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.     

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...     

高能中微子和极高能宇宙线起源天体的理论研究

极高能宇宙线一般指来自地外的能量高于1018电子伏特(eV)的高能质子与原子核,其起源的研究一直是高能天体物理和粒子天体物理领域的热点问题.近年随着一些大型探测器(如Pierre Auger天文台)的运行,极高能宇宙线的研究取得很大进展.然而由于极高能宇宙线事例相对较少及其在从源到地球传播过程中的复杂性(如与宇宙微波背景辐射以及磁场的作用),需要通过观测这些宇宙线在强子反应中产生的次级粒子(如中微子)来获得其起源的额外信息.最近,位于南极的IceCube中微子天文台探测到了54个能量分布在60TeV{3PeV内的中微子事例,开启了高能中微子天文学的新时代.在本文中,我们研究了高能中微子、极高能宇宙线的天体物理起源以及它们之间可能的联系.     

BL Lac天体GeV-TeV能谱分析

收集了126个BL Lac天体在高能段和甚高能段的观测谱指数,利用数学模型ΔΓ_(obs)=αz+β分析其能谱拐折(甚高能与高能观测谱指数之差),目的是确定河外星系背景光(EBL)吸收是否是导致大红移BL Lac天体能谱拐折的主要原因。统计分析结果为α≠0,β≠0。结果表明,BL Lac天体能谱拐折不仅起源于河外星系背景光吸收,还与其它物理过程有关。     

低能截止行为对温度各向异性驱动的回旋脉泽辐射的影响

捕获在天体磁场中的高能电子激发的回旋脉泽辐射是天体射电辐射的一个重要机制,被广泛应用于解释各种非热射电辐射现象,特别是时标的相干射电爆发现象。以往的研究中,激发脉泽辐射的源就是高能电子具有各向异性的速度分布。然而,观测显示太阳和其他天体的高能电子常常呈现具有低能截止行为的幂律谱分布。计算了温度各向异性分布和具有低能截止行为的温度各向异性分布驱动的回旋脉泽不稳定性的生长率,结果显示,幂律谱电子的低能截止行为对回旋脉泽辐射具有重要的影响。     

紫金山天文台“太阳和太阳系等离子体”组研究工作简介

在过去的半个多世纪里,天文观测技术取得了“从可见光到全波段”观测和“从地面到空间”观测这两个方面的重大突破,不仅极大地开拓了天文学研究的新视野,也使整个天体物理学的研究方向发生了重大转变。从对稳恒天体及其天体系统的稳态平衡结构及其长期宇宙学演化规律的研究转向了对宇宙弥散介质的动力学过程的研究和活动天体的爆发现象、正常天体上的活动现象等高能爆发活动及其瞬变动力学演化过程的研究。宇宙各类天体的能量驱动来源大体上可以分为三类：天体物质坍缩过程中释放的引力势能、恒星内部核燃烧释放出的核能和各种磁天体环境中等离子体-磁场相互作用释放的磁能。     

高能量密度实验室天体物理近年来的一些进展

近年来,随着用于高能量密度物理研究的实验装置如大功率激光器、磁力箍缩装置和托克马克等的发展,人们在实验室中可以使毫米尺度的物质达到极端高温、高压、高密度的状态,这使得在实验室环境中可以模拟天体物理环境中的物理条件及某些物理过程,从而推动了一个新兴科学领域--高能量密度实验室天体物理的发展。高能量密度实验室天体物理有很多重要的研究方向,包括超新星爆发过程中剧烈激波引发的非线性流体动力学不稳定性及其演化,原初恒星的喷流和高马赫数喷流,黑洞、中子星等致密天体周围的光致电离星风,不透明度的测量和天体磁场的重联现象等。在此选取高能量密度实验室天体物理中近年来几个研究方向的进展,对其进行系统地介绍,并对此领域的发展做出展望。     

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。     

在天体物理研究中常用的计算程序ZEUS,ATHENA和NIRVANA的发展及应用

流体动力学(Hydrodynamics,HD)与磁流体动力学(Magnetohydrodynamics,MHD)高效数值计算方法被广泛应用于天体物理领域,用来研究和解释天体系统中有关磁场和流场的演化以及能量转化过程,如磁重联、恒星演化及形成、吸积盘等问题。通过对三个开源程序ZEUS,ATHENA和NIRVANA的探讨,详细阐述经典网格方法的起源、发展及适用于求解MHD方程的数值方法。同时介绍了基于此类程序已展开的科研工作和获得的成果,旨在通过对一些具体实例的计算的介绍,分析相应算法的优缺点,探索有关算法和程序在天体物理领域中的应用。希望提供给读者关于MHD数值优化方面一些参考与借鉴。     

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...     

学术会议

由中国天文学会高能天体物理专业委员会委托,中国科学院昆明分院,云南天文台、南京大学天文系、云南大学物理系、云南省物理学会主办的“中国天文学会高能天体物理第六次脉冲星和活动天体学术讨论会”于一九八八年四月一日至十二日在昆明召     

极高能宇宙线的研究进展

极高能宇宙线是能量高于≈10^19 eV的带电或中性的宇宙线粒子。其成分和形成机制的研究是宇宙线物理的重要内容之一，对高能天体物理、粒子物理和宇宙学等相关学科具有重要意义，而且很可能是揭示某些新的基本物理规律的突破点。围绕GZK疑难，重点综述了极高能宇宙线的观测和理论研究现状，对其研究前景作了展望。     

粒子云网格方法在大尺度湍流磁重联研究中的应用和进展

作为汪景琇院士主持的中国科学院数理学部"天体辐射磁流体力学"战略研究项目组成部分~([1]),从等离子体的动力学属性出发,介绍了用于研究等离子体与周围磁场结构相互作用的粒子云网格方法,及其在研究具有复杂等离子体和磁场结构的磁重联过程中的应用。这里提到的磁场与等离子体的复杂性包括变化的等离子体β值,磁重联电流片中包含有多种尺度的结构,以及这些结构之间的相互作用,而且这些结构的尺度变化范围很大(从105km变化到102km)。进一步探讨了该方法在太阳物理领域,特别是在太阳爆发磁重联过程方面的可能应用以及未来的发展;并为项目研究中其他部分在数值方法~([2–5])和太阳物理~([6,7])方面提供借鉴和补充。     

太阳表面小尺度磁场的结构和演化

太阳表面小尺度磁场,是指太阳活动区之外的小尺度磁结构。它们目前被区分为网络磁场、网络内磁场和瞬现活动区(或瞬现区)三类。小尺度磁场遍及太阳表面,在太阳活动的任何位相都组成太阳表面磁通量的主要部分,其生消变化可能对上层大气的加热有重要影响。 瞬现区的浮现是小尺度磁通量产生的重要方式。瞬现区组成了太阳活动区在小尺民一端的谱的延伸。网络内磁场的产生和演化的研究,仍处于刚刚开始的阶段,是一个十分活跃的研究领域。初步研究表明,网络内包含的总磁通量比瞬现区的总和多两个量级。最近被广泛证认和研究的磁场对消现象,可能首次提供了磁力线重联的观测证据,被证明是磁通量从太阳表面消失的主要观测模式。对消磁结构与日冕X-射线亮点相关的间接证据已为Harvey给出。由于浮现、对消、分裂和聚合等各种动力学过程的存在,网络磁场不再被认为仅仅是衰减活动区的残余。     

黑洞磁层解析解的研究进展

黑洞磁层理论在高能天体物理研究中扮演着重要角色,如活动星系核相对论性喷流的产生机制、伽玛射线暴等。寻找黑洞磁层的解析解对于理解这些重要天体的物理过程具有重要的意义。主要对黑洞磁层理论及其解析解的研究进行回顾。首先,详细地介绍了黑洞电动力学与黑洞无力磁层理论的主要内容,并讨论了从旋转黑洞提取能量的BZ机制。然后,回顾了过去几十年天文学家们寻找黑洞无力磁层解析解的发展历程与主要成果,并详细地介绍了无穷远处渐进解的求解思想与过程,给出这些研究对于寻找解析解的启发,分析了当前求解Grad-Shafranov方程(简称GS方程)所面临的主要问题与挑战。最后,讨论了黑洞磁层解析解研究的工作方向。     

天文教育I: 万有引力与天体物理

分别从物理学和天文学角度引申出天体物理学科, 特别关注万有引力在其中扮演的关键角色. 无论在综合性大学亦或理工科院校, 天文教育均有益于提高学生的科学和人文素养, 而天体物理则是天文学的主要内涵. 介绍了作者讲授``天体物理''课程的相关信息以及个人认识. 最后, 以大气簇射mu子产生、啾质量、宇宙加速膨胀等教学案例结束, 侧面诠释了作者的``天体物理''教育理念.     

太阳网络内磁场的研究

本论文可分为两个部分,第一部分系统地综述了太阳大气中的小尺度活动现象,并给出了详细的统计结果。小尺度磁场的对消激发小尺度活动现象。这些磁场显著影响太阳大气的结构和动力学特征,这产场影响能量从小阳大气的结构和动力学特征,如这些磁场影响能量从太阳大气的低层向高层传输,针状体动力学（小尺度磁活动）能够把物质从光球输送到日冕,及小尺度磁场对消产生的Ｘ射线亮点等等。近几年,大多数太阳物理学家认为小尺度磁场对     

太阳宁静区磁元的空间结构

利用怀柔太阳磁场望远镜,我们对太阳宁静区光球和色球磁场进行了观测。日面中心到边缘的观测表明,太阳宁静区中的小尺度磁结构在从光球到色球的扩展过程中变化不大。日面边缘的观测表明,小尺度磁结构的水平分量在光球和色球都不大。对极区和赤道边缘纵向磁场的比较发现,极区磁场与赤道边缘磁场有着不同的磁结构特性     

神奇的宇宙实验室(二)——双脉冲星PSRJ0737—3039A/B

研究脉冲星磁层的探针脉冲星磁层是一个包含了极端相对论性带电粒子、超强的等离子体波和极强的磁场的奇异的混合物。这些条件是其他天体所不具备的。脉冲星为等离子体物理的研究提供了一个极好的机会。以往,我们只能从接收到的辐射信息中分析在磁层中发生的物理过程,双脉冲星系统的发现,获得了对脉冲星磁层直接探测的手段,开创了研究脉冲星磁层的新局面。     

基于暗物质粒子探测卫星的宇宙线直接探测研究

高能宇宙线的起源、加速和传播是重大的前沿科学问题,回答该问题需要对宇宙线的能谱、各向异性以及各类高能天体电磁辐射进行精确观测.通过空间粒子探测器对宇宙线各成分能谱的直接测量是研究宇宙线物理问题的重要手段.中国于2015年底发射并持续运行至今的暗物质粒子探测卫星以其大接受度、高能量分辨率等特点,在宇宙线直接探测方面取得了系列重要成果,揭示出质子、氦核、硼碳和硼氧比例等宇宙线能谱的新结构,为理解宇宙线起源等科学问题提供了新的依据.介绍了暗物质粒子探测卫星的仪器设置、运行状况、科学成果及其物理意义.