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快速旋转磁陀星驱动的类超新星现象研究概述

中国科学:物理学、力学、天文学 2023年第9期53卷 76-91页

作者：俞云伟张震东刘良端吴光磊刘建峰华中师范大学物理科学与技术学院天体物理研究所武汉430079

一颗快速旋转的高度磁化中子星(磁陀星)可能诞生于极端的恒星爆发或双致密星并合等过程.这一理论设想在近二十余年的伽马射线暴研究中常被提及且已受到诸多观测尤其是余辉观测的支持.因此,该新生磁陀星与这些爆发或并合产生的抛射物之... 详细信息

一颗快速旋转的高度磁化中子星(磁陀星)可能诞生于极端的恒星爆发或双致密星并合等过程.这一理论设想在近二十余年的伽马射线暴研究中常被提及且已受到诸多观测尤其是余辉观测的支持.因此,该新生磁陀星与这些爆发或并合产生的抛射物之间的相互作用及其产生的观测特征引起了人们的广泛关注.与此同时,近十余年来,随着宽视场高频次暂现源巡天项目的大量开展,人们陆续发现了为数不少的具有和普通超新星相似特征但又存在明显差异的光学暂现源现象,其典型代表有以高光度为主要特征的超亮超新星和以快速演化为主要特征的快变蓝色暂现源.这些现象为研究新生磁陀星驱动的类超新星爆发和辐射过程提供了现实途径.本文一方面概述了中子星的能量输出、中子星风和抛射物的相互作用及相应的辐射效应,主要包括抛射物热辐射主峰的增亮、主峰前由中子星风驱动的激波突破以及主峰后星风云非热辐射的泄漏等.另一方面,简要介绍了超亮超新星、伽马射线暴及其成协超新星或并合新星、快变蓝色暂现源等现象的主要观测特征,着重讨论了这些观测现象和中子星能源模型之间的相容性,以及模型和观测相结合所给出的参数限制.据此,可以更进一步地了解在相同的物理机制下产生不同观测现象的关键因素以及潜藏在观测差异背后的可能统一性.

关键词：中子星超新星伽马射线暴

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一级微扰QCD耦合的夸克物质体粘滞系数

高能物理与核物理 2004年第3期28卷 258-261页

作者：俞云伟郑小平华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079

在高密情况下考虑了夸克间弱的耦合 ,直接应用微扰计算得到的热力学势计算了奇异夸克物质 (SQM)的体粘滞系数 ,发现介质效应使SQM的粘滞性提高

关键词：微扰QCD耦合奇异夸克物质体粘滞系数奇异星介质效应热力学势 Fermi动量量子色动力学

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千新星(并合新星)研究回顾

天文学报 2019年第1期60卷 64-78页

作者：俞云伟华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079

中子星-中子星或中子星-黑洞的并合可以导致强烈的高频引力波辐射,同时它们也可以通过向外抛射物质发出多种类型的电磁辐射信号,因而是当前多信使天文学研究的主要对象之一.在各种电磁辐射信号中,由抛射物所发出的热暂现源辐射被称为千... 详细信息

中子星-中子星或中子星-黑洞的并合可以导致强烈的高频引力波辐射,同时它们也可以通过向外抛射物质发出多种类型的电磁辐射信号,因而是当前多信使天文学研究的主要对象之一.在各种电磁辐射信号中,由抛射物所发出的热暂现源辐射被称为千新星,或可更广义地称为并合新星,其辐射能量来源主要是抛射物中放射性重元素的衰变和中心并合产物的持续能量输出(如自转能损).这种现象最早由Li和Paczynski在1998年从理论上预言提出,并最终在2017年的引力波事件GW170817中被观测证实.千新星(并合新星)观测在GW170817事件中发挥了关键性的电磁对应体作用,帮助人们精确定位引力波信号、证认其天体物理起源乃至限制并合产物的性质.从宇宙中重元素的起源这一研究背景出发,循着历史发展的脉络,分别对千新星(并合新星)模型的提出、发展、并合产物的性质、相关候选体的发现以及GW170817引力波事件等不同的研究阶段和研究专题进行简要的回顾,以梳理这一方向上研究思路的历史变迁,展现理论和观测的相互作用及其对研究进程的影响和促进.

关键词：千新星(并合新星) 伽马射线暴:普通中子星引力波

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中子星研究的过往今来

物理 2021年第6期50卷 371-377页

作者：俞云伟华中师范大学天体物理研究所武汉430079

中子星概念的形成既是人们对物质基本结构认识的一个自然推论,同时也是理解恒星演化的一个必然环节。自1967年通过发现射电脉冲星证实了中子星的存在以来,基于半个多世纪的多波段、多信使观测,人们已经发现了数以千记的多种类型中子星,... 详细信息

中子星概念的形成既是人们对物质基本结构认识的一个自然推论,同时也是理解恒星演化的一个必然环节。自1967年通过发现射电脉冲星证实了中子星的存在以来,基于半个多世纪的多波段、多信使观测,人们已经发现了数以千记的多种类型中子星,了解了单个中子星的电磁辐射机制、中子星双星系统的相互作用以及双中子星系统的引力波辐射等等,并在多个方面为中子星的内部物质组分及其状态这一核心科学问题做出了观测限制。

关键词：中子星恒星演化脉冲星

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带壳奇异星的热演化

带壳奇异星的热演化

作者：俞云伟华中师范大学

学位级别：硕士

奇异星是由奇异夸克物质组成的一类致密天体，它由于夸克星核表面存在强电场而可以带有由正常核物质组成的外壳。对奇异星热演化的研究是了解它性质的一个重要途径。首先，考虑到星体是否带有外壳和外壳的性质对热演化具有多方面... 详细信息

奇异星是由奇异夸克物质组成的一类致密天体，它由于夸克星核表面存在强电场而可以带有由正常核物质组成的外壳。对奇异星热演化的研究是了解它性质的一个重要途径。首先，考虑到星体是否带有外壳和外壳的性质对热演化具有多方面的影响，而对表面电场和外壳相关问题进行了研究：(ⅰ)通过定性分析外壳的力学平衡，认为支撑外壳的应该是电子气层的简并压而非电场力，因而外壳底部没有电场存在;(ⅱ)研究了强磁场使电子行为量子化而对电子层产生的影响，发现在该效应下电场强度增强而电子层宽度减小，并由此认为奇异磁星(B＞10G)有较大的可能是裸星。此外，还考察了强磁场通过直接改变外壳热结构对星体热演化产生的影响，它使得中微子冷却阶段温度升高，光子冷却阶段提前出现且变快。但总的来说，对于一般强度的磁场(B＜10G)，其在这两方面的影响均可以忽略。近年来，微观物理研究表明奇异夸克物质很可能处于色超导态，而使物质性质(如中微子产生率、热容量和粘滞性等)发生改变。尤其是在CFL相奇异星中，中微子辐射以及夸克热容量几乎被完全抑制，由此使热演化发生了巨大改变。在此背景下，本文又基于综合旋转演化与热演化的考虑，重点研究了两类由旋转导致的加热机制(外壳相变加热和r模耗散加热)对正常态和色超导态奇异星热演化的贡献。显然，加热效应能够使各类奇异星的冷却变慢，甚至出现升温过程(CFL相奇异星在外壳相变加热作用下的早期升温尤其显著)。特别是，加热效应几乎完全改变了CFL相奇异星的热演化，使其从早先被认为的极快冷却变为慢冷却，从而否定了早先认为的CFL相奇异星与X射线观测数据完全不相容的论断。相反的，在一定的条件下即使在较年老(～10yr)的时候，它仍能保持相当高的温度。甚至由外壳相变加热还可能给出了一个理论的致密星极限温度曲线。此外，考虑热演化与r模不稳定性相互影响的研究也显示CFL相奇异星可以在其r模不稳定窗口底部停留很长时间(t＞10yr)，而并非如早先估计的仅有几个小时。这在一定程度上有利于引力波的观测和对毫秒脉冲星在ν-T图上成团性的理解。这些对CFL相奇异星认识的改变表明，天文观测与目前对奇异夸克物质的微观认识不存在不可调和的矛盾。

关键词：磁场色超导退禁闭相变 r模不稳定性加热机制

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华中师范大学百廿校庆专辑·编者按

中国科学:物理学、力学、天文学 2023年第9期53卷 1-1页

作者：张本威俞云伟华中师范大学物理科学与技术学院

华中师范大学源于1903年成立的文华书院大学部,今年将迎来百廿华诞.华中师范大学物理学科最早可追溯到大学部成立之初开设的物理学课程.1924年,在文华大学基础之上组建华中大学,物理学系随之成立.20世纪30–50年代,空间物理学家桂质廷... 详细信息

华中师范大学源于1903年成立的文华书院大学部,今年将迎来百廿华诞.华中师范大学物理学科最早可追溯到大学部成立之初开设的物理学课程.1924年,在文华大学基础之上组建华中大学,物理学系随之成立.20世纪30–50年代,空间物理学家桂质廷先生和电子学家卞彭先生先后出任物理学系主任,他们言传身教、筚路蓝缕,为物理学科奠定了重要的历史基础.后经邱永喜、杨约翰、刘连寿、杨兰田、祁守仁、张镇九、蔡勖、刘武等老一辈学人的赓续接力,物理学科不断发展壮大,并以此为基础于2002年组建成立物理科学与技术学院,涵盖物理学、天文学、电子科学与技术、信息与通信工程四个一级学科.学院现有专任教师116人,包括国家杰出青年基金项目获得者等国家级人才计划入选者15人,拥有国家创新研究群体(高能核物理)和国家级教学团队(理论物理)各1个.

关键词：电子科学与技术华中大学物理学科专任教师理论物理信息与通信工程创新研究群体言传身教

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双致密星并合引力波事件中的伽马射线暴

中国科学：物理学、力学、天文学 2020年第12期50卷 2-20页

作者：俞云伟李永森谈伟伟戴子高华中师范大学天体物理研究所武汉430079 湖北第二师范学院物理与机电工程学院武汉430205 南京大学天文与空间科学学院南京210023

中子星-中子星、中子星-黑洞和黑洞-黑洞并合事件是宇宙中高频引力波的主要来源.同时,短伽马暴GRB 170817A和引力波信号GW170817的成协也表明,双致密星并合事件有可能同时造成丰富的电磁对应体辐射,使之成为了多信使天文学研究的重要对... 详细信息

中子星-中子星、中子星-黑洞和黑洞-黑洞并合事件是宇宙中高频引力波的主要来源.同时,短伽马暴GRB 170817A和引力波信号GW170817的成协也表明,双致密星并合事件有可能同时造成丰富的电磁对应体辐射,使之成为了多信使天文学研究的重要对象.本文简要综述了以短伽马暴为代表的引力波事件电磁对应体的研究现状,包括它们的瞬时辐射、前兆辐射、延展辐射、余辉辐射、千新星/并合新星辐射,讨论了中微子辐射、宿主星系性质、双中子星并合产物、相对论性喷流结构和短伽马暴的爆发率与光度函数等相关研究内容.在对现有主要认知进行描述的基础上,指出了仍然存在的一些重要开放性问题,比如伽马暴的完整爆发过程和中心能源性质、喷流的结构和能量耗散方式、粒子的加速和辐射机制等.这些问题一定程度上代表着未来进一步研究的方向.针对我国即将发射的致力于短伽马暴观测的引力波暴高能电磁对应体全天监测器(Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor,GECAM)卫星项目,本文对其观测前景做出了预估和展望.

关键词：伽马射线暴引力波致密星

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单根碳纳米管场致发射表面电荷分布研究

固体电子学研究与进展 2005年第4期25卷 432-436页

作者：刘金平俞云伟徐新平黄新堂华中师范大学纳米科技研究院武汉430079

考虑碳纳米管尺寸及端帽形状,计算得到了比较精确的金属型纳米管表面电荷密度相对分布曲线。与先前的理论结果作比较,消除了曲线上的波动,曲线相对抬高,尖端附近电荷量所占比例减小。进一步研究了长度、半径和长径比对电荷密度相对分布... 详细信息

考虑碳纳米管尺寸及端帽形状,计算得到了比较精确的金属型纳米管表面电荷密度相对分布曲线。与先前的理论结果作比较,消除了曲线上的波动,曲线相对抬高,尖端附近电荷量所占比例减小。进一步研究了长度、半径和长径比对电荷密度相对分布曲线的影响,表明长度主要影响管身电荷密度相对分布,半径主要影响尖端电荷密度相对分布。在忽略其他条件影响下,长径比相同的碳纳米管,电荷密度相对分布曲线趋势完全相同。

关键词：碳纳米管场致发射表面电荷分布长径比

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快速射电暴高能辐射的相关研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2020年第12期50卷 21-32页

作者：王敏浩高鹤王界双李兵俞云伟刘彤戴子高北京师范大学天文系北京100875 上海交通大学李政道研究所上海200240 中国科学院高能物理研究所北京100049 华中师范大学物理科学与技术学院武汉430079 厦门大学天文系厦门361005 南京大学天文与空间科学学院南京210023

快速射电暴(FRB)是一类高度色散且短时标的射电爆发现象,大多数定位于高银纬地区并且光变曲线呈简单的单脉冲结构.FRB在其大致毫秒量级的持续时间内可释放出的总能量约为1038–1040erg,其发生率约为103–104Gpc-3yr-1,远高于同样条件下... 详细信息

快速射电暴(FRB)是一类高度色散且短时标的射电爆发现象,大多数定位于高银纬地区并且光变曲线呈简单的单脉冲结构.FRB在其大致毫秒量级的持续时间内可释放出的总能量约为1038–1040erg,其发生率约为103–104Gpc-3yr-1,远高于同样条件下伽马暴(GRB)的事件率.目前已公布超过100个FRB事件,人们构建了几十个理论模型来试图解释这类现象,如双致密星并合、致密天体的坍缩、中子星与小天体的碰撞及相互作用、磁星的巨耀发以及脉冲星的巨脉冲等.但依赖单一射电波段的观测还很难对诸多模型进行辨别,而FRB的多波段辐射很有可能对其模型及爆发机制给予有效的甄别或限制,因而多波段探测对FRB的研究至关重要.本文详细地归纳和整理了FRB的主要理论模型,并重点分析了各种理论预言的高能电磁辐射的情况,同时介绍了我国正在研制建设中的GECAM卫星将如何凭借其在伽马射线的全天、高灵敏度及宽能段的监测能力,对这些理论模型进行一定的筛选与验证.

关键词：中子星脉冲星射电与微波