近期综述文章推荐:宇宙中的贫金属恒星+灾变变星演化

(今天再给大家推荐两篇近期的综述文章吧,说是近期,其实都是上个月的文章了,astroph上面其实可读的东西很多,一个人的精力再大也不可能全部搞定的,所以才需要大家的推荐和分享. 近期有同学向我们提议增加面向本科生的内容,的确,Astroleaks现在的内容确实还是偏难,虽然我猜有很多本科同学也可以从中得到有用的信息,不过整体上还是不够“undergraduate-friendly”,我们会在这方面多做努力,不过也希望本科同学能够理解,无论是我还是大部分的投稿的同学,其实都是在自己研究和学习的间隙抽空写稿的,比如我就经常在半夜动笔,由于个人精力有限,确实很难保证内容的连续性,对于基础问题,也很难保证能够展开介绍;)


(而且,相信有过类似写作经验的同学会懂得,跟自己有相同研究背景的同学交流学术容易,为入门的本科生介绍基础其实更难,这也是为什么即便是一线的成名科学家,也是在授课很多年后才敢动笔写教材;不过我们还是会进行一系列的尝试,我上次曾经说过,希望Astroleaks今后更加凸显资源和信息的分享,我想以后会努力的增加一些针对本科生的资料和网站推荐吧。)

1.利用贫金属恒星探索宇宙

文章:Exploring the Universe with Metal-Poor Stars


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恒星铁元素的金属丰度(也是最常用的总金属丰度指示)与一系列中子捕获过程中形成的元素的相对丰度的比较,这些在地球上都很少被提起的元素在宇宙背景下展示了丰富的信息

美女天文学家Anna Frebel是在贫金属恒星研究领域非常活跃的科学家,去年她和Evan Kirby,Joshua Simon还发表了一篇重要的关于银河系的矮星系中极贫金属星的文章在Science上面,而且她们还在为未来的大望远镜设计专门的光谱设备以进一步拓展恒星化学研究,本文是一篇很长的文章,事实上,这是Springer出版社将于2012年出版的一本新书:The First Galaxies – Theoretical Predictions and Observational Clues中的一章,所以从内容上看,无论是基础性还是严谨性都是比较可靠的,非常推荐给想了解极贫金属星研究或者恒星化学研究的同学,此外,Anna在今年和去年的astroph上还有两篇很好的综述,也一并推荐给大家:Metal-Poor Stars and the Chemical Enrichment of the Universe (贫金属星和宇宙的化学增丰:这是一本比较基础的教科书的一章,相比本文更加通俗一些,) 和 Stellar Archaeology: New Science with Old Stars (恒星考古学:老恒星中的新科学;这是IAU Symposium的受邀报告,同样非常精彩)

我自己对恒星化学研究非常不熟悉,不过因为在Carnegie和CALTECH都有这个领域的天文学家,尤其是在每天的讨论中和几位博士后的交流中,对这些贫金属的研究产生了兴趣,也多少有了一些了解,以前的看法是用一架8-10米的大望远镜花那么多时间是不是有些浪费啊,现在才开始明白这里面的观测难度和重要的科学意义,在Astroleaks上,我写过一篇介绍贫金属星的文章,还介绍过一个相关的科学会议,感兴趣的同学可以去看看,这里就不再赘述科学背景了。Anna的这篇文章真的是非常精彩的,虽然我只有时间看完了前面几页,但有时间一定会好好欣赏的,文章开头引用了Carl Sagan的一句名言:“If you wish to make an apple pie from scratch, you must first create the Universe”,确实,一个苹果中包含了几十种元素,而元素的创造和宇宙,恒星的产生演化息息相关,而在这个问题上,老年,贫金属的恒星无疑像活化石一样,提供了极为宝贵的观测证据;而且,贫金属丰度恒星的研究其实有着很宽广的科学意义,在文章开头,Anna从恒星考古学,矮星系考古学,近场宇宙学 (利用临近宇宙中的信息研究宇宙学)三个不同的角度分析了贫金属丰度恒星的重要性,并提出了一系列问题在文中具体讨论,总之,认真的推荐给大家吧。

2.灾变变星的演化

文章:The Evolution of Cataclysmic Variables


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吸积双星白矮星系统的家族树,灾变变星(CV)是其中重要的一支

本文是一篇关于灾变变星(CV)的综述报告,这是一类我更不了解的天体,不过也是在Carnegie,从研究transient天体和白矮星的天文学家的报告中都看到了这类天体的身影,应该说,也是非常具有研究价值的天体吧;粗粗浏览了一下本文,觉得确实可以推荐给大家,尤其是第一部份,CV Primer,即便是对于CV完全不了解的同学,也非常推荐看看这个基础知识总结部份;在综述的主体部份,作者分了三个部份,分别总结了目前对CV演化的理论模型,尤其是被称为“disrupted magnetic braking”标准模型,第二部份介绍了这个模型给出的预测的一些观测证据,最后介绍了近期从经验的角度重新构建CV演化模型的工作,基本上是由浅入深的介绍了这个领域。

灾变变星是一类拥有一颗吸积白矮星的双星系统,当然这个说法不甚准确,因为吸积白矮星双星系统其实是一个很大的家族,参看上面的家谱可以发现CV只是其中的一个重要部份,其一个重要特征就是双星中的非白矮星成员要是一颗小质量的主序星或者很接近主序演化阶段的恒星,作者特别说明了本文综述的CV系统主要是那些在白矮星吸积开始的时候,伴星依然处于主序的系统,而且还特别说明综述的内容不包括那些更加稀有的“magnetic CV”,即那些白矮星的磁场强到了可以影响吸积过程的系统,因为已经有证据表明强磁场对CV的演化会有明显的作用。本文介绍的CV都属于密近双星系统,两个成员的间距和其中非白矮星成员的半径差不多,轨道周期多在80分钟到6个小时之间;因为这种结构,伴星的物质会通过Roche瓣溢出(overflow)过程经过内侧的Lagragian点向白矮星伴星损失质量,而这些物质由于携带着一定的角动量,会在白矮星的周围形成一个吸积盘。这类天体中经常出现不规则的显著增亮现象,也正因此获得了名称中的“Cataclysmic”,现在天文学家已经知道,这类曾经被叫做新星的反复增亮现象来自于在白矮星表面积累的吸积物质底部温度和密度达到了产生核聚变的临界值的时候产生的爆发活动。这类天体在多个波段上,比如UV,X-ray上都有这有意思的观测结果,并且对天体物理中的一些基础问题,包括双星演化图像,和SN Ia的关系等都有这深刻的联系。

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