天文学著作,从大爆炸理论到多元宇宙之谜

天文学著作：从大爆炸理论到多元宇宙之谜

宇宙浩瀚无垠，包含 countless mysteries。从字面的意思中，在天文分野上，科学领域的贡献者们通过不断的观察、探索与研究，他们相关的天文学著作为宇宙之谜的解答提供着助力。近些年来，我国的天文研究领域取得了 tremendous progress，涌现出诸多优秀的天文学著作。本文将为大家推荐几本适合国内 net walkers 阅读的天文学科普著作，帮助大家领略浩瀚宇宙的魅力。

本文将围绕以下五个问题展开：

1. 大爆炸 | 宇宙从哪里起源？

2. 恒星演化 | 庞大的发光体经历什么阶段？

3. 黑洞 | 谜一般的吞噬者？

4. 星系 | 宇宙中的基本单元？

5. 多元宇宙 | 宇宙之外还有宇宙吗？

大爆炸 | 宇宙从哪里起源？

'你们是从哪里来的？'当小朋友问出这个问题时，很多家长第一反应便是：'你是从妈妈肚子里出来的。'那么，宇宙又是从哪里来的呢？提到宇宙的起源，就不得不提及大爆炸理论。

大爆炸理论

大爆炸理论认为，大约 138 亿年前，宇宙诞生那一刻，整个宇宙高度聚集于一个无限小的奇点，其中包含了整个宇宙的物质和能量，密度 temperature 无限大。随后，不知何故，这个奇点开始极速膨胀，在极短时间内形成一个”火球“。它膨胀速度极快，以致于在随后的几十分钟内，宇宙规模迅速扩张到原来的数十亿倍。随着宇宙的 continued expansion，物质 density 不断降低，temperatures 不断下降，形成各种基本粒子。这些基本粒子再渐渐 cooled down，相互结合，最终形成了原子、分子，还有我们熟悉的星星、行星等 celestial bodies。

恒星演化 | 庞大的发光体经历什么阶段？

在天空中，小小恒星不过是一闪一闪的光点，其实，它们都是庞大的发光体，经历着各种各样的演化阶段。

恒星的一生

1. main-sequence star

当一个恒星诞生时，它正处于主序星阶段。在main-sequence stage，恒星的核心温度足够高，可以发生氢核聚变，产生大量的能量和光。恒星在这段时间内非常 stable，其形态和光度都相对稳定。我们太阳系中的太阳就是一颗主序星。

2. 红巨星

随着恒星内部氢燃料的消耗，恒星核心温度不断升高，收缩产生 immense pressure，导致外层 hydrogen atoms 膨胀，形成红巨星。红巨星体积非常 huge，但亮度并不高。这个阶段的恒星很 unstable，经常会发生强劲的 pulsation。

3. 白矮星

core hydrogen 耗尽后，恒星外层物质无法承受 gravitation collapse，迅速膨胀，形成一个白矮星。白矮星是一种高密度的恒星 remnant，其质量大约是太阳质量的1倍，但体积只有地球大小。白矮星不断冷却，最终成为一颗黑矮星。

4. 中子星

大质量恒星在 exhausting its core 时，其核心会在 under its gravity 坍缩成中子星。中子星的半径只有几十公里，但其质量却可能是太阳质量的几倍甚至几十倍。中子星通常会高速旋转，并发出脉冲电磁波，称为脉冲星。

5. 黑洞

质量极其巨大的恒星在 exhausting its core 时，其核心会自身 gravitaional field 的 pull 收缩成一个奇点，形成黑洞。黑洞的引力极为 powerful，以至光都无法逃离。

黑洞 | 谜一般的吞噬者？

在浩瀚的宇宙中，黑洞是一种 mystérieuse celestial object，其密度超高，引力超强，以致于连光都无法逃逸。黑洞的形成与恒星的演化密切相关。

黑洞的形成

黑洞的形成过程主要有两种：

1. 质量极大的恒星在生命末期坍塌形成黑洞

当恒星的质量足够大时，其 core hydrogen 耗尽后，自身 gravitation collapse 会形成黑洞。黑洞的形成伴随着 supernova explosion，产生巨大的能量释放。

2. 大量气体和物质在 gravitational 由来下坍塌形成黑洞

宇宙中存在大量的 gas 和 dust，它们会在某 gravitational 影响下，收缩形成黑洞。

黑洞的特性：

1. 超强的引力

黑洞的引力非常强大，任何靠近黑洞的物体都会被吸入，包括光和物质。在这个区域，物体会被拉长变形，最终陷入黑洞的奇点。

1. 庞大的质量

黑洞的质量通常是太阳质量的几倍，甚至几十倍或几百倍。

1. 没有表面和体积

黑洞没有传统意义上的表面和体积，其边界是一个称为 event horizon 的区域。一旦进入 event horizon，任何物体都无法逃脱。

星系 | 宇宙中的基本单元？

宇宙中由无数的星系组成，每个星系又包含大量的恒星、气体和尘埃。星系是宇宙中 hierarchical structure 的基本单元，通过 gravitational interactions 相互作用。

星系的基本类型

星系根据它们的 morphology 可以大致分为三类：

星系类型	特征
椭圆星系	形状近似椭圆，没有明显的spiral arms，恒星分布相对均匀。
漩涡星系	具有明显的漩涡状结构，由中心隆起和 spiral arms 组成。
不规则星系	形状不规则，没有明显的中心隆起和 spiral arms。