High Energy Astrophysics: An Introduction

فیزیک نجومی پرانرژی، کیهانی را پرده برداری کرده است که بسیار متفاوت از آن چیزی است که تنها در رصدهای نوری شناخته شده است. انواع بسیاری از اشیاء را نشان داده است که در آنها مقیاس‌های زمانی متغیر معمولی به کوتاهی سال‌ها، ماه‌ها، روزها و ساعت‌ها (در اختروش‌ها، باینری‌های اشعه ایکس و غیره) و حتی تا میلی‌ثانیه در انفجارهای پرتو گاما می‌رسد. منابع انرژی که با آنها مواجه می‌شویم به ندرت همجوشی هسته‌ای هستند، و بیشتر اوقات گرانش، یک پارادوکس زمانی که فکر می‌کنیم گرانش، با درجات مختلف، ضعیف‌ترین برهمکنش‌های بنیادی است. درک شرایط فیزیکی این اجسام و فرآیندهای آشکار شده توسط اخترفیزیک با انرژی بالا در دهه های گذشته امروزه بخشی از فرهنگ اخترفیزیکدانان است، حتی آنهایی که در سایر حوزه های نجوم فعال هستند.

این کتاب از تکامل یافته است. سخنرانی هایی که از اوایل دهه 1990 برای دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترا در دانشگاه ژنو ارائه می شود. هدف آن فراهم کردن اخترشناسان و فیزیکدانانی است که قصد دارند در اخترفیزیک پر انرژی فعال باشند، مبنایی وسیع را فراهم کند که بر اساس آن بتوانند دانش خاص تری را که نیاز دارند ایجاد کنند. در حالی که در قسمت اول کتاب، فرآیندهای فیزیکی به تفصیل شرح داده شده و استخراج شده است، بخش دوم به بررسی اجرام اخترفیزیکی می‌پردازد که در آن‌ها فرآیندهای اخترفیزیک با انرژی بالا بسیار مهم هستند. این رویکرد دو جانبه به دانش‌آموزان کمک می‌کند فرآیندهای فیزیکی را با امضاهای مشاهده‌ای خود در زمینه‌هایی که ممکن است به‌طور گسترده‌ای با موارد ارائه‌شده در اینجا متفاوت باشد، تشخیص دهند.

High-energy astrophysics has unveiled a Universe very different from that only known from optical observations. It has revealed many types of objects in which typical variability timescales are as short as years, months, days, and hours (in quasars, X-ray binaries, etc), and even down to milli-seconds in gamma ray bursts. The sources of energy that are encountered are only very seldom nuclear fusion, and most of the time gravitation, a paradox when one thinks that gravitation is, by many orders of magnitude, the weakest of the fundamental interactions. The understanding of these objects' physical conditions and the processes revealed by high-energy astrophysics in the last decades is nowadays part of astrophysicists' culture, even of those active in other domains of astronomy.

This book evolved from lectures given to master and PhD students at the University of Geneva since the early 1990s. It aims at providing astronomers and physicists intending to be active in high-energy astrophysics a broad basis on which they should be able to build the more specific knowledge they will need. While in the first part of the book the physical processes are described and derived in detail, the second part studies astrophysical objects in which high-energy astrophysics processes are crucial. This two-pronged approach will help students recognise physical processes by their observational signatures in contexts that may differ widely from those presented here.