高能天体物理观测的新进展

高能天体物理观测的新进展＠卢方军高能天体物理观测的新进展卢方军简要的回顾高能天体物理是以来自宇宙天体的Ｘ射线、γ射线等高能辐射为研究对象的科学。由于地球大气对Ｘ射线和γ射线的严重吸收,对天体高能辐射的观测只能在大气层以上进行。虽然对太阳的Ｘ射线观测起源于２...     

甚高能γ射线的地面观测设备和分析方法

甚高能γ射线(E≥100 GeV)是全波段天文学的重要组成部分,是研究宇宙射线高能粒子的重要窗口.由于甚高能γ射线光子本身携带着重要的物理信息,对它进行研究将极大地拓展人们对宇宙演化、宇宙高能粒子、高能粒子源、高能粒子产生机制、产生环境和发射区几何形状、高能粒子之间以及高能粒子与星际介质间相互作用的认识.随着大有效面积、宽视场、较低能量阈值、较高角分辨率切仑柯夫望远镜的问世,甚高能γ射线天文学的研究取得了极大的成功,目前发现的甚高能γ射线源已经超过90个,证认了一些甚高能γ射线源的类型,包括活动星系核(AGNs)、Wolf-Rayet星、巨型分子云(GMcs)、壳层超新星遗迹(SNRs)、脉冲星风星云(PWNe)、双星系统等.介绍了甚高能γ射线的地面观测设备,并对分析方法进行评述.     

甚高能γ天文学简介

介绍了天体物理过程中的甚高能γ射线(TeV能段)的发射机制、探测方法和甚高能,γ射线天文学对于宇宙线和天体物理学研究的意义.还简要概述了国内外的甚高能,γ天文学探测实验以及所取得的物理成果.     

太阳高能观测技术

通常将太阳高能观测划分为三个能段,软Ｘ 射线能段（０ ．１ｋｅＶ～１０ｋｅＶ） ,Ｘ 射线及软γ射线能段（０ ．１ ＭｅＶ～１０ ＭｅＶ） ,γ射线能段（１ ＭｅＶ 以上） 。本文就各个能段的探测技术,包括成像系统和探测器,作了全面的调研,重点在新技术的应用。     

宇宙线通过正比管径迹长度的模拟计算

高能天体物理观测中,宇宙线带电粒子通过探测器丢失的能量常是产生探测器本底信号的重要来源。宇宙线产生的信号与它通过探测器的径迹长度和探测器大小、形状有关。因气球X射线天文观测和γ射线暴观测的需要,空间天文实验室研制了若干种正比计数器,为此我们进行了宇宙线通过正比管径迹长度的模拟计算,它是整个设计工作中的一部分。     

耀斑中高能电子与高能质子作用之争

目前在太阳物理中引起巨大争议的热点问题是：究竟是高能电子还是高能质子在耀斑中起主要作用．长期以来,人们一直认为高能电子在耀班中的作用占据主导地位．然而最近的γ射线观测显示约为1MeV的质子所携带的能量可大于电子所携带的能量,从而导致电子、质子作用之争．综合介绍了各家观点,并讨论了可能的结局．     

甚高能γ-射线点源观测的概况

本文介绍利用大气C光探测技术观测甚高能γ-射线点源的发展历史、基本原理和探测技术,研究现状及发展前景。最后讨论在我国开展这项研究的可能性。     

4U0115 63:一个高能γ射线双脉冲星

自从发现短周期X射线双脉冲星武仙座X-1发射1,000GeV γ脉冲辐射以后,学者们认为,可能其他的有类似短周期的X射线双脉冲星也有间歇的甚高能γ辐射,最近Chadwick等人对发射间歇性硬X射线双星系统4U0115 63中的3.6秒脉冲星进行了γ射线观测。观测是在1984年9月21日至29日用Dugway γ射线望远镜进行的,观测技术采用的是大气切伦柯夫光探测。选择这个天体作为可能的γ射线发射体,是由于它的光度、自转加速率及脉冲周期等是在北半球可观测天体中最接近武仙座X-1的相应值。     

天鹅座X-3的高能γ射线

对欧洲γ天文卫星COS-B数据的分析迄今未能发现在天鹅座X-3位置上存在着γ射线点源,从1977年6月到1980年6月,COS-B对Cyg-X天区进行了三次观测,各次观测的主要参数见表1,在第22次观测和第36次观测期间,天鹅区X-3大部分时间处于X辐射低态,各自只有6天左右处于高态;在第51次观测期间,大部分时间为X辐射高态,只有7天左右处于低态。     

太阳的空间观测与研究Ⅱ—太阳高能粒子和等离子体云的抛射

太阳空间观测揭示出太阳的高能电子、高能质子发射以及γ射线爆发。证实了有关的太阳射电辐射理论、揭示出太阳耀斑中的核反应。日冕物质抛射和耀斑等离子体云的空间观测揭示出它们之间的区别和联系, 认识到耀斑的热区和冷区。太阳和日球磁场观测发展了磁流体动力学理论     

太阳的空间观测与研究Ⅱ—太阳高能粒子和等离子体云的抛射

太阳空间观测揭示出太阳的高能电子,高能质子发射以及γ射线爆发。证实了有关的太阳射电辐射理论,揭示出太阳耀斑中的核反应。日冕物质抛射和耀斑等离子体云的空间观测揭示出它们之间的区别和联系,认识到耀斑的热区和冷区。在阳和日球磁场以观测发展了磁流体动力学理论。     

甚高能γ射线天文观测的利器——成像大气切伦科夫望远镜

地基甚高能(very high energy,VHE)γ 射线天文观测成果的取得,很大程度上与成像大气切伦科夫望远镜技术发展密不可分.大气切伦科夫技术概念于20世纪50年代提出,20世纪80年代末和20世纪90年代初取得重要突破,21世纪初逐步发展成熟.立体成像大气切伦科夫望远镜阵列以其良好的角度分辨率、能量分辨能力和...     

快速精准定位天体伽玛射线源的实验研究

在高能电磁波段,天文探测器的角分辨率较低,面对大量的伽玛射线观测数据时,研究人员需要利用数据分析软件迅速找出一些未知天体的位置。利用2008年发射运行的国际费米伽玛射线空间望远镜(Fermi)的高能伽玛射线数据(100 Me V),对伽玛射线暴(Gamma-ray Burst,GRB)进行了详细的快速精准定位,主要研究了不同时间和能量选择时对天体源的探测置信度的影响。研究结果表明,选择伽玛射线暴触发时间零点(T0)到T0+1 000 s以内的时间范围可以很好地定位伽玛射线暴的高能对应体位置。实验得到的高能伽玛射线TS位置图最佳位置与低能电磁波段的后随观测位置很好地符合,表明实验算法可以有效地计算该类天体伽玛射线暂现源的真实位置。     

我国4300 m高度上的高能宇宙线研究

随着γ射线天文学的兴起，10年前在西藏高原海拔4300m的羊八井谷地，出现并成长着一个国际知名的宇宙线实验站。其中日合作的ASγ阵列在国际同类实验中，首先观测到了蟹状星云的Multi-TeV稳定γ射线发射及活动星系核Mrk 501在1997年、Mrk 421在2000年的Multi-TeVγ射线强爆发，独家测出了反映太阳和行星际磁场状态的宇宙线太阳阴影的偏移并将之用于太阳活动变化的监测，利用高海拔优势及乳胶室和Burst，探测器与阵列的联合实验进行了超高能宇宙线能谱和成分的研究。以高阻板探测器(RPC)地毯式阵列迈入≈100GeV空白能区的中意合作ARGO(Astroparticle physics Researchat Ground-based Observatory)计划，已进入大规模安装调试阶段。欲牢固占领Multi-GeV-TeV能区和满足对高可变、大峰流、短时标河外γ源的观测所需的高海拔巨型大气契仑可夫光成像望远镜计划5@YorG，也正在酝酿之中。     

天鹅座X-3 X光子对γ射线的吸收

通过处理天文卫星COS-B的数据,我们首次获得了Cygnus X-3的γ射线像,并且发现了150—5000 MeV高能γ辐射与2—12keV X辐射强度的负相关现象,即X射线高态时的γ辐射比低态时弱. γ-X负相关现象可以用吸积盘X射线冕区中密集的X射线光子对γ射线的吸收作用解释.     

EGRET检测到的γ射线活动星系核的射电图像

研究表明活动星系核的高能γ射线辐射和低频射电辐射有着某些内在的联系。ＥＧＲＥＴ已检测到６６ 颗可信度很高的活动星系核。而这些高能的活动星系核有部分缺少足够的射电图象观测。为研究这些河外剧变源的射电辐射性质及致密结构,并研究活动量系核射电喷流弯曲与高能辐射的内在联系。我们利用国际欧洲ＶＬＢＩ网,英国的ＭＥＲＬＩＮ 和美国的ＶＬＡ对近２０ 颗γ射线活动星系核进行了观测。本文给出部分高能γ射线活动星系核在８ ．５ＧＨｚ的ＶＬＡ 观测图象。     

脉冲星PSR 1951 32的γ辐射

对欧洲γ天文卫星COS-B数据的分析表明,从PSR 1951 32方向来的30—5000MeVγ光子到达时间具有显著的周期位相结构。我们用相关分析方法研究了该脉冲星附近天区γ光子强度的空间分布,求出100MeV和300MeV能量处脉冲星γ射线的积分流强:F(E>100MeV)=4.1×10~(-7)ph·cm~( 2)·s~(-1),F(E>300MeV)=8×10~(-8)·ph·cm~(-2)·s~(-1)。PSR1951 32方向的γ光子大部分为周期性成分,并且集中在一个相当窄的相位区域内。     

γ射线暴研究概况

γ射线暴(简称γ暴)的研究自1997年以来由于余辉的发现而有了很大的突破。在此，对γ暴的观测作了简要的概述，而对γ暴的理论进展和存在问题进行了较为全面的评述，内容包括γ暴本身、余辉、能源机制、寄主星系、暴周环境、高能粒子和引力波辐射、宇宙学意义等。     

空间高能望远镜有新成员

2012年6月13日11时30分,美国航空航天局（NASA）用美国轨道科学公司的飞马座-XL火箭从太平洋夸贾林环礁发射发射新一代高能天文卫星——“核区分光望远镜阵列”（NuSTAR）,以此搜寻黑洞和近距离观察超新星爆炸过程。今年,俄罗斯、印度也将发射各自的高能天文卫星。     

坦谱射电源PKS 0528 134中γ射线爆发和毫米波射电爆发的演化关系

在１９９１—１９９３年期间,Ｃｏｍｐｔｏｎγ射线天文台（ＣＧＲＯ）在射电源ＰＫＳ０５２８＋１３４中观测到两次很强的射线爆发,都伴随有毫米波射电大爆发．本文详细分析了高能γ－Ｘ射线波段和红外－光学波段的辐射能量分布（ＳＥＤ）．结果表明,高能γ射线辐射可能主要是由喷流相对论电子对周围ＵＶ－软Ｘ射线光子的逆康普顿散射所产生的．同时,通过毫米波射电大爆发的频谱演化特性与γ射线源的同步辐射频谱特性的比较,对γ辐射等离子团和射电等离子团之间可能的演化联系作了讨论．