第一章 绪论 1
§1．1 星际分子的发现与分子天体物理学的兴起 1
1．1．1 对星际物质的认识和研究 1
1．1．2 星际分子发现简史 4
1．1．3 分子天体物理学的研究特点和意义 12
§1．2 天文分子谱线提供的宇宙信息——分子天体物理学的主要研究成果和进展 16
1．2．1 已发现和证认的天文分子品种及其意义 16
1．2．2 地球外的奇异分子 28
1．2．3 天体微波激射源(天体脉泽源) 30
1．2．4 分子外向流——盘系统和分子云中激波区的发现 34
1．2．5 恒星形成过程的主要阶段 37
1．2．6 拱星包层的分子发射和恒星演化晚期阶段 40
§1．3 作为交叉学科的分子天体物理学 43
参考资料 51
第二章 天文分子谱线的物理基础 57
§2．1 分子能级和谱线概述 57
§2．2 原子、分子的薛定谔方程 Born-Oppenheimer近似 60
§2．3 电子能级和势能曲线 68
§2．4 振动和转动的分离 75
§2．5 振动能级 79
§2．6 转动能级和转动光谱 81
2．6．1 转动惯量 惯量张量和惯量主轴 81
2．6．2 刚性线形转子 83
2．6．3 非刚性线形转子 85
2．6．4 陀螺型的分子——Ⅰ．对称陀螺 88
2．6．5 陀螺型的分子——Ⅱ．非对称陀螺 K型双重能级 92
§2．7 电子角动量和转动角动量的耦合 96
2．7．1 双原子分子情形 97
2．7．2 几种洪德耦合情形 99
2．7．3 脱耦现象 Λ型双重能级 108
§2．8 分子的超精细结构能级和谱线 114
§2．9 反演能级 116
参考资料 125
第三章 天体物理环境下分子谱线的辐射转移 126
§3．1 分子谱线的辐射转移 127
3．1．1 分子谱线的辐射转移方程 127
3．1．2 天文分子谱线剩余强度和亮温的计算 129
3．1．3 谱线的光学厚度 133
3．1．4 分子谱线辐射转移中的几种极限情况 天文分子的吸收谱和发射谱 135
3．1．5 局部热动平衡(LTE)下分子柱密度的计算 139
§3．2 统计平衡方程 145
3．2．1 两能级系统 145
3．2．2 多能级系统 153
§3．3 逃逸概率方法 155
3．3．1 谱线俘获和逃逸概率的引入 155
3．3．2 均匀的具有高斯谱线轮廓的球形或平板形静止介质中逃逸概率的计算 158
3．3．3 具有大速度梯度的运动介质的逃逸概率计算 161
3．3．4 引入逃逸概率后分子能级布居数的计算 165
3．4．1 谱线轮廓与谱线宽度 169
§3．4 天体物理环境下分子谱线轮廓的形成 169
3．4．2 膨胀大气中各种分子谱线轮廓的形成机制 174
3．4．3 天文分子谱线形成的微观湍动方法 191
参考资料 198
第四章 天体脉泽辐射的基本理论 201
§4．1 概述 201
4．1．1 天体脉泽的发现简史及其早期研究 202
4．1．2 天体脉泽的基本特征和分类 206
4．2．1 脉泽辐射产生的条件 209
§4．2 脉泽辐射的一般概念 209
4．2．2 反转与激发温度 反转与脉泽增益 210
4．2．3 饱和 212
4．2．4 三能级抽运模型 212
§4．3 天体脉泽的辐射理论 215
4．3．1 脉泽的辐射转移方程和统计平衡方程 216
4．3．2 不饱和脉泽和饱和脉泽 脉泽强度、亮温和光子发射率 218
4．3．3 脉泽几何学及其观测特性 脉泽源的视尺度 227
4．3．4 脉泽辐射的谱线宽度 233
4．3．5 脉泽辐射的偏振性质 235
§4．4 天体脉泽抽运理论 242
4．4．1 脉泽抽运的一般考虑 242
4．4．2 辐射抽运 246
4．4．3 碰撞抽运 247
4．4．4 最小抽运功率条件 249
4．4．5 脉泽抽运中的谱线重叠 252
参考资料 254
附录Ⅰ 已发现和证认的星际和星周分子表(2002年以前) 258
附录Ⅱ 主要星际分子的分子参数表 272