中子星物理导论

本书的内容包括三个部分。首先，第1~3章主要介绍了物态、结构以及演化等中子星的基本物理属性。其次，第4、5章阐述了脉冲星观测的主要结果和脉冲星产生电磁辐射的理论基础。这两部分内容和基础物理学课程紧密相关，可作为本科教学的重点，重在描述中子星模型的基本理论框架，实现基础物理知识和天体物理研究之间的过渡和衔接。最后，第6~10章是一些扩展性介绍，内容涉及星风、双星、磁陀星、引力波及超新星爆发等，旨在使本书能够较为完整地呈现中子星研究领域的大致风貌，并浮光掠影地涉及一些前沿研究内容。总体上，本书侧重论述中子星理论模型的内在逻辑，对过于复杂的理论推导和观测细节不作展开讨论，以保证内容的简洁性。
本书是一本面向物理学和天文学专业高年级本科生和研究生的教学用书，旨在阐述中子星相关概念的由来，帮助初学者建立基本物理图像，为他们开展这一领域的学习和研究提供入门的导引，也可以作为读者了解天体物理学的一个窗口以及作为科研工作者的参考用书。

前言
单位制、符号约定及基本常数
绪论1
0.1中子星概念的形成1
0.2多波段、多信使观测3
0.3不断发展的前沿7
第1章致密物质11
1.1恒星的核心坍缩11
1.2npe气体13
1.2.1β平衡13
1.2.2物态方程17
1.2.3热容量21
1.2.4超流和超导23
1.3核饱和密度以下的物质26
第2章中子星的结构30
2.1流体静力学平衡30
2.2TOV方程和质量上限32
2.3分层结构35
2.4混合星和奇异夸克星37
第3章热演化42
3.1热传递和冷却方程42
3.2外壳层和表面热辐射46
3.3中微子辐射48
3.4冷却曲线52
第4章脉冲星观测56
4.1射电脉冲星概述56
4.1.1意外发现56
4.1.2脉冲到达时间58
4.1.3脉冲轮廓和脉冲消零59
4.2电磁波的传播61
4.2.1色散量61
4.2.2法拉第旋量64
4.3灯塔模型66
4.4多波段辐射68
第5章脉冲星电动力学71
5.1磁偶极辐射71
5.1.1磁偶极场71
5.1.2辐射光度73
5.1.3磁场和年龄估计76
5.2磁层78
5.2.1真空环境下的电场78
5.2.2无力场和极冠80
5.2.3加速区85
5.3脉冲辐射87
5.3.1带电粒子在磁场中的辐射87
5.3.2级联过程90
5.3.3脉冲轮廓的形成92
第6章脉冲星风94
6.1相对论性星风的形成94
6.1.1坡印亭流和粒子流94
6.1.2相对论流体力学95
6.1.3磁重联97
6.1.4动力学演化99
6.2激波101
6.2.1跳跃条件101
6.2.2粒子的加速103
6.3脉冲星风云105
第7章中子星双星108
7.1双星轨道108
7.1.1开普勒定律108
7.1.2轨道参数的测量110
7.1.3广义相对论效应113
7.2物质吸积和高能辐射115
7.2.1洛希等势面族115
7.2.2吸积盘117
7.2.3高能辐射120
7.3星风作用121
第8章磁陀星124
8.1观测表现124
8.2强磁场下的物质属性126
8.3磁场结构和爆发129
8.4快速射电暴133
第9章引力波136
9.1基本公式136
9.2双致密星系统137
9.2.1轨道衰减137
9.2.2并合事件140
9.3孤立中子星145
9.3.1椭率和自转演化145
9.3.2r模不稳定性146
第10章剧烈爆发现象150
10.1超新星150
10.2千新星153
10.3伽马射线暴156
10.3.1火球和内激波157
10.3.2外激波和余辉辐射160
10.4白矮星的坍缩164
附录相对论思想浅析166
参考文献169
《21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书》已出版书目179