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Compact Objects in Astrophysics

Camenzind, Max 저자(글)
Springer · 2007년 02월 15일
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Compact objects are an important class of astronomical objects in current research. Supermassive Black Holes play an important role in the understanding of the formation of galaxies in the early Universe. Old White Dwarfs are nowadays used to calibrate the age of the Universe. Mergers of Neutron Stars and Black Holes are the sources of intense gravitational waves which will be measured in the next ten years by gravitational wave detectors.Camenzind gives a comprehensive introduction and up-to-date overview about the physical processes behind these objects, covering the field from the beginning to most recent results, including all relevant observations.After a presentation of the taxonomy of Compact Objects, the basic principles of General Relativity are given. The author then discusses in detail the physics and observations of White Dwarfs and Neutron Stars (including the most recent equations of state for neutron star matter), the Gravitational Field of Rapidly Rotating Compact Objects, Rotating Black Holes (including ray tracing and black hole magnetospheres), gravitational waves and our new understanding of accretion processes by means of the magnetorotational instability of accretion disks.This modern treatise of compact object astrophysics uses the modern 3+1 split approach to Einstein's equations and to relativistic hydrodynamics and magnetohydrodynamics. Both graduate students and advanced researchers will appreciate this book as reference text for this highly interesting field of astrophysics.
This book gives a comprehensive introduction to the physical processes behind compact objects in astrophysics, covering the field from the beginning to most recent results, including all relevant observations. It uses the modern 3+1 split approach to Einstein's equations and to relativistic hydrodynamics and magnetohydrodynamics, which is used to derive the structure equations for rapidly rotating neutron stars and Black Holes.
1. Compact Objects in Astrophysics.- 2. Gravity of Compact Objects.- 3. Matter Models for Compact Objects.- 4. Relativistic Stellar Structure.- 5. White Dwarfs.- 6. Neutron Stars.- 7. Rapidly Rotating Neutron Stars.- 8. Black Holes.- 9. Astrophysical Black Holes.- 10. Physics of Accretion Flows around Compact Objects.- Solutions.- References.- Index.
"Camenzind's Compact Objects in Astrophysics gives a comprehensive introduction and up-to-date overview about the physical processes behind these objects, covering the field from the beginning to most recent results, including all relevant observations. This modern treatise of compact object astrophysics uses the 3+1 split approach to Einstein's equations, and to relativistic hydrodynamics and magnetohydrodynamics. In each chapter problems and solutions help deepen the understanding of the subject. Both advanced students and researchers will appreciate this book as an advanced textbook and reference on this field of astrophysics."--BOOK JACKET.

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작가정보

저자(글) Camenzind, Max

목차

  • Compact Objects in Astrophysicsp. 1
    Why is Newtonian Gravity Obsolete?p. 1
    Einstein was Skeptical about the Existence of Black Holesp. 3
    Subrahmanyan Chandrasekhar and Compact Objectsp. 4
    Classes of Compact Objectsp. 5
    White Dwarfs and Neutron Starsp. 8
    Compact X-Ray Sourcesp. 9
    Radio Pulsarsp. 11
    Supermassive Black Holes in Galactic Centersp. 16
    Gamma-Ray Burstersp. 19
    Problemsp. 25
    Gravity of Compact Objectsp. 27
    Geometric Concepts and General Relativityp. 27
    The Basic Principles of General Relativityp. 29
    Einstein's Equivalence Principle and Metricityp. 29
    Metric Theories of Gravityp. 33
    Basic Calculus on Manifoldsp. 37
    Tensors and Forms on Manifoldsp. 37
    The Metric Field and Pseudo-Riemannian Manifoldsp. 42
    The Calculus of Forms on Lorentzian Manifoldsp. 44
    Affine Connection and Covariant Derivativep. 47
    Affine Connectionp. 47
    Covariant Derivative of Vector Fieldsp. 47
    Covariant Derivative for Tensor Fieldsp. 48
    Parallel Transport and Metric Connectionp. 50
    Metric Connectionp. 52
    Divergence of Vector Fieldsp. 55
    Curvature of Pseudo-Riemannian Manifoldsp. 56
    Mathematical Definition of Torsion and Curvaturep. 57
    Bianchi Identities for Metric Connectionp. 58
    Ricci, Weyl and Einstein Tensorp. 60
    Cartan's Structure Equationsp. 61
    Gravity is a Lorentzian Connection on Spacetimep. 65
    The Four Key Principles of General Relativityp. 65
    The Hilbert Action and Einstein's Field Equationsp. 68
    On the Cosmological Constantp. 69
    Limits of General Relativityp. 71
    Gravitational Wavesp. 73
    The Geodesic Deviation - Relativistic Tidal Forcesp. 73
    Gravity Wave Experimentsp. 74
    The Nature of Gravitational Wavesp. 76
    Degrees of Freedomp. 79
    Gravitational Wave Solutionsp. 83
    The Quadrupole Formulap. 87
    3+1 Split of Einstein's Equationsp. 91
    Induced Spatial Metric and Extrinsic Curvaturep. 92
    Hypersurface Embeddingp. 93
    Split of Affine Connection and Curvaturep. 95
    Split of Einstein's Equationsp. 98
    Black Hole Simulations and Gravitational Wavesp. 100
    Problemsp. 101
    Matter Models for Compact Objectsp. 105
    General Relativistic Hydrodynamicsp. 105
    Relativistic Plasma Equationsp. 106
    On Numerics of Hydrodynamicsp. 110
    The Boltzmann Equation in GRp. 113
    The Geodesics Spray on the Cotangent Bundlep. 113
    Particle Number Current and Energy-Momentum Tensorp. 116
    The Relativistic Boltzmann Equationp. 117
    Liouville Operator in 3+1 Splitp. 118
    Transformation into the Local Rest Framep. 119
    Problemsp. 120
    Relativistic Stellar Structurep. 123
    Spacetime of Relativistic Starsp. 123
    Derivation of the TOV Equationsp. 125
    The Curvature of Static Spacetimesp. 125
    Matter in the Interiorp. 127
    The Exterior Schwarzschild Solutionp. 130
    Stable Branches for Degenerate Starsp. 131
    Metric for Relativistic Starsp. 131
    A Variational Principle for the Stellar Structurep. 132
    Problemsp. 134
    White Dwarfsp. 137
    Observations of Isolated White Dwarfsp. 138
    Sirius Bp. 138
    Field White Dwarfs and Classificationp. 139
    White Dwarfs in Globular Clustersp. 143
    Magnetic White Dwarfsp. 143
    Ultracool White Dwarfs as Cosmochronometersp. 145
    What is Inside a White Dwarf?p. 151
    Equation of State below the Neutron Drip Densityp. 153
    Structure of White Dwarfs and the Chandrasekhar Massp. 159
    Polytropic Approximationp. 160
    Beyond the Chandrasekhar Treatmentp. 162
    Comparison with Observationsp. 162
    The Relativistic Instability of White Dwarf Starsp. 167
    Necessary Condition for Stabilityp. 168
    The Total Energy in the Post-Newtonian Limitp. 169
    GR White Dwarf Instabilityp. 171
    Cooling White Dwarfsp. 174
    Structure of the Surface Layersp. 175
    Cooling Curves and Crystallizationp. 177
    Testing WD Crystallization Theoryp. 179
    White Dwarfs in Binary Systemsp. 180
    Problemsp. 185
    Neutron Starsp. 187
    The Structure of a Neutron Starp. 188
    Equations of State beyond Neutron Dripp. 189
    From Neutron Drip to Saturationp. 190
    Nuclear EoS for Dense Neutron Matterp. 199
    Relativistic Mean Field Theory above Saturationp. 206
    Analytical Fits to EoSp. 216
    Neutron Star Modelsp. 219
    Hadronic Modelsp. 219
    Quark Matter Coresp. 224
    Grand Canonical Potential for Quark Matterp. 231
    Strange Quark Starsp. 241
    The Structure of Massive Neutron Starsp. 242
    Neutron Stars in Close Binary Systemsp. 244
    Post-Newtonian Potentials for Many-Body Systemsp. 244
    Periastron Shift in Two-Body Systemsp. 248
    The Shapiro Time Delay in a Binary Systemp. 250
    Decay of Binary Orbits due to Gravitational Radiationp. 251
    Masses of Neutron Stars from Radio Pulsar Timingp. 255
    What is Pulsar Timing?p. 255
    The Timing Formulap. 259
    Timing of the Binary System PSR B1913+16p. 263
    Masses of Companion Starsp. 264
    The Double Pulsar System PSR 0737-3039A+Bp. 265
    Neutron Stars in our Galaxyp. 269
    100 Million Neutron Stars in the Galaxyp. 269
    Thermal Emission from Isolated Neutron Starsp. 272
    Rotation-Powered Pulsarsp. 284
    Accretion-Powered Neutron Stars and the Mass-Radius Relationp. 294
    Problemsp. 303
    Rapidly Rotating Neutron Starsp. 307
    Spacetime of Stationary and Axisymmetric Rotating Bodiesp. 308
    Physical Interpretation of the Metricp. 309
    Geodetic and Lense-Thirring Precessionp. 312
    On General 3+1 Split of Spacetimep. 315
    Einstein's Field Equations for Rotating Objectsp. 317
    Ricci Tensors of Time-Slicesp. 318
    Extrinsic Curvature and 4D Ricci Tensorsp. 319
    3+1 Split of Einstein's Equationsp. 320
    Stellar Structure Equations in Isotropic Gaugep. 321
    The Isotropic Gaugep. 321
    Structure Equations for Rotating Starsp. 322
    Mechanical Equilibrium and Effective Potentialp. 324
    Stellar Parametersp. 326
    The Slow-Rotation Approximationp. 332
    Numerical Integration of the Stellar Structure Equationsp. 335
    Comparison of Numerical Codesp. 337
    Properties of Rotating Equilibrium Stellar Structuresp. 338
    Towards Analytical Vacuum Solutions for Rotating Neutron Starsp. 342
    Weyl-Papapetrou Formp. 342
    Ernst Equationsp. 343
    Manko's Solutionp. 345
    On Oscillation and Formation of Rotating Neutron Starsp. 350
    Problemsp. 353
    Black Holesp. 355
    The Schwarzschild Black Holep. 355
    Tortoise Coordinates and Null Conesp. 356
    Roads towards Black Hole Formationp. 358
    The Kruskal Extensionp. 359
    Penrose Diagram - the Conformal Structure of Infinityp. 363
    Geodetic Motions in Schwarzschild Spacetimep. 369
    A Lagrangianp. 369
    The Effective Potential for Equatorial Motionp. 371
    Orbital Equation and Bound Orbits in Schwarzschild Spacetimep. 373
    The Kerr Black Holep. 378
    Kerr Black Hole in Boyer-Lindquist Coordinatesp. 379
    A Short Derivation of the Kerr Solutionp. 379
    The Weyl-Papapetrou Form of the Kerr Metricp. 384
    Uniqueness of the Kerr Solutionp. 385
    Global Properties of the Ken Metricp. 386
    On the Conformal Structure of the Kerr Solutionp. 393
    Ernst's Equations for the Kerr Geometryp. 394
    The Kerr-Schild Metric and Two-Black-Hole Statesp. 395
    Rotational Energy and the Four Laws of Black Hole Evolutionp. 399
    Surface Gravity and Angular Velocity of the Horizonp. 400
    First Law of Black Hole Dynamicsp. 402
    Rotational Energy of Astrophysical Black Holesp. 405
    On the Second and Third Laws of Black Hole Dynamicsp. 406
    Time Evolution of Black Holesp. 408
    Quasistationary Evolution of Accreting Black Holesp. 408
    Merging of Black Holesp. 411
    Geodesics in the Kerr Geometryp. 412
    Direct Integration of Geodesics Equationsp. 414
    Geodesies in the Equatorial Planep. 416
    Geodesics Including Lateral Motionp. 424
    Null Geodesics and Ray-Tracing in Kerr Geometryp. 431
    Dark Energy Starsp. 442
    Why Dark energy Stars?p. 442
    Structure of Gravastarsp. 443
    The Necessity of an Anisotropic Crustp. 445
    Problemsp. 446
    Astrophysical Black Holesp. 449
    Classes of Astrophysical Black Holesp. 450
    Measuring Black Hole Massesp. 451
    BHs in X-Ray Binariesp. 451
    Intermediate-Mass Black Holesp. 456
    Supermassive Black Holes in Nearby Galaxiesp. 456
    Black Holes in Quasarsp. 468
    Estimating Black Hole Spinp. 470
    Black Hole Spin and Radio Galaxiesp. 471
    Spectral Fitting of Accretion Disksp. 471
    Relativistic Iron Linesp. 472
    Quasiperiodic Oscillationsp. 472
    Black Holes and Galaxy Formationp. 472
    Black Hole Magnetospheresp. 473
    The 3+1 Formalism for Maxwell's Equationsp. 474
    Plasma Equations in the 3+1 Splitp. 478
    Time Evolution of Magnetic and Current Flux in Turbulent Disksp. 480
    Stationary Magnetospheres on Kerr Black Holesp. 486
    Relaxation of Black Hole Magnetospheres and the Blandford-Znajek Processp. 499
    Magnetic Spin-Down of Rotating Black Holesp. 509
    Problemsp. 511
    Physics of Accretion Flows around Compact Objectsp. 513
    Angular Momentum Transportp. 514
    Magnetohydrodynamics for Accretion Disksp. 517
    Equations of Magnetohydrodynamicsp. 517
    Time and Space Discretizationp. 523
    MRI Driven Turbulence in Disksp. 525
    Two-Temperature Plasmas and Radiation Pressure in Accretion Disksp. 533
    States of Turbulent Accretion Disksp. 537
    Turbulent Angular Momentum Transport in Accretion Disksp. 538
    Truncated Accretion and Standard Disk Models in IDp. 540
    Standard Thin Disk Solutions (SSD)p. 545
    Advection-Dominated Flows (ADAF)p. 551
    Super-Eddington Accretionp. 552
    Unified Models of Disk Accretionp. 553
    Fundamental Time-Scales for Accreting Black Holesp. 555
    Relativistic MHD - Turbulent Accretion onto Black Holesp. 558
    From SRMHD to GRMHDp. 558
    The Equations for GRMHDp. 559
    Nonradiative Accretion onto Rotating Black Holesp. 563
    Jets and the Ergospherep. 565
    Jets as Outflows from the Ergospheric Regionp. 566
    From the Ergosphere to the Cluster Gasp. 572
    Problemsp. 575
    Epilogue and Future Prospectsp. 579
    Astrophysical Constants and Symbolsp. 587
    SLy4 Equation of State for Neutron Star Matterp. 591
    3+1 Split of Spacetime Curvaturep. 595
    Gauss Decompositionp. 595
    Codazzi-Mainardi Equationsp. 596
    3+1 Split of Rotating Neutron Star Geometryp. 599
    The 3+1 Split of the Connectionp. 599
    The Curvature of Time Slicesp. 601
    Equations of GRMHDp. 605
    Electromagnetic Fieldsp. 605
    Conservative Formulation of GRMHDp. 607
    Numerical Schemesp. 609
    Solutionsp. 613
    Glossaryp. 641
    Referencesp. 657
    Indexp. 675
    Table of Contents provided by Ingram. All Rights Reserved.

기본정보

상품정보
ISBN 9783540257707 ( 3540257705 )
발행(출시)일자 2007년 02월 15일
쪽수 679쪽
크기
165 * 239 * 33 mm / 1306 g
총권수 1권
언어 영어

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도서 소득공제 안내

  • 도서 소득공제란?

    • 2018년 7월 1일 부터 근로소득자가 신용카드 등으로 도서구입 및 공연을 관람하기 위해 사용한 금액이 추가 공제됩니다. (추가 공제한도 100만원까지 인정)
      • 총 급여 7,000만 원 이하 근로소득자 중 신용카드, 직불카드 등 사용액이 총급여의 25%가 넘는 사람에게 적용
      • 현재 ‘신용카드 등 사용금액’의 소득 공제한도는 300만 원이고 신용카드사용액의 공제율은 15%이지만, 도서·공연 사용분은 추가로 100만 원의 소득 공제한도가 인정되고 공제율은 30%로 적용
      • 시행시기 이후 도서·공연 사용액에 대해서는 “2018년 귀속 근로소득 연말 정산”시기(19.1.15~)에 국세청 홈택스 연말정산간소화 서비스 제공
  • 도서 소득공제 대상

    • 도서(내서,외서,해외주문도서), eBook(구매)
    • 도서 소득공제 대상 상품에 수반되는 국내 배송비 (해외 배송비 제외)
      • 제외상품 : 잡지 등 정기 간행물, 음반, DVD, 기프트, eBook(대여,학술논문), 사은품, 선물포장, 책 그리고 꽃
      • 상품정보의 “소득공제” 표기를 참고하시기 바랍니다.
  • 도서 소득공제 가능 결제수단

    • 카드결제 : 신용카드(개인카드에 한함)
    • 현금결제 : 예치금, 교보e캐시(충전에한함), 해피머니상품권, 컬쳐캐쉬, 기프트 카드, 실시간계좌이체, 온라인입금
    • 간편결제 : 교보페이, 네이버페이, 삼성페이, 카카오페이, PAYCO, 토스, CHAI
      • 현금결제는 현금영수증을 개인소득공제용으로 신청 시에만 도서 소득공제 됩니다.
      • 교보e캐시 도서 소득공제 금액은 교보eBook > e캐시 > 충전/사용내역에서 확인 가능합니다.
      • SKpay, 휴대폰 결제, 교보캐시는 도서 소득공제 불가
  • 부분 취소 안내

    • 대상상품+제외상품을 주문하여 신용카드 "2회 결제하기"를 선택 한 경우, 부분취소/반품 시 예치금으로 환원됩니다.

      신용카드 결제 후 예치금으로 환원 된 경우 승인취소 되지 않습니다.

  • 도서 소득공제 불가 안내

    • 법인카드로 결제 한 경우
    • 현금영수증을 사업자증빙용으로 신청 한 경우
    • 분철신청시 발생되는 분철비용

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해외주문 · POD Compact Objects in Astrophysics
2007 | 양장본 Hardcover
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목욕책/물놀이책. 비닐소재의 물놀이용 도서
Cloth Book
헝겊책. 인형처럼 헝겊으로 만들어진 도서
Flap Book
플랩북. 접힌 부분을 들추면 해당 내용과 연결되는 다른 그림이 나 내용이 들어있는 도서
Pop-Up Book
팝업북. 책장을 넘기면 페이지가 입체적으로 구성된 도서
Touch & Feel Book
촉감책. 직접 만지고 느낄 수 있도록 제작된 도서
Luxury
고급 제본 형태로 주로 아트북에 사용됨
2nd, 2/E. 2 Edition
판수를 일컬음
International Edition
비영어권에서만 유통되는 염가판 도서. 주로 교재가 해당하며 미국 현지에서 출간되는 도서와 내용은 동일함
Reprint Edition
[= Reissue]
재판. 개정된 내용 없이 인쇄만 다시 한 도서
Revised Edition
[=Updated Edition]
개정판. 내용 또는 조판체제가 개정된 도서
Enlarged Edition
[=Enhanced Edition]
증보판. 구판의 내용에 새로운 것을 추가하여 재출판한 도서
Abridged Edition
축약판 (↔Unabridged Edition / 비축약판 ) 주로 오디오북에 사용
Unabridged Edition
비축약판 (↔Abridged Edition / 축약판 ) 주로 오디오북에 사용
POD (Print On Demand)
[=OD板 (일본도서)]
품절 및 절판되어 구할 수 없는 도서를 전자파일 형태로 보유, 주문 시 책의 형태로 인쇄, 제본하여 제공하는 도서

인쇄 상태가 좋지 않으며 오리지널 도서에 들어있는 그림이나 표 부록 등은 포함되지 않음
Large Print Edition
노약자, 시각장애인 등을 위하여 큰 글씨로 인쇄된 도서
Media Tie-In Edition
영화/드라마 등의 영상매체와 관련되어 제작된 도서
Rough Cut Edition
[=Deckle Edge]
책장의 모서리가 거칠게 제작된 도서로 보관을 위한 소장용 도서
Anniversary Edition
기념특별판. 내용은 동일하나 제본형태나 사진/저자사인 등 부가적인 부분이 추가된 특별판
Deluxe Edition
호화판으로 일반판에 제본형태나 추가 부록 등이 추가된 특별판
PSC Edition
[=Online]
Access Code가 포함된 도서. 주로 교재의 경우 책마다 부여된 Access Code로 인터넷에 접속하여 부교재 및 내용 확인 숙제 등의 정보 제공이 가능한 도서
Bi-Lingual Edition
두개의 언어로 구성된 도서
Multilingual Edition
다중 언어로 구성된 도서
Translation Edition
번역판. 원서를 다른 언어로 번역한 도서
문고판 (일본도서)
단행본과 내용은 동일하나 보급을 위해 가격이 저렴하고 사이즈가 작게 출시된 판형. 사이즈 약 105mm x 150mm
신서판 (일본도서)
휴대를 위하여 사이즈가 작게 출시된 판형 사이즈 약 105mm x 173mm

교재 관련 용어

Answer Key
교재 속 문제에 대한 답이 포함
Handbook
특정 분야 또는 주제에 관한 참고용 서적
Laboratory Manual
교재에 대한 실험 매뉴얼
Solution Manual
교재에 대한 해답풀이가 포함
Study Guide
교재에 대한 요약 및 해설이 포함
Teacher Edition
교재에 대한 교사용 지도서
Workbook
교재에 대한 연습문제가 포함

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  • 기타 [가로×세로]
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