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致密天体在活动星系核吸积盘中的迁移

科学通报 2024年

作者：彭朋陈弦北京大学物理学院天文学系北京大学科维理天文与天体物理研究所

对活动星系核吸积盘中恒星级致密天体的研究,始于20世纪人们对类星体光谱中金属发射线的观测和理论研究工作.近年来,由于引力波观测取得的长足进展,尤其是地面引力波探测器发现了一批大质量的恒星级双黑洞,相关的理论研究更加受到人们... 详细信息

对活动星系核吸积盘中恒星级致密天体的研究,始于20世纪人们对类星体光谱中金属发射线的观测和理论研究工作.近年来,由于引力波观测取得的长足进展,尤其是地面引力波探测器发现了一批大质量的恒星级双黑洞,相关的理论研究更加受到人们的重视.这些研究工作发现,星体在活动星系核吸积盘中的迁移过程对理解大质量致密天体的形成和演化具有重要作用.为了梳理这个领域的观测和理论进展,并且总结未来可能的发展方向,本文回顾了致密天体在活动星系核吸积盘中迁移的主要机制,其中包括与吸积盘撞击导致的星体角动量损失、潮汐力矩激发的密度波对星体的反作用、气体非开普勒运动导致的星体吸积和动力学摩擦效应,以及最近提出的一些新机制,如热力矩以及第三体的引力影响等.此外,本文还总结了与致密天体迁移过程相关的天文学观测现象,比如类星体金属增丰,以及恒星级双致密天体或者极端质量比旋近产生的引力波等.最后,本文总结了该领域仍然存在的一些重要理论问题以及值得进一步研究的方向.

关键词：引力波致密天体活动星系核吸积盘流体力学

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脉冲星计时阵列与纳赫兹引力波探测

科学通报 2024年第17期69卷 2330-2335页

作者：梁迪聪邵立晶北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871 中国科学院国家天文台北京100012

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年提出广义相对论,并在一年后就预言了引力波的存在.引力波可被看作时空的“涟漪”,几乎不与其他物质相互作用,因此能够在宇宙中自由穿梭.20世纪60年代,作为引力波探测的先行者,约瑟夫·韦伯(... 详细信息

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年提出广义相对论,并在一年后就预言了引力波的存在.引力波可被看作时空的“涟漪”,几乎不与其他物质相互作用,因此能够在宇宙中自由穿梭.20世纪60年代,作为引力波探测的先行者,约瑟夫·韦伯(Joseph Weber)曾宣称通过共振棒直接探测到了引力波.因为他的实验结果无法被他人重现,因而未被广泛承认.直到2015年9月14日,美国的激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)通过激光干涉的方法,首次直接探测到了引力波[1].

关键词：引力波探测脉冲星计时阵激光干涉引力波天文台广义相对论

高分辨率深度观测揭示大质量原恒星团动态演化图景

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科学通报 2024年第21期69卷 3061-3063页

作者：许峰玮王科北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871

“至和元年五月己丑,出天关东南,可数寸,岁余稍没.”《宋史·天文志》中的这一记载,使今天的天文学家得以准确地追踪发生于1054年的那次造就了蟹状星云(SN 1054)的著名超新星爆发.这种天文现象是大质量恒星生命终结时产生的剧烈爆炸,这... 详细信息

“至和元年五月己丑,出天关东南,可数寸,岁余稍没.”《宋史·天文志》中的这一记载,使今天的天文学家得以准确地追踪发生于1054年的那次造就了蟹状星云(SN 1054)的著名超新星爆发.这种天文现象是大质量恒星生命终结时产生的剧烈爆炸,这场耀眼的光芒为恒星绚丽一生的谢幕.大质量恒星(质量大于8倍太阳质量的恒星)不仅在死亡时如此华丽,其早期形成和主序阶段更是在星系演化中扮演着重要角色.

关键词：超新星爆发蟹状星云星系演化天文现象动态演化太阳质量生命终结原恒星

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分辨超大质量黑洞吸积盘的结构

科学通报 2024年第13期69卷 1686-1697页

作者：孙谋远周淑英厦门大学物理科学与技术学院天文学系厦门361005

超大质量黑洞吸积盘是活动星系核的中心引擎.理解超大质量黑洞吸积盘的结构对认识超大质量黑洞的质量演化、活动星系核的反馈和引力透镜宇宙学等重大天体物理问题有着重要的意义.利用射电干涉技术,天文学家已经能对银河系和M87中心超大... 详细信息

超大质量黑洞吸积盘是活动星系核的中心引擎.理解超大质量黑洞吸积盘的结构对认识超大质量黑洞的质量演化、活动星系核的反馈和引力透镜宇宙学等重大天体物理问题有着重要的意义.利用射电干涉技术,天文学家已经能对银河系和M87中心超大质量黑洞周围的吸积气体进行空间分辨,进而对黑洞“成像”.然而,绝大部分超大质量黑洞吸积盘太小且距离地球过于遥远,无法被现有空间和地面望远镜直接进行空间分辨.天文学家借助时域观测,利用微引力透镜和连续谱反响映射来研究超大质量黑洞吸积盘的结构.上述两种方法给出的超大质量黑洞吸积盘的尺寸都显著大于标准薄盘的预期.这一观测与理论的矛盾被称为“吸积盘尺寸超出”问题.本文从观测和理论的角度,综述“吸积盘尺寸超出”问题研究方面取得的进展、面临的问题以及可能的解决方案.我们认为,只有在正确理解活动星系核光变的物理起源后,天文学家才能正确分辨超大质量黑洞吸积盘的结构.

关键词：超大质量黑洞黑洞吸积活动星系核微引力透镜反响映射

超大质量黑洞吸积盘中的高能中微子辐射研究进展及展望

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科学通报 2024年

作者：王凯华中科技大学物理学院天文学系

活动星系核超大质量黑洞吸积盘中被认为包含着丰富的恒星和致密星以及它们构成的双星系统,其在吸积盘上的演化会产生不同类型的天体物理爆发现象,产生包含引力波、电磁辐射和高能中微子的多信使信号.其中,高能中微子在研究超大质量黑洞... 详细信息

活动星系核超大质量黑洞吸积盘中被认为包含着丰富的恒星和致密星以及它们构成的双星系统,其在吸积盘上的演化会产生不同类型的天体物理爆发现象,产生包含引力波、电磁辐射和高能中微子的多信使信号.其中,高能中微子在研究超大质量黑洞吸积盘中天体物理爆发过程中可以起到重要作用.本文简要综述了近些年来活动星系核超大质量黑洞吸积盘上不同天体物理暂现源爆发过程中的高能中微子辐射研究进展,内容包括吸积盘中双恒星级黑洞并合遗迹黑洞吸积气体物质形成的喷流和外流星风、伽马射线暴和超新星在与盘物质作用过程中的高能中微子生成,并总结了对这些源的多信使探测,最后展望了下一代高能中微子探测器对理解超大质量黑洞吸积盘中天体物理过程的机遇.

关键词：吸积盘超大质量黑洞高能中微子引力波暂现源

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火星弓激波上游高能拾起氧离子实例分析

地球物理学报 2024年第1期67卷 12-20页

作者：雷桓郭建鹏何林峡林海博常克文陈艳北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京102206 北京师范大学天文系行星与空间物理研究团组北京100875

火星外逸层中的氧原子(O)经光致电离、电荷交换或电子碰撞产生氧离子(O^(+)),新生O^(+)随即被太阳风拾起,进而被对流电场加速.这些O^(+)被称为“拾起”O^(+).2018年11月17日08∶54∶00—10∶24∶00 UT期间,火星大气和挥发物演化任务(Mar... 详细信息

火星外逸层中的氧原子(O)经光致电离、电荷交换或电子碰撞产生氧离子(O^(+)),新生O^(+)随即被太阳风拾起,进而被对流电场加速.这些O^(+)被称为“拾起”O^(+).2018年11月17日08∶54∶00—10∶24∶00 UT期间,火星大气和挥发物演化任务(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN,MAVEN)卫星从上游太阳风进入磁鞘中,持续观测到背离太阳运动的高能拾起O^(+)(约30 keV),在相空间呈现为初速度不为零的部分环分布.分析表明:这部分高能O^(+)的初始能量较高,回旋半径较大,位于摆线运动的高能区域,穿越火星弓激波进入磁鞘,离子在该范围内能量变化不显著,只是使得相应环分布在穿越弓激波后发生偏转.这些结果有助于进一步认识火星空间高能拾起O^(+)的产生与运动轨迹.

关键词：火星拾起氧离子 MAVEN

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动力学计算与模拟

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 25-30页

作者：李新征赵瑾孟胜龚新高北京大学物理学院北京100871 中国科学技术大学物理系合肥230026 中国科学院物理研究所北京100190 复旦大学物理学系上海200438

动力学计算与模拟致力于从基本物理定律出发,再现或预测凝聚态系统的时间演化过程.它不仅可以帮助人们在微观层面理解实验中观测到的动力学性质,也可以帮助人们设计具有特殊动力学性质的新型材料.本文以动力学计算与模拟为题,基于“计... 详细信息

动力学计算与模拟致力于从基本物理定律出发,再现或预测凝聚态系统的时间演化过程.它不仅可以帮助人们在微观层面理解实验中观测到的动力学性质,也可以帮助人们设计具有特殊动力学性质的新型材料.本文以动力学计算与模拟为题,基于“计算物理”新学科代码设置时对该研究方向的规划,综述其中相关研究进展,探讨新兴领域,并对其未来发展进行展望.

关键词：计算物理动力学申请代码研究方向国家自然科学基金

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复杂系统与计算统计物理

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 35-44页

作者：徐莉梅金瑜亮孙刚周海军赵鸿马余强北京大学物理学院北京100871 中国科学院理论物理研究所北京100190 北京师范大学物理学系北京100875 厦门大学物理科学与技术学院厦门361005 南京大学物理学院南京210093

用统计物理和计算物理方法研究复杂系统是当前物理科学的重要前沿之一.本文主要针对国家自然科学基金“计算物理”申请代码所覆盖的“复杂系统与计算统计物理”方向的现状和前沿挑战进行简单介绍,探讨新兴领域,并对其未来发展进行展望.

关键词：复杂系统统计物理计算方法无序体系非平衡热力学非线性动力学

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中国大型通用光学望远镜EAST项目

青海科技 2024年

作者：吴学兵江林华邓李才范舟左恒白华张华伟东苏勃彭影杰姜方周李然刘佳叶泉志孙赫王力乐沈雷歌舒琦北京大学物理学院天文学系和科维理天文与天体物理研究所中国科学院国家天文台中国科学院南京天文光学与技术研究所北京大学物理学院理论物理研究所美国马里兰大学天文学系北京大学未来技术学院深圳市东方之眼科技有限责任公司

为迅速缩小中国与外国在光学天文望远镜上的发展差距，北京大学拟与相关单位合作，计划在2024—2030年间逐步建成一台大口径拼接镜面通用型光学望远镜EAST，台址设在青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测基地。项目计划按照成长型分... 详细信息

为迅速缩小中国与外国在光学天文望远镜上的发展差距，北京大学拟与相关单位合作，计划在2024—2030年间逐步建成一台大口径拼接镜面通用型光学望远镜EAST，台址设在青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测基地。项目计划按照成长型分两期建设（主镜口径分别为6 m和8 m），以大幅提高中国光学天文的观测能力，为即将发射的中国空间站工程巡天望远镜CSST和已建成的中国天眼FAST、爱因斯坦探针EP等其他波段望远镜的后续光学观测提供设备支撑，为产出世界一流科学成果提供保障，并为中国未来建设更大口径的地面光学望远镜以及发射大型空间拼接望远镜积累宝贵经验。作为通用光学望远镜，EAST将满足我国天文学家对多样化光学天文观测的迫切需求，在未来几十年从行星到恒星、从星系到宇宙的多领域科学研究中发挥重要作用。

关键词：光学天文测光光谱拼接镜面望远镜