天体物理学
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球状 |
我在天体物理学方面的主要研究领域是恒星动力学，特别是密集恒星系统的恒星动力学，如星团和星系核。在这些系统中，单个恒星之间的相互作用对整个系统的演化具有重要意义。一颗恒星对另一颗恒星施加的引力偏转可以通过系统传输能量和角动量，从而改变恒星群的分布，而两颗恒星之间的碰撞可以直接改变恒星本身。
稠密恒星系统的恒星动力学最有趣的应用是对活动星系核的详细建模，它为类星体提供了动力。然而，这些系统是相当复杂的，一个更有限的初始目标是提供更简单的星团演化的详细模型。例如，在我们的后院，从星系间的角度来说，附近有超过100个球状星团，在银河系的轨道上，我们自己的星系。它们年代久远，几乎不含任何气体，这使它们成为研究恒星动力学的理想实验室。
研究球状星团的一个原因是，如果你不能理解球状星团的演化，试图理解像星系核这样复杂的东西似乎是不明智的。从这个意义上说，尝试模拟球状星团的演化可以被看作是形成更复杂系统研究的垫脚石。研究球状星团的另一个原因是，目前已知球状星团中含有大量奇异天体，如蓝色离散星、x射线双星和毫秒脉冲星。其中许多系统的形成和演化与整个星团的演化密切相关。事实上，球状星团可以被视为一个生态网络，其中恒星的整体分布决定了双星(反式)的形成，而双星反过来又为星团外部区域的坍缩后扩张提供了动力。
用于研究球状星团和星系核的类似技术也可以应用于其他稠密的粒子系统。一个例子是由原行星盘中的星子形成的行星。另一个例子是丰富星系团中的星系演化。无论粒子是恒星、星子还是星系，如果系统中的两体弛豫时间或物理碰撞时间短于系统的年龄，则这些系统的动力学称为“碰撞”。在这两种情况下，初始条件的记忆将在很大程度上通过相遇被抹去，而演化可以通过对能量、角动量和物质的热力学输运的详细研究来理解。
引力热力学虽然在形式上定义不清，但在实践中，它可以很好地作为理解密集恒星系统演化的工具。尽管存在诸如负热容和缺乏热力学极限等不寻常的特征，许多接近平衡的恒星系统的模拟和半解析处理已经成功地进行了。然而，自引力系统永远无法达到完全的平衡:它们最终会解体，蒸发成一团由逃逸的单星、双星和偶尔的三重星组成的雾，要么什么都没有留下，要么留下一个中心黑洞，或者可能是一对相互环绕的黑洞。对于大多数天体物理系统来说，它们仍然存在的事实反映了它们蒸发的时间比当前宇宙的年龄要长得多。