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宇宙伽玛暴、中子星及相关物理研究室
文章来源:    发布时间:2013-10-15    【字号:

“宇宙伽玛暴,中子星及相关物理研究”团组建立于1999年.团队主要成员一直从事伽玛射线暴,X射线双星及相近领域的研究,在Science, PRL, ApJ, MNRAS, A&A, AJ等国际主流学刊发表80余篇研究论文(评述),被Nature, Science, ARA&A, PRL等杂志论文独立引用约2000次。相关成果多次获得省部级科技成果奖,2次入选“中国天文十大科技进展”,并被授予“全国优秀博士论文”等奖励。

伽玛射线暴(简称伽玛暴,GRB)是一种来自宇宙空间的短时标伽玛射线爆发现象,是宇宙大爆炸之后人们能够探测到的最剧烈的恒星尺度的爆发.伽玛暴的特点可以简单的归纳为能量巨大(典型亮伽玛暴的爆发能量比超新星还大),速度极快(可达0.999999倍光速甚至更快).现阶段探测到最远的伽玛暴是GRB 090423,其红移是8.2,对应的宇宙年龄是6.4亿年,远远小于现在宇宙的年龄137亿年。因此伽玛暴是可以用来研究高红移宇宙(即早期宇宙)的不多天体之一。另外伽玛暴还被认为是强的引力波辐射源以及高能宇宙射线(中微子)辐射源。正是由于伽玛暴和多个重要的研究领域密不可分,1997年以来一直是最热门的天文研究对象之一。

 

X射线双星是一类发出明亮X射线辐射的双星,其中一颗为致密星(通常为中子星黑洞)。它们在靠近银心银盘的方向分布比较集中,在球状星团中也有分布。根据致密星的伴星质量的大小可以将它们分为大质量X射线双星和小质量X射线双星两类。致密星可以从伴星吸积物质并将引力能转化为热能并储存在吸积盘当中,因此其X射线活动主要和伴星的质量损失率变化有关,反过来该X射线辐射也会影响伴星的星风环境。因此X射线双星是研究普通恒星、致密星、双星间物质交换以及双星演化的理想天体物理实验室。研究双星对于了解恒星形成和演化过程的多样性有重要的意义,对于了解银河系的形成和演化也不可或缺。

伽玛暴与X 射线双星这两类天体有所不同,例如伽玛暴一般发生在宇宙深处,距离我们10亿光年以上;而X射线双星一般位于本星系或邻近星系。两者在能量上相差巨大,伽玛暴的光度通常高达1E52 erg/s,可以和整个宇宙在同时期发射出的总光度相媲美; 而X射线双星的辐射光度一般为1E36-1E38尔格/秒之间,比太阳全波段的光度高3到5个量级。但伽玛暴和X射线双星也有一些共性。一般的,伽玛暴的中心能源被认为是一个快速旋转的黑洞加一个吸积盘或者是一个快速旋转的强磁化中子星;而X射线双星系统中一般也包含一颗致密星;两类暴发性天体都和致密星的吸积过程密切相关。观测上这两类天体都具有爆发性的X、伽玛光子辐射,数据处理有一些共同之处。所以本团队自1998年以来一直致力于这两类重要天体的研究。

团组主要成员:

韦大明研究员(dmwei@pmo.ac.cn)

刘庆忠研究员(qzliu@pmo.ac.cn)

范一中研究员(兼; yzfan@pmo.ac.cn)

颜景志副研究员(jzyan@pmo.ac.cn)

金志平助理研究员(jin@pmo.ac.cn)

 

伽玛暴研究的主要成果:

(a)提出伽玛暴中心引擎的再活动可以直接产生强的余辉辐射,该模型已成为X射线闪耀(Swift卫星最重大的科学发现之一)及光学闪耀等现象的国际主流解释.预言GRB的正向激波同步辐射而不是通常认为的逆康普顿散射可能成为Fermi-LAT的主要光子来源, 得到观测的支持。

(b)发现伽玛暴的光度L和其瞬时能谱E_p的峰值频率存在密切的相关性,适用于现阶段所有已知红移的伽玛射线暴. 提出了利用伽玛暴多波段余辉数据来限制诉诸星系消光的全新方案,被部分国际同行称为CLW方法.

(c) 从观测数据入手率先发现了伽玛暴外流体可能是磁化的证据。发现规则磁化介质中的反向激波传播速度要比非磁化介质中要快许多, 得到数值模拟证实.

X射线双星及脉冲星研究的主要成果

(a)编写了银河系和麦哲伦星云中的大、小质量X射线双星星表,并将其延伸到河外超亮X射线源,极大的方便了人们对银河系内X射线双星的种群和演化的研究,已被NASA的HEASARC所收集,成为了国际高能卫星的输入星表。

(b)发现黑洞-超巨星X射线双星Cyg X-1不同X射线状态Halpha发射线的强度变化主要由聚焦星风(而不是通常认为的超巨星星风)的成分变化所引发;提出了部分SFXTs起源于Be/X射线双星这一新观点(Liu, Chaty & Yan 2011)。

(c) 提出了“代参数”来解释伽玛射线脉冲星的性质并与射电脉冲星加以区分。用奇异星模型解释了一类新的X射线爆发现象(Cheng, Dai, Wei & Lu 1998 Science)。

招生方向:

在高能天体物理领域招收“伽玛射线暴物理”, “X射线双星物理”, “多波段数据处理分析与光学观测”及“利用天文数据来研究新物理”等方向的博士后、博士及硕士研究生.