IB 物理/天体物理 HL
感谢 Tímea Garlati 和 Mephistophyles 的少量帮助
双星系统是指两颗恒星围绕一个共同的中心旋转。双星系统分为三种类型：目视双星、食双星和分光双星。
当它们围绕共同的中心旋转时，看起来像两颗独立的恒星。已知该中心是两颗恒星质量的中心。可以使用以下公式找到共同的旋转周期
T²=4π²d³/G(M1+M2)
其中d代表恒星之间的距离。请注意，这些恒星将始终彼此相对。这是由于每颗恒星产生的和包含的引力。
当恒星的取向使得从地球上看，一颗恒星似乎位于另一颗恒星前方时，就会发生这种双星系统。这会导致日食，可能是全食或偏食。根据恒星的不同，光线会绕过它弯曲，从而产生光变曲线模式。这可以通过恒星光发射发生扭曲时亮度的暂时增加来测量。
只有当观察到来自一颗或两颗恒星的光受到多普勒效应的影响时，才能定义这种双星系统。这种偏移会导致恒星属于两类：蓝移，表示朝向地球运动，红移，表示远离地球运动。变化由以下公式确定
z=[λ-λ0/λ0]
其中z表示偏移，y是光谱线的波长，y是地球观测到的波长。
此外，恒星相对于光的速度将说明偏移与恒星速度之间存在相关性。
E.H. 和 J.N.
奥伯斯佯谬质疑了为什么夜空是黑暗的。如果宇宙是无限的，因此包含无限数量的恒星，那么理论上将有无限量的能量从恒星辐射出来，使夜空无限明亮。奥伯斯佯谬适用于所有无限模型，但不适用于有限模型。这是因为
1) There is a finite number of stars and each star has a finite lifetime.
2) The universe has a finite age and stars that are beyond the event horizon
have not yet had time for their light to reach Earth.
3) The radiation received is redshifted and so contains less energy.
/M.H.
关于宇宙是如何形成的，仍然存在着相当大的争论。在物理学中，大爆炸理论得出了一个结论，但新的理论仍在推测中。宇宙的膨胀可以用数学术语来描述。考虑
x(f)=R(t)x0
如果两个星系之间的距离曾经是x0，那么一段时间后它们的距离将由 (t)描述。
函数R(t)被称为宇宙的标度因子。标度因子可以宽泛地解释为宇宙的半径。
虽然该函数足够方便，但它给科学家带来了一个很大的障碍。找到标度因子实际值所面临的挑战只留下三种可能性。它们与广义相对论定律相关。
[显然还没有完成] E.H. 和 J.N.
造父变星的光变周期越长，其光度就越大。观察光度和周期可以确定绝对星等。将绝对光度与视光度进行比较，我们可以计算出造父变星和周围恒星的距离。因此，它们可以作为遥远恒星的“距离标记”，在这些恒星上无法应用视差。
E.H. 和 J.N.
星座/恒星在夜间/一年中的运动
在夜间，恒星和星座似乎从东向西移动。但是星座的相对位置没有改变。天球是地球周围恒星和星座所在的区域。北极星位于北天极，似乎完全没有移动。其余的恒星和星座似乎围绕北极星旋转。恒星的位置越靠北或越靠南，其移动似乎越少。随着地球自转，不同的半球可以看到不同的恒星和星座。
为了使地球每年旋转一周，每天必须有一个小的变化。每晚的变化为0.986度，不容易被察觉。
www.astro.psu.edu/users/rbc/a1/lec2_2d.html
“任何观察者都不能通过实验确定他或她是在加速还是在引力场中。”例如，在雾中驾驶的飞行员在进行急转弯时，如果不查看仪器，就无法判断他是通过重力加速还是通过飞机的推力加速。
惯性质量 = 引力质量。
引力对时间的影响可以形象化为一张拉伸的橡胶板，代表空间的三个维度和时间的一个维度，这些维度因引力而变形。物体质量越大，变形越大。
这是否意味着我们不知道我们是随着时间推移加速还是被引力向后拉动？
引力对时间的影响可以形象化为一张拉伸的橡胶板，代表空间的三个维度和时间的一个维度，这些维度因引力而变形。物体质量越大，变形越大。
这是否意味着我们不知道我们是随着时间推移加速还是被引力向后拉动？
编辑：实际上，时空的结构可以被形象化为橡胶薄膜。当像行星这样的大质量天体放置在该薄膜上时，它们会将其向内弯曲。薄膜上的这种曲率可以定义为重力的效应。当较小的物体进入这种曲率时，它们开始围绕中心行星旋转，并在旋转过程中越来越靠近核心。您可以将这种运动想象成水流入下水道时的螺旋形运动。
因此，我们可以说重力导致时空结构的加速。
光会被强引力场弯曲。当可以观察到来自遥远恒星的光线，尽管太阳挡在它的路径上时，就观察到了这一点。
恒星在其氢消耗殆尽时会发生变化，首先它们会尝试融合更重的元素，但这仅在某些特定条件下并且在有限的时间内才能实现。它们在超新星爆发后要么变成红巨星，要么释放行星状星云（与行星无关，另一种膨胀形式，不像超新星爆发那样剧烈）。超新星爆发后，恒星由于其巨大的质量而变成红巨星，或者衰变成中子星。如果它们释放行星状星云，则会变成白矮星或褐矮星，这取决于它们的质量。
（另见 F.1.1）
氢和氦的云团形成“主序星”。
发生核聚变：H + H -> He，然后 He + He -> Be。
进一步的聚变仅发生在质量更大的恒星中，否则重力的拉力会导致恒星收缩并冷却成**红矮星**。如果发生进一步的聚变，恒星将变成红巨星。
**小质量红巨星**：1.4 个太阳质量（钱德拉塞卡极限）无法承受重力的拉力，因此它会收缩，变得极其炽热，直到最终冷却成**白矮星**。
**大质量红巨星**：聚变直到形成铁，但此后没有能量补充的情况下无法进行任何聚变。因此，恒星收缩并由于粒子的大动能而升温。当它无法进一步压缩时，它会在**超新星**中爆炸。如此巨大的爆炸可能会留下一个主要由中子组成的非常致密的恒星，即**中子星**。
**较轻的中子星**：太阳质量低于 2-3 个太阳质量的恒星被认为会形成**黑洞**，因为随着质量的增加而增强的重力甚至不允许光线离开表面。请注意，它本身并不是一个洞，而是一个非常小的、极其致密的质量。
脉冲星是定期辐射能量的中子星（见 F.1.1）
类星体表明黑洞的存在，因为黑洞吸积的加速物质可以以大量光线的形式释放其能量。
X 射线可能是由于黑洞导致的加速物质被压缩并加热到数百万度而产生的。
由于黑洞的质量非常大，“拉伸的橡胶薄膜”时空变得非常变形。
史瓦西半径公式表明 Rs = 2GM/c2，这意味着当质量变成黑洞时存在一个临界半径。（G 是万有引力常数，M 是质量，c 是光速）。对于地球，这个半径是 1 厘米。
事件视界是光无法逃离黑洞的边界。奇点是事件视界中心的点，质量会缩小到该点，因为没有已知的力量可以阻止收缩。在这里，所有时间、空间、物质和能量都终结了。
虫洞应该允许我们忽略时空的曲率，并让我们瞬间穿越空间。
不完全是；虫洞允许我们比在时空平面上可能实现的速度更快地在两点之间旅行。相对论中的问题在于它将时空视为一个平面，上面有代表大质量的洞或凹陷。但是，为了使虫洞有效工作，时空需要弯曲甚至球形（如足球）。此外，如果您出现在另一端的速度快于光线绕行的速度，那么您实际上就是在（以某种复杂的方式）违反因果关系。
但这与广义相对论有什么联系呢？
广义相对论指出时空因质量而弯曲，等等。奇点的质量如此之大，以至于它可以将时空弯曲到自身内部，从而创造出虫洞。或者它可能导致连续体撕裂，事件视界中的所有物质最终都被拉入其中，脱离宇宙本身。
不完全是，黑洞具有称为奇点的非常高密度的区域，它们是高度弯曲的，但它们没有无限的质量，但足够高以将光弯曲到其中，事件视界是使用史瓦西半径公式（见上文）找到的。虫洞的事情完全不同，它不是时空织物的撕裂，更像是两个黑洞之间的隧道。爱因斯坦对此做了一些研究，并导致了加州理工学院最近的一项发现，他们发现理论上可以进行时间旅行，但你需要非常小并且非常快。总之，这应该涵盖了这些内容，还有其他问题，请随时提出。据我所知，课程大纲上唯一的内容是史瓦西半径公式。