天体高分辨率软X射线光谱的实验测量标定

近年来,利用实验装置测量的原子数据对一些天文观测难题(包括弱线辐射、诊断特征线比的标定和反常线流量比)的解释取得了很大的进展。为测量高电荷铁离子的高分辨率软X射线光谱,在国家天文台EBIS-A平台上设计并搭建了一个超高真空平场光谱仪。在单缝模式下,使用1 200槽/毫米变间距的衍射光栅,测量波长为11.5～19.8 nm。针对光谱仪的测量结果,对可能测量的辐射进行理论预测。根据电子束离子阱的工作原理,基于Chianti数据库对海德堡电子束离子阱(Heidelberg-Electron Beam Ion Trap, EBIT)极紫外光谱数据(11.5～14.5 nm)进行分析。首先,建立线性回归模型校准由实验系统引起的线强度峰值位置的偏移;然后,通过碰撞辐射模型模拟的不同离化态铁离子的软X射线光谱确定实验测量中Fe VIII,Fe XIX-XXIII的线辐射,并较好地呈现观测谱。此外,在13.292 5±0.101 78 nm处发现了相对Fe XXIII跃迁线强度较弱的Fe XIX和Fe XX的混合线,而观测到的光谱没有分辨出这些弱线。因此,接下来的实验测量可以参考这一预测结果检验光谱仪的性能。     

基于Chandra的活动星系核观测

活动星系核（AGN）是宇宙中最奇特的天体之一。它是真正意义上的全波天体，其中X射线波段的发射功率占到全波段功率的50％左右。AGN的X射线辐射研究涉及天体物理中的最基本问题，例如能量产生、辐射机制和宇宙论等，而Chandra X射线卫星的高分辨率图像和光谱对这一研究有着重要作用。以Chandra卫星的部分观测结果为例，简要介绍了几类不同类型AGN的X射线辐射研究进展：（1）宽吸收线类星体APM08279＋5255（z=3．91）的X射线谱分析，以及高红移类星体的观测概况；（2）Seyfert星系NGC 4151延展X射线发射问题的解决，及NGC 1068X射线辐射与光学波段的高激发态发射线（[OⅢ]λ5007）有很强相关性的发现；（3）6个BLLac天体样本的X射线环境分析；（4）射电星系X射线喷流的观测等。     

BL Lac天体的γ射线和X射线辐射研究

收集了18个γ射线噪BL Lac天体的X射线流量密度和γ射线流量密度,以及X射线波段(1keV)和γ射线波段(＞100 MeV)的平均光谱指数,研究了它们之间的相关性.结果表明:1)X射线流量密度与γ射线流量密度在高态、低态和平均态均有较强的相关性.2)X射线波段和γ射线波段的平均光谱指数之间有较强的负相关性.3)X射线和γ射线波段的平均光谱指数与X射线和γ射线辐射流量密度在高态和平均态时均无显著的相关性.4)γ射线波段的平均光谱指数与X射线辐射流量密度的低态有较强的负相关性.X射线波段的平均光谱指数与γ射线波段的流量密度的低态之间也存在弱相关性.分析结果支持BL Lac天体的X射线和γ射线辐射可能来自同一相对论电子分布的同步辐射和同步自康普顿(SSC)辐射.     

Be/X射线双星包层性质的研究

Be单星和Be/X射线双星作为一类特殊早型天体和特殊的大质量X射线双星 ,在各个波段都有与其它相同光谱型的B型天体显著不同的特征 ,因此长期以来引起中外天文学者的关注。首先在可见光波段发射线的存在 ,就是对仅产生吸收线的经典大气的挑战 ;其次Be星作为一类早型带有包层天体 ,研究Be星包层的性质 ,对研究原恒星包层性质和进一步了解早型星其它光谱型的性质是非常重要的 ;再者可以研究Be星的存在与星际磁场或湍流的星际介质是否有关 ;最后研究Be/X射线双星 ,对双星的演化模型也有很重要的作用。随着天文观测手段的不断完善和理论模型的发展 ,我们对Be星的现象有了更深的了解 ,并且产生了一些模型。研究内容包括Be星包层和星风的性质 ,以及包层形成机制 ,Be/X射线双星物质相互作用等。本文共分五章 ,第一章主要概要介绍Be和Be/X射线双星历史和目前已经取得的成就 ;第二章介绍Be单星多波段观测结果 ;第三章介绍Be/X射线双星的观测结果 ;第四章介绍目前主要的Be单星和Be/X射线双星模型 ;第五章给出Be/X射线双星XPer/ 4U0 352 30的分光观测结果 ,并结合单臂振动盘模型给出定性解释。     

致密星的X射线辐射时延现象

能谱仅反映了高能天体辐射的部分性质，而高能X射线辐射的时变可以反映致密天体的动态性质。因此，在构造高能辐射的理论模型时，既要考虑X辐射的能谱性质，也要考虑其时变性质。特别对高能天体X辐射的快速光变，一般认为其发生在致密天体附近，致密天体快速光变的研究可以揭示出致密天体附近的物理性质，因此，时变可以对X辐射模型给以很强的限制。X射线源不同能量光子到达观测者的时间差称为X射线辐射的时延。介绍了高能X辐射时变中的时延分析方法及其最新发展，综述了致密双星系统中黑洞侯选林和中子星的时延现象，并简单介绍了为解释这些现象所发展的模型，以及时延对模型的限制。     

特殊BL Lac型天体的VLBI观测研究

BL Lac型天体是一类特殊的活动星系核,根据辐射能谱的不同可以分为低峰值频率BL Lac型天体(LBLs),中间峰值频率BL Lac型天体(IBLs),高峰值频率BL Lac型天体(HBLs),以及极高峰值频率BL Lac型天体(UHBLs)。不同类型BL Lac型天体具有不同的辐射特性,通过射电、光学、X射线、伽玛射线等多波段的观测可以发现很多特殊类型及辐射特性的BL Lac型天体,而甚长干涉测量技术(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)是目前分辨率最高的观测技术,也是探测致密核区结构的唯一手段。主要介绍目前对BL Lac型天体的VLBI观测研究概况,以及对其中一些特殊BL Lac型天体VLBI研究的进展及初步结果。     

短脉冲激光在实验室天体物理方面的研究进展

随着啁啾脉冲放大技术(Chirped Pulse Amplification,CPA)的飞速发展,激光功率密度实现了飞跃式的提升,利用短脉冲激光开展实验室天体物理研究的条件日趋成熟。短脉冲激光与靶相互作用可以产生相对论粒子(正负电子、质子、中子等)和高能电磁辐射(X射线、γ射线),这些粒子和辐射的产生过程与天体中的某些物理现象相对应。介绍了利用短脉冲激光开展实验室天体物理的研究进展,重点介绍了核天体物理、空心离子光谱学、相对论无碰撞冲击波以及等离子体状态诊断等。     

实验室X射线天体物理

正在进行的实验室天体物理测量解决了X射线天文学的一些问题，这些实验产生了大量可靠的原子数据，它们既可用于电荷分布中电离与复合截面的计算，又可用于对X射线谱线形成的线表、激发截面及双电子复合系数的理解。另有一部分实验注重于解决天体观测的难题，以及验证现有的和寻找新的X射线谱线诊断。讨论了上述实验产生的数据类型，并展示了实验室测量如何为卫星（ASCA、EUVE、Chandra、XMM和ASTRO-E2）观测提供实验依据．     

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...     

湍动等离子体散射对天体X射线谱的作用

天体(包括太阳)活动区常常伴随着出现等离子体湍动。这种湍动的散射作用,势必会大大改变该区产生出来的辐射谱的特征及“大气”结构。观测到的宇宙X射线源大多数具有较大的辐射谱指数,用通常的康普顿机制(或同步加速机制)来解释这种谱特征是困难的。但是,考虑到等离子体湍动散射对辐射转移过程的作用,这种困难即可克服,并可在很宽的谱指数范围内与观测谱相拟合。本文具体研究了等离子体湍动散射对康普顿过程的作用,得到了甚宽的X射线辐射谱,并从理论上得出了对应活动区的大气结构模型,与经验模型相吻合。这表明,考虑等离子体湍动散射对天体活动区所产生的辐射的作用是很重要的。     

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。     

特殊类型脉冲星的研究进展

脉冲星是演化末期的大质量恒星经过核坍缩形成的产物,它们在天体物理学、粒子物理学和卫星导航等方面具有重要的应用。自脉冲星发现50年来,其观测和理论研究取得了巨大进展。脉冲星主要在射电波段被探测到,部分脉冲星也有X射线和γ射线等波段的辐射,它们的信息非常丰富。根据其不同的观测特征可以把脉冲星分为多种类型。主要对射电、X射线以及γ射线波段的特殊类型脉冲星,包括旋转射电暂现源、间歇脉冲星、态转换X射线脉冲星、磁星、暗X射线孤立中子星、中心致密天体以及γ射线脉冲星的基本性质及其研究进展进行综述。     

费米耀变体喷流功率与多波段光度的相关性研究

耀变体的喷流辐射机制是一个非常重要的问题。从文献中收集了442个耀变体的数据,这些耀变体包括215个平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars, FSRQ)和227个蝎虎天体(BL Lac),通过数据研究了耀变体的喷流功率与多波段光度的相关性。研究结果表明:(1)对于平谱射电类星体,喷流功率与射电波段、光学波段、X射线和γ射线的光度都有强相关性,且光度分布顺序为logL_γ logL_O logL_X logL_R。(2)对于蝎虎天体,喷流功率与射电波段、光学波段和γ射线的光度都有强相关性,但是喷流功率与X射线的光度只有弱相关性;蝎虎天体的光度分布顺序为logL_O logL_γ logL_X logL_R,而且蝎虎天体的各波段光度都小于平谱射电类星体。我们认为这些差异是由于平谱射电类星体与蝎虎天体的内禀属性不同导致的,即吸积模式不同和喷流辐射机制不同等。     

类铍氧离子X射线及EUV光谱理论模拟

根据非局域热动平衡状态下谱线形成理论，利用相对论多组态原子程序软件包FAC模拟了类铍氧离子的X射线及EUV光谱．分析了间接过程对类铍氧离子X射线及EUV光谱形成的影响．在典型天体等离子体密度(ne=10加／立方厘米)情况下，采用了3种模型，在不同温度下模拟X射线及EUV光谱形成过程，分析比较了间接过程对谱线形成的贡献，并给出了它们的速率系数，得出了在谱线形成过程中，间接过程具有非常重要的作用．     

M31中天体的光谱观测与研究

仙女星系(M31)是距离地球最近的大型旋涡星系,与银河系结构相似且质量相当,对M31天体的光谱观测与研究有助于理解银河系以及一般星系的形成与演化历史。整理了自20世纪以来天文学家对M31中天体的相关光谱观测与研究成果,共涉及了M31中5 000余个发射线天体、2 000余个星团、6 000余颗恒星、1 000余颗新星以及核球和盘上的星族的光谱。恒星光谱观测由早期的以超巨星为主发展到近20年更大样本以及更多类型,其中红巨星被用于研究M31星系盘和晕的性质及子结构。发射线天体通常被应用于M31质量测定、运动学分析和恒星演化的研究。M31星团的研究集中于金属丰度和运动学性质,以及利用视向速度测定M31位力质量。对M31中心星族的研究主要集中于核区的星族组成和运动学分析,其中运动学研究结果更支持核区的偏心盘模型。最后,介绍了郭守敬望远镜对M31天体的光谱观测与相关科学研究。     

致密双星的演化和X射线源的研究

<正>X射线是高能天体物理的重要研究波段,研究天体的X射线辐射对认识它们的形成和演化、限制宇宙中的恒星形成历史、研究星系的形成和演化等等具有重要意义.在本文中,作者以X射线双星、特别是含有白矮星为致密吸积星的X射线点源为对象,通过数值计算和观测两种手段,研究这类源形成和演化中的一些重要过程、演化产物、和Ia型超新星可能的前     

高气压式正比管探测效率的模拟计算

用于硬X射线的天文观测的充氙气高气压式正比计数管,对进入管中不同能量X射线的响应比较复杂,但能量响应(或探测效率)是归算天体观测能谱不可缺少的基本数据。本文对为气球观测用的一个具体正比管结合其实验数据给出了探测效率的模拟计算结果。     

黑洞X射线双星的类氢类氦铁K_α发射线

用径移主导吸积流模型(ADAF)不仅可以成功解释很多低吸积率天体的连续谱辐射,也可以说明X射线波段的谱线发射,而后者目前尚少有讨论.以黑洞X射线双星GX339-4处在低吸积率的宁静态情况为例,计算了它的铁线发射,表明在ADAF情况下的确可以产生足够强的可以在观测上检测的类氢和类氦铁Kα线.     

黑洞X射线双星的类氢类氦铁Kа发射线

用径移主导吸积流模型(ADAF)不仅可以成功解释很多低吸积率天体的连续谱辐射,也可以说明X射线波段的谱线发射,而后者目前尚少有讨论.以黑洞X射线双星GX339-4处在低吸积率的宁静态情况为例,计算了它的铁线发射,表明在ADAF情况下的确可以产生足够强的可以在观测上检测的类氢和类氦铁Kа线.     

活动星系核的γ辐射(英文)

本文第1部份,描述从SAS-2卫星得到的能量大于100MeV的宇宙Υ射线数据来证认有Υ射线的活动星系核。11个类星体、3个BLLac天体和1个射电星系的Υ射线辐射已得到证认。 本文第2部分描述活动星系核对河外Υ射线背景辐射的影响。SAS-2的Υ辐射数据,已被用来测定类星体和赛弗特星系的Υ辐射绝对光度与光学绝对光度间的函数关系,并由此导出它们对河外Υ射线背景辐射的贡献。我们指出,类星体(B<20)、赛弗特星系(1型和1.5型)对35—100MeV能量范围的弥散Υ射线背景辐射有相当大的贡献(59％)。由此我们得出河外Υ射线背景辐射可能是由类星体和赛弗特星系这类活动星系产生的结论。 本文第3部份我们对3个有Υ辐射的活动星系核综合其Υ波段和其他波段的数据,以探索这些天体辐射的发射机制。这些综合的数据对发射机制给出严格的限制。我们指出,对这3个天体的数据,与同步自康普顿模型(SSC)的预计是一致的。