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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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超致密矮星系的潮汐剥离演化序列

科学通报 2024年第4期69卷 473-475页

作者：王凯翔刘成则北京大学物理学院天文学系北京100871 北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871 上海交通大学物理与天文学院天文学系上海200240 上海交通大学李政道研究所上海200240

长期以来,星系(galaxy)和星团(star cluster)被认为是截然不同的两类天体.星系在暗物质晕中诞生成长,有较为复杂的恒星形成历史,是由大量恒星、气体、尘埃和暗物质等物质组成的天体系统,往往有着庞大的结构.星系的形态也多种多样,包括... 详细信息

长期以来,星系(galaxy)和星团(star cluster)被认为是截然不同的两类天体.星系在暗物质晕中诞生成长,有较为复杂的恒星形成历史,是由大量恒星、气体、尘埃和暗物质等物质组成的天体系统,往往有着庞大的结构.星系的形态也多种多样,包括椭圆星系、旋涡星系、不规则星系等.多个星系通常以星系群和星系团的形式存在,形成宇宙中大尺度结构的同时,也互相影响着各自的演化轨迹.

关键词：大尺度结构旋涡星系不规则星系椭圆星系恒星形成星系群星系团暗物质

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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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等离子体密度对尾场加速中最优束流负载的影响

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北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 183-189页

作者：黄开国安维明北京师范大学天文系北京北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京

探讨了当束团参数固定时,通过改变束团电荷量来改变束流的负载状态以达到最优束流负载条件,以及改变等离子体密度对束流负载特性的影响;通过实验发现,等离子体的入口和出口处均存在逐渐增加或降低的等离子体密度坡,并探究了该密度坡对... 详细信息

探讨了当束团参数固定时,通过改变束团电荷量来改变束流的负载状态以达到最优束流负载条件,以及改变等离子体密度对束流负载特性的影响;通过实验发现,等离子体的入口和出口处均存在逐渐增加或降低的等离子体密度坡,并探究了该密度坡对束团相对能散的影响.利用QuickPIC对粒子的行为及其在等离子体中的演化状态进行了模拟;利用理论分析法对束团状态和相对能散的变化进行了综合分析和论证.结果表明:1)在传播方向上局部微调等离子体密度可降低尾随束团的相对能散;2)密度坡的存在会降低相对能散;3)改变等离子体密度,可实现欠负载、过负载,以及最优束流负载之间的切换,最终能散相较最优束流负载状态下的能散更低.

关键词：等离子体尾场加速最优束流负载密度坡能散粒子网格模拟

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从地震到星震

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第8期54卷 27-48页

作者：路瑞鹏高勇胡岩来小禹李洪波卢吉光邵立晶王平汪卫华王维扬夏铖君胥恒徐仁新徐世庆岳汉赵里郑小平周恩平邹远川北京大学理论与应用地球物理研究所北京100871 北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 湖北第二师范学院天文学研究中心武汉430205 中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院高能物理研究所北京100049 温州大学数理学院温州325035 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 扬州大学引力与宇宙学研究中心扬州225009 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055 华中科技大学物理学院天文系武汉430074 华中师范大学天体物理研究所武汉430079

探索强引力场情形下致密物质的存在形式伴随着人类认识和发展量子论与引力论的历程,也是当今天文学和物理学领域的热点话题.主序恒星耗尽自身核能源后将会残留这类物质构成的致密天体,进而为多信使天文学提供可靠的观测目标.若致密天体... 详细信息

探索强引力场情形下致密物质的存在形式伴随着人类认识和发展量子论与引力论的历程,也是当今天文学和物理学领域的热点话题.主序恒星耗尽自身核能源后将会残留这类物质构成的致密天体,进而为多信使天文学提供可靠的观测目标.若致密天体的质量不够大、自引力不足以强到塌缩成黑洞,则星核所有原子核可能会挤成一团而表现为“巨核”,即观测到的脉冲星.限于低能强相互作用的认识,虽然尚未定论这类极致密物质的本质,但是有明确的观测证据表明丰富的极端天体物理事件(如伽马射线暴、快速射电暴等)跟巨核紧密相关.值得注意的是,脉冲星往往具有固态的组成部分,在内部应力积累达到某个临界值时将会自然地发生星震.这一事件很可能跟地震类似,并诱发天体的剧烈活动.在回顾了致密星的研究历史和争议后,本文简述地震现象,探讨地震与星震的相似性,进而介绍与脉冲星相关的众多观测现象以及星震的理论模型,最后总结并展望相关研究的未来.希望此文能够促进地震学和天体物理学的交叉融合,期待借助于更高精度多信使天文观测最终揭晓巨核的本质,从而加深关于低能强力的理解.

关键词：脉冲星地震星震核物质全球地震

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超亮超新星光变特征和供能机制的统计分析

北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 21-29页

作者：董晓菲刘良端高鹤北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京北京师范大学天文系北京华中师范大学天体物理研究所湖北武汉夸克与轻子物理教育部重点实验室(华中师范大学) 湖北武汉

统计了91颗贫氢超亮超新星的光变特征,并结合3种供能模型进行了蒙特卡罗模拟,以探究实际观测对其能源机制的约束.结果显示:这些超亮超新星在g波段的平均峰值绝对星等为(-21.34±0.8),上升和下降时标分别分布在7~79和14~114 d,并呈现显... 详细信息

统计了91颗贫氢超亮超新星的光变特征,并结合3种供能模型进行了蒙特卡罗模拟,以探究实际观测对其能源机制的约束.结果显示:这些超亮超新星在g波段的平均峰值绝对星等为(-21.34±0.8),上升和下降时标分别分布在7~79和14~114 d,并呈现显著正相关;模拟结果表明磁星和相互作用机制都可能为大部分超亮超新星供能,在相互作用模型中,基于壳层分布假设的模拟结果与观测符合得更好.国内各大巡天项目(如CSST、司天工程)未来将探测到更多高红移超亮超新星,以期为相关科研人员深入了解宇宙中的恒星演化和爆炸过程提供重要数据.

关键词：超新星光变曲线毫秒磁星马尔可夫链蒙特卡罗

星暴矮星系NGC 5253周围的中性氢气体分布

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第2期41卷 188-194页

作者：沃佳怡蔡肇伟左沛陈天禄西藏大学宇宙线教育部重点实验室拉萨850000 西藏大学理学院物理系拉萨850000 中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学天文与空间科学学院北京101408 中国科学院FAST重点实验室北京100101 北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871

中性氢(HI)气体是恒星形成的基本物质,驱动着星系的演化。对于星暴矮星系NGC 5253,过去的研究利用射电干涉阵观测到的HI气体呈不对称分布,向东北方向延伸约7 kpc。这一延展结构可能表明NGC 5253与其附近的旋涡星系M 83之间存在动力学联... 详细信息

中性氢(HI)气体是恒星形成的基本物质,驱动着星系的演化。对于星暴矮星系NGC 5253,过去的研究利用射电干涉阵观测到的HI气体呈不对称分布,向东北方向延伸约7 kpc。这一延展结构可能表明NGC 5253与其附近的旋涡星系M 83之间存在动力学联系。为研究这两个星系之间可能存在的HI气体连接,从绿岸望远镜获得了射电L波段对NGC 5253周围的HI成图数据,探测到NGC 5253和M 83之间可能存在的7个HI气体云团。这些HI气体云团候选体主要分布在东北方向,由NGC 5253延展至距离超过60 kpc外。这些气体云团可能在触发矮星系NGC 5253剧烈的恒星形成活动中发挥重要作用。

关键词：星系相互作用恒星形成中性氢气体 NGC 5253

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天琴座RR型变星的测距应用

科学通报 2024年第21期69卷 3099-3109页

作者：陈孝钿张健星王舒郜心怡邓李才中国科学院国家天文台北京100101 北京师范大学天文与天体物理前沿科学研究所北京102206

从2000年至今,随着大天区时域巡天设备的发展,天琴座RR型变星的数目已由千余颗增加至30万颗.其测距方法也得到了优化,从依赖可见光金属丰度光度关系逐渐转变为红外的周期金属丰度光度关系.得益于大麦哲伦云的几何距离和Gaia视差,天琴座R... 详细信息

从2000年至今,随着大天区时域巡天设备的发展,天琴座RR型变星的数目已由千余颗增加至30万颗.其测距方法也得到了优化,从依赖可见光金属丰度光度关系逐渐转变为红外的周期金属丰度光度关系.得益于大麦哲伦云的几何距离和Gaia视差,天琴座RR型变星的周期金属丰度光度关系的零点得到显著优化.在大样本天琴座RR型变星的基础上,银河系晕、核球、麦哲伦云的结构得到了细化,球状星团和矮星系的距离也得到了准确测量.更重要的是,研究发现了双周期的天琴座RR型变星,这把唯一不受金属丰度影响的量天尺为批量高精度星系测距开辟了道路.鉴于我国在未来5年有多项投入使用的时域巡天设备,例如司天工程、中国空间站巡天望远镜等,本文将总结过去20年中天琴座RR型变星测距应用的进展.

关键词：天琴座RR型变星脉动变星距离测量时域天文标准烛光

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一颗自由进动的磁星

科学通报 2024年第25期69卷 3675-3677页

作者：高勇 Gregory Desvignes 邵立晶 Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute) Max Planck Institute for Radio Astronomy 北京大学科维理天文与天体物理研究所中国科学院国家天文台

磁星是一类具有强磁场和长自转周期的年轻中子星.这些天体极其致密,半径约为12 km,但质量却可达太阳的1～2倍.在已知的30颗磁星中,只有少数会偶尔产生射电辐射.磁星转动时,射电束像灯塔一样扫过天空,天文学家正是从这些规律的脉冲信号...

磁星是一类具有强磁场和长自转周期的年轻中子星.这些天体极其致密,半径约为12 km,但质量却可达太阳的1～2倍.在已知的30颗磁星中,只有少数会偶尔产生射电辐射.磁星转动时,射电束像灯塔一样扫过天空,天文学家正是从这些规律的脉冲信号中探索中子星的奥秘. 2018年末,磁星XTE J1810-197在经历了X射线爆发后再次产生射电辐射,结束了其长达十年的射电静默期.通过长时间、高频次的监测,我们在射电偏振信号中发现射电束相对于地球的倾角发生了显著变化,并且这种变化在几个月内逐渐消失[1].我们认为这种变化是由磁星的自由进动引起的,并提出了衰减的进动模型来解释这一观测现象.这一发现不仅帮助我们更深入地理解了磁星的内部结构和辐射几何,而且很可能排除了自由进动作为重复快速射电暴起源的理论模型.

关键词：