗口”：1cm<λ<100m。因比可见光波长短的区域无大气窗口，天体所发射的高能光子往往需要通过卫星观测。这些人造卫星又称为“空间望远镜”。




§2.1 热 辐 射 ，黑 体 谱 与 线 谱
热辐射：处于热平衡的物体所发射的辐射（一般指电磁辐射，本小节局限于电磁辐射）。这类物体，可以定义温度T。值得注意的是，热辐射可以不限于电磁辐射，还可以包括中微子、正反电子对等（例如原中子星的热辐射，见§8.1；黑洞的热辐射，见§9.6）。热辐射的主要成分是些符合mc2~kT的粒子，其中m粒子静止质量，c和k分别是光速和Boltzmann常数。 Kirchhoff定律：热辐射物体的谱发射通量与该物体的谱吸收系数之比是与构成物体的材料无关的。这个规律可以用热力学第二定律证明。