课程简介：

本课程是天体物理专业研究生的核心课程。无论从事哪个天体物理研究方向，观测还是理论研究，辐射过程都是须掌握的基础理论知识。本课程目的是使学生掌握天体的各种主要电磁波辐射机制，以及传播的辐射转移过程，为后续从事天体物理研究打下理论基础。要求学生具有电动力学、狭义相对论、统计力学和量子力学的基础。

主要内容：

1. 辐射转移：辐射转移方程，发射系数，吸收系数，热辐射，爱因斯坦系数，（扩展的）基尔霍夫定律，散射效应，辐射扩散；

2. 辐射场理论：麦氏方程组，平面波，辐射谱，偏振和 Stokes 参数；

3. 运动电荷的辐射：李纳 - 维谢势，速度场和辐射场，汤姆逊散射，辐射反作用力，束缚粒子辐射和散射；

4. 等离子体效应：电磁波传播中的色散，法拉第旋转，切仑科夫辐射；

5. 狭义相对论效应：洛伦兹变换回顾，电磁现象的协变性，匀速运动电荷的电磁场，相对论粒子辐射的总功率和角分布；

6. 轫致辐射：非相对论单电子的轫致辐射，热轫致辐射及自由 - 自由吸收，相对论电子轫致辐射；

7. 同步加速辐射：总功率，回旋辐射与同步辐射，幂率电子的辐射能谱指数，同步辐射的能谱和偏振，同步辐射自吸收；

8. 康普顿散射：散射截面，散射中的能量转移，逆康普顿功率，逆康普顿能谱，康普顿 Y 参数，多次相对论逆康普顿散射光子能谱，非相对论多次散射的 Kompaneets 方程；

9. 复合—级联过程：复合截面，复合速率系数，复合过程的连续辐射，复合线发射系数，发射线辐射转移；

10. 电子碰撞激发—退激发：碰撞激发截面，碰撞强度，统计平衡方程，禁线，禁线强度与电子温度和密度关系。

（2） 天体物理动力学

课程简介：

本课程是天体物理专业研究生的核心课程。引力是天体物理中最基本的物理过程之一，动力学在宇宙中不同尺度，从太阳系到星系乃至宇宙大尺度结构，均起着重要作用。本课程主要介绍引力系统中天体的运动学、引力系统的动力学形成和演化、及相关天文现象。通过本课程学习，希望学生能够掌握现代天体物理动力学中的基本概念和理论，了解相关天文现象、研究方法和未解之题，为科学研究打下理论基础。

主要内容：

简介；势场理论；运动轨道；无碰撞平衡系统；稳定性、盘动力学、和旋涡结构；碰撞系统；系统的碰撞和并合；宇宙结构形成；前沿主题。

（3） 恒星结构和演化

课程简介：

本课程是天体物理专业研究生的核心课程。学生将学习恒星结构与演化相关的基本恒星物理概念，也包括流体动力学、量子物理和核物理的基本知识。这些都是天体物理各个领域的研究都需要的基本概念。除此之外，学生也将获得天体物理的一些基本技能，例如量级估计和数值计算程序编写。

主要内容：

简介；流体静力学平衡；维里定理；能量守恒；对流；状态方程；不透明度；核反应；多方球模型；主序恒星；主序恒星演化；恒星形成；原恒星。

（4） 弥散介质天体物理学

课程简介：

本课程帮助学生全面理解弥散介质的性质，包括在银河或其他星系中的分布；不同组分的温度、密度、电离度等条件；其动态演化；跟恒星形成的关联；等等。

主要内容：

1. 星际介质基础，包括课程概论，粒子碰撞简单模型和碰撞截面，热动平衡中粒子数密度比，原子能级量子数计数方法，分子转动能级、振动能级量子数计数方法，爱因斯坦系数及其之间关系，吸收系数和光深，脉泽现象；

2. 星际介质辐射场的发射和吸收，包括中性介质谱线的发射和自吸收，吸收线等值宽度与光深，自由 - 自由辐射，射电波传播的色散和法拉第旋转；

3. 气体的激发、电离、复合，包括电离过程和复合过程， HII 区的形成过程和特性，碰撞激发过程及临界密度，温度、密度、金属丰度、电离度的测量等；

4. 不同态的星际介质及其温度，包括尘埃、分子氢、原子氢、温电离氢、热电离氢的主要辐射冷却方式和冷却时标。激波的产生，超新星爆发对介质环境的影响，星际介质引力塌缩形成恒星的基本过程。

（5）星系物理学

课程简介：

本课程将学习天体物理研究中最重要和最受欢迎的领域之一：星系演化和形成。涵盖的内容包括：星系分类、统计特性、标度关系、星系转换和淬灭、星系暗物质晕关系、恒星种群以及观测与模拟的比较。通过本课程的学习，希望学生能够掌握星系演化研究的基本概念、理论模型、主要观测方法和重要问题。本课程的目标是为该领域的研究奠定基础，并了解该天文研究领域的驱动问题。

主要内容：

1. 概述：标准 Λ CDM 宇宙模型，宇宙演化的里程碑，暗物质；

2. 密度扰动的线性增长：线性化流体方程，重子扰动；

3. 非线性结构形成：功率谱、传递函数、功率谱归一化（质量方差）、球对称坍缩、宇宙学金斯质量；

4. 非线性结构形成：暗物质晕结构、暗物质晕丰度、 Press-Schechter 公式、暗物质晕组装历史、合并树、扩展的 Press-Schechter 公式、晕偏好；

5. 非线性结构形成：暗物质和星系的非线性功率谱，晕模型；

6. 大尺度结构：宇宙网、潮汐张力、 Zeldovich 近似、潮汐力矩理论；

7. 小尺度结构：暗物质子晕、卫星星系、动力摩擦、潮汐演化、气体的冲撞压力剥离；

8. 气体冷却与加热；

9. 恒星形成；

10. 恒星级反馈：恒星风、超新星；

11. 盘星系的结构和形成：盘形成，盘不稳定性；

12. 椭圆星系的结构和形成：星系合并，超大质量黑洞—核球关系；

13. 活动星系核和超大质量黑洞。

（6） 宇宙学及星系形成

课程简介：

本课程为天体物理专业研究生必修课。本课程内容为介绍现代星系宇宙学的主要理论和观测，包括宇宙的膨胀、宇宙的热历史、原初核合成、暴胀宇宙、星系与大尺度结构形成、微波背景辐射、引力透镜、暗物质与暗能量、星系形成和演化中的基本过程等。学生能掌握现代宇宙学及星系形成的基本概念、理论模型、主要观测方法和重要结果，了解主要的研究手段、未解决的问题和研究方向，为进一步学习天体物理、理论物理和从事专业研究打下基础。

主要内容：

1. 引论：宇宙的认识过程，天文观测和星系的基本知识，研究的基本方法；

2. 宇宙的膨胀：宇宙学基本原理，牛顿宇宙学，广义相对论宇宙学， Friedman-Robertson-Walker 度规， Friedmann 方程和宇宙膨胀的动力学，宇宙学的观测检验，视界，暴胀宇宙学，宇宙学红移和宇宙学参量的测量，暗物质和暗能量的基本概念；

3. 宇宙的热历史：宇宙微波背景辐射，热平衡与退耦，黑体辐射谱，再电离与 Sunyaev-Zeldovich 效应，原初核合成，基本的核元素丰度，中微子，冷暗物质退耦，正反物质及重子和轻子的合成问题；

4. 微波背景辐射：复合过程，光子退耦，宇宙微波背景的观测和视界问题，宇宙微扰理论，辐射为主和物质为主期的扰动演化，宇宙微波背景功率谱，声学振荡；

5. 暗物质与暗能量及宇宙学探测：超对称暗物质模型，暗物质存在的观测证据，暗能量模型和暗能量模型的检验，数据分析方法简介，强引力透镜、弱引力透镜和微引力透镜，引力透镜的基本方程；

6. 星系与宇宙大尺度结构：星族和星系演化，大尺度结构的关联函数与功率谱，微扰的线性增长，星系的本动速度与红移畸变，球对称塌缩，暗物质晕模型，重子声学振荡， N 体模拟方法；

7. 星系形成和演化的核心问题和前沿研究：星系的基本性质和观测，星系形成和演化的基本理论，星系宇宙学数值模拟，星系的前沿研究和观测。

2. 选修课： 天体物理流体动力学、高能天体物理、计算天体物理、活动星系核、致密星物理、行星天文、引力波天体物理学、射电天文学、广义相对论与天体物理、天文数据处理、天文无线电技术基础、天文测距导论、天文文献阅读、天体物理前沿