超新星遗迹G1.9+0.3射电流量密度的时间演化

对年轻超新星遗迹的射电观测有助于理解超新星遗迹的早期演化. 选取银河系最年轻的超新星遗迹\lk G1.9+0.3进行了研究. 收集了已有的射电流量密度测量, 转化到同一频率, 从而获得了G1.9+0.3的流量密度在过去近50 yr的演化. 发现流量密度在2008年之前几乎一直在增加, 随后开始减小, 流量密度达到峰值的年龄约为\lk 150--155 yr. 流量密度的增加可能由磁场放大或者粒子加速效率提高产生的高能电子增多导致. 根据流量密度到达峰值的年龄, 结合前人的数值模拟, 讨论了超新星抛射物的质量和超新星爆发释放的动能.     

逆激波对年轻超新星遗迹演化的影响

本文探讨年轻超新星遗迹演化的影响,对Mckee提出的逆激波模型做了进一步讨论,改进了逆激波传播的F值公式。本文的结论有:(1)逆激波所扫过的膨胀壳气体温度递增,总的X辐射光度递减。(2)SNR 射电流量的相对衰减率由于逆激波存在而减小,由此解释了仙后座A(Cas A)射电流量的年递减率理论预言值和观测值之间的差异。     

伴有OH 1720 MHz脉泽发射的混合形态超新星遗迹的X射线特征研究

在银河系中，超新星遗迹的射电巡视揭示了19个伴有OH1720MHz脉泽发射的超新星遗迹．在从超新星遗迹膨胀到分子云的激波波面的后面产生了这一类不寻常的脉泽源．这个模型的重要点是从超新星遗迹来的X射线促使产生OH分子．研究伴有OH1720MHz脉泽发射的混合形态超新星遗迹的X射线特征是很重要的．研究了这19个伴有OH1720MHz脉泽发射的混合形态超新星遗迹的X射线特征．得到了这些源的X射线物理参数之间的一些相关关系和反相关关系．X射线电离率ζ与θ、D、r、r^2等物理量均不相关，而与Lx之间存在着正相关关系．另外超新星遗迹的X射线光度与相伴的OH1720MHz脉泽的最弱的束流量密度之间存在着紧密的正相关关系．这些都说明从超新星遗迹来的X射线发射足够在激波波阵面后面分解水分子并产生OH1720MHz脉泽．     

相对论电子的物理效应及其在高能天体中的应用

本文对相对论电子的辐射性质、能谱演化和加速机制等进行了简要的介绍。同时，对相对论电子在高能天体中的辐射作用和特性进行了简要的综述。本文给出了相对论电子在Blazar天体的射电辐射机制、光变机制、BL Lac天体的辐射机制以及γ暴的辐射机制等方面的应用研究成果。1、提出了相对论电子的光学薄同步辐射模型：解释Blazar天体的射电平谱：Blazar中心体的剧烈活动，使射电辐射区处于等离子体湍动状态，其中的相对论电子在湍动等离子体波的二交费米加速、激波加速、辐射损失、粒子逃逸和辐射区的绝热减速等物理过程作用下，形成较平的能谱，产生射电平谱。2、提出了新的Blazar天体光变模型：当Blazar天体爆发时，中心天体产生大量的相对论电子，注入喷流中；相对论电子产生同步辐射，并不断损失能量和逃逸辐射区，使它们的能谱快速变化，引起辐射发生快速光变。3、给出了BL Lac天体的等离子体反应堆模型：大量相对论电子从中心天体注入周围的等离子体反应堆中，通过同步辐射快速损失能量，同时这些电子同步吸收反应堆中不透明的光子，产生一个稳定、各向同性的幂律分布，其谱指数为γ＝3；然后，这些相对论电子通过等离子体反应堆的爆发或其表面扩散过程逃逸出来，辐射低频的同步辐射。模型解释了BL Lac天体的高频辐射表现出快速的谱变化性质，即流量减小时谱变陡。4、提出了相对论电子的内激波加速模型，解释γ暴的尖峰光变特性：在γ暴产生的相对论运动的壳层中，有内激波产生；激波在壳层中传播，耗散壳层的运动能，使其中的部分电子加速成为相对论电子。然后，这些电子通过同步辐射产生观测到的γ辐射。模型认为，γ暴中的每个尖峰辐射是一对内激波加速相对论电子的辐射过程，复杂的γ暴光变曲线是多对内激波辐射过程的叠加。     

超新星遗迹

展示了近年来国际上由多波段观测发现的不寻常（异常）形态的超新星遗迹，其中有些是独一无二的，如CTB109的半圆形和SS433周围的一连串红红结节，有些是带有一定代表性的，如中心增亮但无点源，以及射电形态上的双瓣和对向等，介绍了作者主持并参与的在超新星异常形态方向较为系统的理论工作，指出其根本成因是由星队介质，星周介质和前身星的多样性引起的，此外，还介绍了Chandra卫星（美国宇航局发射的）在超新星遗迹上取得的最新进展，展示了若干著名遗迹的X射线图像，并作了简单的解释。     

大、小麦哲仑云中超新星爆发能量的估计

本文根据超新星遗迹的射电演化的理论和X射线辐射理论,导出了直接由射电观测的流量密度和X射线光度表示的超新星爆发能量,并应用这一结果估计大、小麦哲仑云中超新星的爆发能量。计算表明,大、小麦哲仑云中的绝大部分超新星,其爆发能量在10~(49)ergs—10~(51)ergs之间,而Ⅰ型超新星爆发的能量系统地比Ⅱ型要小,在10~(49)ergs的量级。本文还讨论了统计的N-D关系和理论导出的N-D关系之间不一致的最可能原因是由于样品的不完备性,并指出在大、小麦哲仑云中,绝大部分的线径大的源仍然处于绝热膨胀相。     

中德6cm银道面偏振巡天第2天区以及大尺度超新星遗迹的研究

射电偏振观测是研究星际介质性质的有力工具.一方面偏振巡天可以直接指示大尺度磁场的取向,有助于我们理解银河系的大尺度磁场结构和超新星遗迹的演化及其与星际介质的相互作用.另一方面通过结合其他波段偏振数据可以分析星际介质以及偏振源超新星遗迹里面的法拉第旋转,从而得到里面热电子密度、填充因子、规则磁场强度和扰动磁场的性质.之前的偏振巡天主要是在低频波段进行,受法拉第效应的影响很严重,探测到偏振辐射的距离(偏振视界)很近.在6 cm波段,偏振观测受法拉第效应影响很小,我们能够探测到更远的偏振辐射,更好地研究银河系星际介质整体的性质.通过对天区内法拉第屏的研究,可以揭示银河系同步辐射的空间分布以及这些屏本身的物理性质;另外6 cm波段的总强度数据是研究弥漫结构或者大尺度超新星遗迹(其它的大望远镜很难观测到这样大的超新星遗迹)在高频波段谱偏折行为的重要数据,这可以帮助我们理解银河系相对论电子能量分布、盘和晕的相互作用以及大尺度超新星遗迹晚期的演化.     

致密射电源短时标变化的相对论效应

本文讨论激波在喷流中传播时，由照明不均匀性所引起的同步加速辐射问题中的某些相对论效应，研究激波的结构和厚度以及不均匀性尺度对于辐射变化的时标和变幅的关系，结果表明，由于激波辐射区的厚度对于光学辐射和射电辐射的不同，可能引起射电变化相对于光学变化的时间迟延，从而对某些观测现象提供了一种解释。     

日冕朗缪尔湍动和准稳加速源

本文提出在太阳活动区日冕里可能存在准稳定的高频朗缪尔湍动,而米波噪暴增高辐射就是这个湍动产生的电磁辐射.还讨论了由这湍动引起的粒子加速过程以及一些观测现象.     

致密射电源短时标变化的相对论效应

本文讨论相对论激波在喷流中传播时,由照明不均匀性所引起的同步加速辐射问题中的某些相对论效应.研究激波的结构和厚度以及不均匀性尺度对于辐射变化的时标和变幅的关系.结果表明,由于激波辐射区的厚度对于光学辐射和射电辐射的不同,可能引起射电变化相对于光学变化的时间迟延,从而对某些观测现象提供了一种解释.     

太阳米波和分米波Ⅱ型、Ⅲ型射电暴及其精细结构观测研究进展

太阳米波和分米波的射电观测是对太阳爆发过程中耀斑和日冕物质抛射现象研究的重要观测手段。米波和分米波的太阳射电暴以相干等离子体辐射为主导,表现出在时域和频域的多样性和复杂性。其中Ⅱ型射电暴是激波在日冕中运动引起电磁波辐射的结果。在Ⅱ型射电暴方面,首先对米波Ⅱ型射电暴的激波起源问题和米波Ⅱ型射电暴与行星际Ⅱ型射电暴的关系问题进行了讨论;其次,结合Lin-Forbes太阳爆发理论模型对Ⅱ型射电暴的开始时间和起始频率进行讨论:最后,对Ⅱ型射电暴信号中包含的两种射电精细结构,Herringbone结构(即鱼骨结构)和与激波相关的Ⅲ型射电暴也分别进行了讨论。Ⅲ型射电暴是高能电子束在日冕中运动产生电磁波辐射的结果。在Ⅲ型射电暴方面,首先介绍了利用Ⅲ型射电暴对日冕磁场位形和等离子体密度进行研究的具体方法;其次,对利用Ⅲ型射电暴测量日冕温度的最新理论进行介绍;最后,对Ⅲ型射电暴和Ⅱ型射电暴的时间关系、Ⅲ型射电暴和粒子加速以及Ⅲ型射电暴信号中包含的射电精细结构(例如斑马纹、纤维爆发及尖峰辐射)等问题进行讨论并介绍有关的最新研究进展。     

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。     

太阳Ⅱ型射电暴精细结构的观测研究

在太阳射电动态频谱图上,II型暴表现为缓慢频率漂移的窄带信号;这些信号为能量电子激发的等离子体辐射,其基频辐射的频率接近当地等离子体频率.II型暴在太阳暴驱动激波、激波加速产生能量电子以及空间天气预报方面具有重要的研究意义.有些II型暴的频谱形态比较丰富,存在多种精细结构;按照频谱形态和成因大致分为频带分裂、多支、鱼骨...     

激变射电源中偏振角快速旋转的解释

在许多激变射电源(Blazar天体)中,观测到一种非常特别的现象,即偏振角的快速旋转.在相对论喷流的框架下,这种偏振角的旋转可以用双成分模型来解释.在这个模型中,一个成分是作为背景喷流本身的辐射,是恒定不变的成分;另一个成分被认为是沿喷流传播的相对论性激波,它产生变化的流量和偏振.这两个成分的偏系辐射的叠加可以产生观测到的偏振角旋转。本文讨论了三个激变射电源(BL Lac,AO0235+164,0727-115)中发生的偏振角旋转.结果表明,用相对论喷流-激波双成分模型可以很好地拟合观测到的偏振角旋转、偏振度和流量变化。说明射电激变源中出现的快速偏振和流量变化可能是由于相对论激波沿喷流传播时,激波辐射区中磁场取向和有序性以及强度和电子密度的变化所引起的。     

已知年龄的超新星遗迹的X射线辐射

我们根据通常的超新星遗迹的爆炸波模型,对已知年龄的超新星遗迹,导出了由X射线观测资料及年龄确定其基本物理参数的一组公式,用于SN185、SN1006和SN1054三个源,计算得出了三组有内在联系的参数值,并将所得出的距离与古代视亮度观测互相校核。我们将上述结果与现有的各种数据作了比较,分析了造成其间差别的可能原因,认为所得结果还是比较可信的。因此,将有助于选取参数值和缩小它们的不确定范围。强调了星际介质密度对射电性质可能有重要影响,这对于超新星遗迹物理状况的进一步理论研究可能会有帮助。     

太阳耀斑非热电子动力学研究

主要讨论太阳耀斑过程中非热电子动力学过程的理论模型以及在硬X射线和射电波段的观测特征。现在广为接受的非热电子动力学过程的模型是"俘获+沉降"模型,由电子的加速、注入、沉降、俘获及能量损失5个部分组成。射电和硬X射线爆发是非热电子在输运过程中与磁场、背景等离子体及其产生的波等相互作用的产物,是非热电子动力学过程的即时反映。通过分析射电和硬X射线辐射的流量、谱和成像特征,可以研究非热电子的空间分布和时间演化,研究非热电子输运过程中发生的碰撞、辐射、散射、波-波、波-粒相互作用等物理过程,研究耀斑磁场、背景等离子体特征,进而为太阳耀斑的磁场结构、太阳大气分布、磁重联模型的研究提供理论和观测依据。     

Fermi耀变体的gamma射线多波段辐射与射电辐射的关系

从Fermi 3期源表(3FGL)中选择了一个含935个耀变体(blazar)的样本, 包括415个平谱射电源(Flat Spectrum Radio Quasar, FSRQ), 520个蝎虎天体(BL Lac object, BL Lac), 其中高同步峰BL Lac (HBL) 233个, 中同步峰BL Lac (IBL) 144个, 低同步峰BL Lac (LBL) 143个. 研究了总样本、FSRQ、BL Lac及其子类HBL、LBL的射电1.4GHz 与gamma射线在0.1、0.3、1、3、10GeV处辐射流量密度的关系. 结果显示: 所有样本的射电1.4GHz与5个波段gamma射线的辐射流量都有强相关, 相关系数在0.48--0.81之间, 机会概率均小于$10^{-4; 对于不同的样本相关系数随着gamma射线辐射频率的变化有不同的变化趋势, 所有样本在5个波段的相关系数平均值随gamma射线频率的增加而减小. 该结果暗示, 随着频率的升高, blazar的gamma射线辐射主导机制在发生变化, 在相同频率处, 不同类型天体的辐射主导机制存在差异; HBL的gamma射线辐射主要由同步自康普顿主导, 而LBL的其他成份比HBL的更复杂; FSRQ的gamma射线起源较BL Lac的复杂.     

Fermi耀变体的γ射线多波段辐射与射电辐射的关系

从Fermi 3期源表(3FGL)中选择了一个含935个耀变体(blazar)的样本,包括415个平谱射电源(Flat Spectrum Radio Quasar, FSRQ), 520个蝎虎天体(BL Lac object, BL Lac),其中高同步峰BL Lac (HBL) 233个,中同步峰BL Lac (IBL) 144个,低同步峰BL Lac (LBL) 143个.研究了总样本、FSRQ、BL Lac及其子类HBL、LBL的射电1.4 GHz与γ射线在0.1、0.3、1、3、10 GeV处辐射流量密度的关系.结果显示:所有样本的射电1.4 GHz与5个波段γ射线的辐射流量都有强相关,相关系数在0.48–0.81之间,机会概率均小于10~(-4);对于不同的样本相关系数随着γ射线辐射频率的变化有不同的变化趋势,所有样本在5个波段的相关系数平均值随γ射线频率的增加而减小.该结果暗示,随着频率的升高, blazar的γ射线辐射主导机制在发生变化,在相同频率处,不同类型天体的辐射主导机制存在差异; HBL的γ射线辐射主要由同步自康普顿主导,而LBL的其他成份比HBL的更复杂; FSRQ的γ射线起源较BL Lac的复杂.     

2个二次触发型太阳耀斑的射电时间轮廓及其日冕磁结构

利用国家天文台(北京和昆明)的射电频谱仪(频段为0.65~7.6 GHz)和相关的NoRH/17GHz射电以及TRACE/171 EUV和Yohkoh/SXT的观测资料,分析了2001/04/10和10/19的2个共生精细时间结构的稀有事件,这2个事件的射电爆发时间轮廓和观测特征相似,通过这2个事件的微波(17GHz)偏振观测资料的比较,发现这2个射电爆发均由包含多重(4极)磁结构的复杂活动区引起,特别指出这2个耀斑最后都导致了耀斑后相的分米波射电爆发(第二次触发耀斑),这可能是后环引起的射电爆发。它们都分别对应于双极磁位形,表明这两次触发耀斑是由相似的耀斑模型产生。2个分米波爆发可能是相似(homologous)耀斑的射电表现,可以推测这两次耀斑的驱动器可能皆是磁流浮现或对消(因为源区有新的单或双极出现或消失),而它们的触发器皆是由双极反向Y型位形(具有一个双极拱的单磁流系统)的磁重联,耀斑后环的演化是导致耀斑后相分米波射电爆发的必要条件。我们认为,这双带耀斑对应的宽带射电爆发辐射机制是回旋同步加速辐射过程,而耀斑后相的窄带分米波爆发的辐射机制是等离子体辐射过程。     

太阳射电IV型爆发U形谱的产生机制

本文提出了质子耀斑爆发相期间太阳射电Ⅳ型爆发U形谱的形成机制:U形谱系由Ⅳ_μ塑爆发频谱和Ⅳ_dm型爆发频谱两部分组成,舞一爆发的频谱是由非热电子(l00keV2McV)的迥转-同步加速辐射和热电子的迥转共振吸收所产生;这种非热电子,与质子是在爆发相期间同时受到加速的。在取爆发源体积为圆柱体的近似下,对1972年8月7日的Ⅳ_μ型爆发和Ⅳ_dm型爆发的射电流量密度进行了数值计算,计算结果同观测结果比较符合。从Ⅳ_μ型爆发到Ⅳ_dm型爆发的偏振旋向反转是由于两个源中磁力线的反向平行所引起的。文中还讨论子Ⅳ型爆发U形谱同质子事件之间的关系。