恒星演化与核合成(彭秋和)
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天文学一级学科(0704)研究生培养方案2006年5月修订一、培养目标1.具有扎实的数学、物理基础知识,较高的外语水平和熟练应用计算机的能力,具备一定的教学经验,毕业后能够适应在科研机构或高等院校从事科研和教学工作的需要。
2.硕士研究生要求掌握天文学的基础理论和基本观测事实,了解本专业某一前沿领域的发展方向和研究方法,具备一定的科研或应用能力。
3.博士研究生要求掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识,对研究领域的现状、发展前景和存在问题有比较清晰的了解,能够独立地、创造性地开展科学研究工作。
三、学制硕士生学制为2.5年,博士生一般为3年,提前攻博生5年。
对部分研究生的弹性学制管理按照《南京大学研究生学籍管理规定》及其补充规定执行。
四、课程设置硕士研究生课程分为A、B、C、D四类,其中A类课程为全校公共课,B、C和D类课程分别为一级学科课程、二级学科(专业必修)课程和专业选修课程。
天文系研究生全部课程见下表。
五、培养方式1.对硕士研究生的培养以课程学习为主、学位论文为辅。
(1)硕士研究生须修满32学分,非本学科及同等学力入学者为36学分数的课程。
(2)除A类课程外,须至少修读2-3门B类课程(包括“天文文献阅读”课程)。
(3)天文系“戴文赛奖学金”将主要用于奖励课程学习成绩优秀的研究生。
2.对博士生的培养以学位论文为主、课程学习为辅。
(1)博士研究生在导师指导下须修读2-4门专业学位课程,其中导师讲授课程限1-2门。
(2)博士研究生在导师指导下选择学科前沿课题或有重要应用价值的课题进行研究。
在入学1-1.5年内在全系范围内作开题报告,在正式答辩前3个月内举行预答辩。
(3)为鼓励研究生在高水平的学术刊物上发表研究成果,对博士研究生科研成果的考核试行采用加权论文数的标准(试行期间学校原有考核标准继续有效)。
具体办法是,考虑不同学术期刊的影响因子和不同专业研究的特点,将天文学主要学术期刊(Nature、Science除外)分为三档,其中一档期刊包括ApJ, AJ, A&A, MNRAS, Solar Physics, PASP, PASJ, New Astronomy, ICARUS, Celest. Mech. Dyn. Astr., Earth, Moon & Planets等;二档期刊包括ApSS, Adv. Space Res., Science in China, Chinese Science Bulletin, Chinese Physics Letters,ChJAA等;三档期刊包括天文学报、天文学进展、空间科学学报、南京大学学报等。
天文学研究生培养方案一.培养目标1.具有扎实的数学、物理基础知识,较高的外语水平和熟练应用计算机的能力,具备一定的教学经验,毕业后能够适应在科研机构或高等院校从事科研和教学工作的需要。
2.硕士研究生要求掌握天文学的基础理论和基本观测事实,了解本专业某一前沿领域的发展方向和研究方法,具备一定的科研或应用能力。
3.博士研究生要求掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专业知识,对研究领域的现状、发展前景和存在问题有比较清晰的了解,能够独立地、创造性地开展科学研究工作。
硕士生、博士生的学制一般为三年,直博生4-6年,硕博联读生5年。
对部分研究生的弹性学制管理按照《南京大学研究生学籍管理规定》及其补充规定执行。
四.课程设置硕士研究生课程分为A、B、C、D四类,其中A类课程为全校公共课,B、C和D 类课程分别为一级学科课程、二级学科(专业必修)课程和专业选修课程。
天文系研究1.对硕士研究生的培养以课程学习为主、学位论文为辅。
(1)硕士研究生须修满32学分,非本学科及同等学力入学者为36学分数的课程。
(2)除A类课程外,须至少修读2-3门B类课程(包括“天文文献阅读”课程)。
(3)天文系“戴文赛奖学金”将主要用于奖励课程学习成绩优秀的研究生。
2.对博士生的培养以学位论文为主、课程学习为辅。
(1)博士研究生在导师指导下须修读2-4门专业学位课程,其中导师讲授课程限1-2门。
(2)博士研究生在导师指导下选择学科前沿课题或有重要应用价值的课题进行研究。
在入学1-1.5年内在全系范围内作开题报告,在正式答辩前3个月内举行预答辩。
(3)为鼓励研究生在高水平的学术刊物上发表研究成果,对博士研究生科研成果的考核试行采用加权论文数的标准(试行期间学校原有考核标准继续有效)。
具体办法是,考虑不同学术期刊的影响因子和不同专业研究的特点,将天文学主要学术期刊(Nature、Science除外)分为三档,其中一档期刊包括ApJ, AJ, A&A, MNRAS, Solar Physics, PASP, PASJ, New Astronomy, ICARUS, Celest. Mech. Dyn. Astr., Earth, Moon & Planets等;二档期刊包括ApSS, Adv. Space Res., Science in China, Chinese Science Bulletin, Chinese Physics Letters,ChJAA等;三档期刊包括天文学报、天体物理学报、天文学进展、空间科学学报、南京大学学报等。
AGB星中的元素核合成AGB 星是一类恒星的最后阶段,也称为红巨星。
AGB 代表“超巨分支星”(Asymptotic Giant Branch),是恒星演化的末期阶段。
在 AGB 阶段,恒星的核心开始进行核合成过程,将轻元素合成为更重的元素。
AGB星的核心主要由氢、氦、碳、氧和其他轻元素组成。
在核心温度和密度的影响下,核反应开始发生,导致更多的元素核合成。
核合成是通过核反应来改变原子核的核子组成以及释放能量的过程。
在AGB星的核心核合成过程中,其中最重要的是碳氮氧循环(CNO循环)和三重-α反应。
碳氮氧循环是一种从氦到碳之间的核反应链,它主要发生在核心温度高于15百万开尔文时。
该循环包括三个关键的反应:碳12与氢发生核反应形成氮14,氮14与氢发生核反应形成氧16,氧16与碳12发生核反应形成氮14,从而形成反应闭环。
在碳氮氧循环中,氢不参与反应,因此可以持续进行。
三重-α反应是AG星核心产生重元素的另一种重要核反应。
它是指通过将三个α粒子(即氦的原子核)聚集在一起形成碳12的反应。
三重-α反应的速率取决于核心温度和密度。
在AGB星核心温度超过100百万开尔文时,三重-α反应速率会显著增加,从而导致更多的碳12核生成。
除了碳氮氧循环和三重-α 反应,AGB 星的核心还通过其他核反应来合成更重的元素。
这些核反应包括氦闪(helium flash)和碳燃烧。
在氦闪中,恒星的核心温度上升,氦开始燃烧,释放出大量的能量。
碳燃烧是在核心密度增加时发生的一种反应,使恒星的核心温度升高,促进更多的核反应。
在AG星的核心合成过程中,逐渐产生了一系列更重的元素,如氧、镁、铝、硅、钙、钛、铁、镍等。
这些重元素将在恒星的外层包裹物质中进一步进行核合成。
综上,AGB星的核心核合成过程是通过核反应将轻元素合成为更重的元素。
碳氮氧循环和三重-α反应是核合成的主要机制,同时还包括其他核反应如氦闪和碳燃烧。
这些核反应产生了丰富的重元素,为宇宙中元素的多样性提供了基础。
宇宙早期的核合成过程宇宙的起源是一个广受科学家们关注的话题,而宇宙早期的核合成过程则是理解宇宙演化的关键。
本文将深入探讨宇宙早期的核合成过程,从宇宙大爆炸到宇宙中元素的形成等方面展开讨论。
1. 宇宙大爆炸理论宇宙早期的核合成过程始于宇宙大爆炸。
根据现行的宇宙学理论,宇宙大约在138亿年前由一个极度高密度、高温的奇点膨胀而成。
宇宙大爆炸释放出巨大的能量和物质,为宇宙的进一步演化打下了基础。
2. 热核反应在宇宙早期,高温和高能量的环境促使了热核反应的发生。
热核反应是指轻原子核之间相互融合形成重元素核的过程。
首先是氘核和质子融合成为氦-3核,接着氦-3核与氘核结合形成氦-4核,再经过一系列的反应,最终形成了丰度较高的氢和氦元素。
这一过程在宇宙早期扮演了至关重要的角色。
3. 核丰度与宇宙年龄之间的关系宇宙早期的核合成过程对宇宙的元素丰度产生了深远的影响。
通过观测宇宙背景辐射,科学家发现宇宙中氢和氦的丰度约占总质量的98%,而其他重元素的丰度相对较低。
这与宇宙大爆炸后的早期核合成过程密切相关。
通过计算和模拟,科学家还能够利用宇宙元素丰度的观测数据来推测宇宙的年龄。
4. 化学元素的形成除了氢和氦之外,宇宙早期的核合成过程还为后续的化学元素形成提供了基础。
在宇宙大爆炸后,天体中心形成了重元素的来源——恒星。
恒星核心的高温和高压条件使得核聚变反应继续进行,形成了更重的元素,例如碳、氧、铁等。
这些重元素随着恒星的演化和超新星爆发等过程释放到宇宙中,为后续的星系和行星系统的形成提供了必要的物质基础。
总结:宇宙早期的核合成过程是宇宙演化的基石,通过宇宙大爆炸及其后续的热核反应,宇宙中的氢和氦元素得以形成。
宇宙中其他重元素的形成则源于恒星的聚变反应。
对于理解宇宙的演化和结构具有重要意义。
通过研究宇宙元素丰度的观测数据,科学家还可以推测宇宙的年龄。
宇宙早期的核合成过程是一个引人入胜的科学课题,并有助于揭示宇宙的奥秘。
恒星的葬礼编者按:超新星研究在科学家的不断尝试中蹒跚前进,至今仍然扑朔迷离,也正是由于它如此难以捉摸,才吸引了众多科学家为之痴迷。
彭秋和教授就是其中之一。
有关超新星研究的困境和魅力要压缩在这几千字中,实在太过困难,文中提到了好几份有关论文,就是希望与所有求知若渴的读者分享他当年读到这些文章的欣喜和收获,也希望有更多的人投入这个领域。
小时候,我就已经知道夜空中大多数星星都是离我们极为遥远的恒星,当时,只是好奇它们为何会如此明亮。
真正系统地学习过理论物理之后,才逐渐懂得,原来是恒星内部大规模剧烈的热核燃烧止它们闪闪发亮。
过去,天幕中也有突然出现的叫亮星星,我国古人以为这是偶尔光临夜空的“客人”,不过,现在我们知道,那是一小部分恒星在死亡之前发出的最后光芒上世纪50年代,火学教材只是简单地描述了超新星爆发的现象,因为当时全球学术界对爆发原因的研究还处在猜测阶段,可以看到的研究文献也不多。
到80年代,科学研究突飞猛进,各种新发现和新理论层出不穷,让人应接不暇。
两篇精彩的文章:1986年“恒星演化和核合成”国际讲习班上,美国优秀天文学家乌斯理(StanEWoosley)的超新星系列文稿,和1990年美国物理学家贝特(HansBethe)撰写的有关Ⅱ型超新星爆发理论的评述性文章(虽然长达80多页,但其中的物理观念阐述得相当清晰),让我感受到超新星神秘的魅力,转而投入探讨Ⅱ型超新星爆发机制的研究。
超新星(以下简称SN)爆发是恒星世界中已知的最剧烈的罕见现象除太阳外,恒星通常距离地球太遥远,人们只能在夜空中看到它们发出的微弱星光。
肉眼看来,只有银河系内爆发的超新星,才有可能在几天或几个月内显得格外明亮。
可惜肉眼可见的超新星实在太少,所以有时候不免会羡慕占人:著名的清官包拯(公元999年-1062年),一生中可能看到过两次非常叫亮的超新星这两次爆发相隔48年,公元1006年(宋真宗时期)出现的超新星,最亮时几乎可以同半个月亮相比,不仅能照出人影,还可借它的星光鉴物,甚至阅读;公元1054年(宋仁宗在位时)出现的超新星,最亮时也可与金星媲美,而且连续23天闪耀在天幕上,就连阳光都遮掩不了它的光芒。