耀变体高能辐射的红移限制

耀变体甚高能（E100GeV）辐射能谱由于TeV伽玛光子与河外星系背景光光子之间的相互作用而比Fermi-LAT所观测到的伽玛射线能谱更软。基于同步自康普顿模型和河外星系背景光模型,利用高能辐射探测器在GeV和TeV能段对耀变体源3C66A的观测结果,对其红移进行限制。     

耀变体1ES 0229+200的GeV强伽玛射线辐射

利用次级伽玛射线辐射模型解释耀变体1ES 0229+200的GeV强伽玛射线辐射.在该模型中,源内初级光子和源外次级光子都对观测到的高能伽玛射线辐射有贡献.假定一个合适的电子能谱和星际磁场(IGMF),获得了耀变体1ES 0229+200的能谱.研究结果表明:GeV强伽玛射线辐射来源于正负电子对(e±)散射宇宙微波背景(CMB)光子产生的次级伽玛射线.     

Blazars多波段辐射机制研究

基于均匀同步自康普顿模型,用双幂率电子谱分布对Fermi-LAT观测到的有高能辐射的TeV Blazar源Mark 421、3C 273、PKS 2155-304的辐射能谱进行计算,并考虑了河外背景光(EBL)的吸收,对谱形做了修正。计算结果与TeV Blazar源Mark 421、3C 273、PKS 2155-304宁静状态下的多波段准同时性观测结果符合得很好,由此得到TeV Blazar源宁静状态下喷流磁场、多普勒因子,电子数密度等几何参数和物理参数。     

TeV耀变体的高能伽玛射线辐射研究

基于双幂率电子谱,考虑了源内极端相对论性电子的逆康普顿散射过程和源外极端相对论性质子与背景光子相互作用(pγ相互作用)对高能伽玛射线辐射能谱的贡献。结合Fermi-LAT最新的观测结果,假定一个合理的电子谱和质子谱,将模型应用于TeV耀变体PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱。研究结果表明,上述过程能产生PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱,且pγ相互作用产生的次级辐射对高能伽玛射线能谱有明显的贡献。     

伽玛射线暴的高能辐射

伽玛暴是宇宙中最剧烈的恒星级高能爆发现象,一般被认为产生于大质量恒星死亡(一些爆发时标长于2 s的伽玛暴在观测上被证实与一类特殊的超新星成协)或者双致密星(比如双中子星系统)并合(这类并合时标很短,可产生时标短于2 s的伽玛暴).工作在8 ke V–300 Ge V能段的Fermi伽玛射线空间望远镜自2008年升空工作之后,伽玛暴瞬时辐射和高能辐射研究取得了重要进展.本综述将介绍Fermi卫星在过去几年内关于伽玛暴领域的一些重要观测结果,并着重介绍这些观测对探索伽玛暴物理(伽玛暴外流体的光球辐射、磁化、Ge V高能辐射起源),特别是Fermi卫星大面积望远镜(LAT)的高能(100 Me V)辐射观测对限制伽玛暴初始速度/洛伦兹因子,限制宇宙河外背景光模型以及检验光速不变原理等方面的主要研究进展.     

费米耀变体多波段辐射流量相关性研究

收集了818个费米耀变体样本源(包括327个BL Lac天体和491个FRSQs)的射电辐射流量FR、X射线辐射流量FX、γ射线辐射流量Fγ以及相关的物理参量,并根据同步辐射峰值频率νSpeak将样本源分为高同步辐射峰频耀变体(HSP)、中同步辐射峰频耀变体(ISP)和低同步辐射峰频耀变体(LSP)三种类型.分别对HSP、ISP和LSP的射电、X射线和γ射线辐射流量之间的相关性进行统计分析,得到以下结论:(1)对于HSP和ISP,Fγ和FR之间存在显著的线性相关,而对于LSP,Fγ和FR之间仅有低度线性相关;(2)在HSP、ISP和LSP中,Fγ和FX之间均存在低度线性相关性;(3)在HSP中,FR和FX之间存在低度线性相关性,在ISP中,FR和FX之间没有相关性,而在LSP中,FR和FX之间则表现为显著线性相关.上述研究结果与Fan和Dondi利用高能γ射线实验望远镜(EGRET)观测到的数据研究结果一致.另外,上述研究结果表明费米γ射线辐射主要产生于同步自康普顿(SSC)过程.     

宇宙中高能带电粒子的加速

宇宙中高能粒子的起源问题是高能太阳和天体物理的核心问题之一.在剧烈变化的天体物理环境下,背景等离子体中的带电粒子可以被其中的电场加速到很高的能量.根据背景电场和带电粒子相互作用的特征,带电粒子的加速机制可以分为:等离子波和粒子共振相互作用、沿磁力线方向的平行电场加速和磁场不均匀性有关的磁场曲率与梯度加速等.根据粒子加速过程对应的宏观能量释放机制,人们发展了随机粒子加速理论、扩散激波粒子加速理论以及磁重联粒子加速理论等.这些理论都有其各自的假设和特征,在不同的天体物理环境有其相应的应用.与高能天体物理观测的不断进步相结合,通过对高能粒子辐射特征和加速过程的分析,人们可以更好地认识剧烈变化天体物理环境下发生的各种物理过程.     

河外极高能宇宙线的起源

由于大型宇宙线探测器Pierre Auger,Telescope Array等的观测,极高能宇宙线(能量大于1018 e V的宇宙线)的研究取得了很大进展,包括探测到高能能谱变陡,与河外天体源的可能相关性,以及化学成分组成等.然而这些宇宙线的起源天体仍未知.本文将评述河外极高能宇宙线起源的候选天体,包括伽玛射线暴,活动星系核,巨超新星等.同时我们从多信使角度(包括高能中微子,伽玛光子的观测),探讨这些天体是河外极高能宇宙线起源天体的可能性.     

毫秒脉冲星的高能辐射

 根据自恰毫秒脉冲星磁层外隙模型讨论毫秒脉冲星的高能辐射机制.其中X射线由2个热成分和1个幂律成分组成,γ射线由外隙粒子同步-曲率辐射产生.在此基础上,理论计算了11颗X射线波段及其他39颗在射电波段观测到的毫秒脉冲星,所得理论与观测符合较好,表明该模型能较好地解释毫秒脉冲星的高能辐射机制.     

1ES 0229+200的甚高能辐射与河外背景光的相互作用

利用改进的单区轻强子模型计算了BL Lac天体1ES 0229+200的内禀谱,并与三个不同的河外背景光吸收模型重建的内禀谱进行比较,发现部分吸收模型高估了河外背景光对甚高能伽马射线的吸收.     

天山射电实验探测极高能中微子和宇宙线

宇宙中微子正开启一个电磁波观测宇宙之外的全新窗口.然而,传统的中微子探测手段由于造价过高,导致探测器有效面积不足或观测时间有限等问题,不便于进行高能中微子(一般认为能量大于1015 eV为超高能,能量大于1018 eV为极高能)的观测.射电阵列,采用造价低、全天候观测的射电天线,可以建造大面积的观测阵列,达到极高能中微子天文学和极高能宇宙线探测所需的高灵敏度.在科技部国家重点基础研究发展计划项目"宇宙第一缕曙光探测"的资助下,原型阵列TREND(天山射电探测中微子探测器)在2011–2012年的运行过程中取得了重要的成果,仅依靠单极化接收天线阵列,首次证明了不依赖于传统粒子探测器的自触发射电探测方式可以对高能粒子大气簇射进行有效探测.我们计划建造一个巨型天线阵列GRAND,这将是世界上1017 eV以上最灵敏的高能中微子望远镜,可以对高能中微子进行有效的观测.     

M87的TeV辐射光变

2005年第一次在M87中观测到TeV辐射爆发,分析表明TeV爆发的光变时标非常短且相对孤立.M87的喷流的视向倾角较大(～30?),是银河系外观测到的第一个非blazar类TeV源,这暗示着新的产生TeV辐射过程.考虑到TeV源有可能是产生于黑洞吸积盘上的等离子体云团,刚诞生的时候可能围绕中心黑洞作开普勒运动,本文在完全广义相对论框架下计算了这种情况下TeV辐射的光变.模型中不仅考虑了TeV源作开普勒运动的效应,还计算了轨道上不同点发出的TeV光子在到达无穷远处观测者的过程中被来自吸积盘上的软光子吸收的光深差异.计算表明TeV源的光变主要由不同轨道上的TeV光子的光深变化主导,TeV源作开普勒运动的效应基本可以忽略.在TeV源距离黑洞比较近的时候,随着黑洞自旋的增大光深显著减小,在黑洞自旋为零时,光深变化曲线明显不对称,TeV源越靠近黑洞这些效应越显著.     

费米选耀变体序列研究

收集了129个费米选耀变体的多波段准同时性观测数据,利用对数抛物线拟合其能谱分布(SED),获得同步辐射峰值频率(v_s)、同步辐射峰值光度(L_s)及其他相关参数.分析结果表明:L_s与v_s之间有明显的负相关性,支持了耀变体演化遵循从FSRQs到LBLs到HBLs的顺序;星系中心存在小质量黑洞导致L_s-v_s图中呈现低v_s且低L_s的耀变体.     

耀变体喷流高能电子谱的形成机制

研究了耀变体喷流高能电子谱形成机制,从电子演化的输运方程出发,定量地解析了具有幂律形式、双幂律形式、对数抛物线形式、指数高能截断幂律形式的电子谱的形成过程.     

利用最小光变时标与中心黑洞质量估算耀变体的多普勒因子

耀变体的高光度和快速光变表明相对论聚束效应在其辐射中起着重要作用,因此聚束效应所对应的多普勒因子是认识耀变体基本性质的重要参量。多普勒因子与喷流的洛仑兹因子及视角两个量有关,但是这两个量都难以观测。现给出一种新经验公式,通过最小光变时标与中心黑洞质量估算了一个耀变体样本的多普勒因子。     

河外星际尘埃的亚毫米波发射

本文借助于观测到的大、小麦哲伦云的星际尘埃辐射，估计总星系的冷尘埃辐射对微波背景辐射的影响。结果表明：河外星际冷尘埃辐射强度强烈地依赖于宇宙减速因子，在宇宙背景探测者（ＣＯＢＤ）的观测结果的限制下，在合理的光深范围内，宇宙减速因子趋于１。     

1972年8月太阳活动区的米波特征

1972年8月,在日面上出现了一个质子耀斑活动区,北京天文台黑子编号为1972年238号(Mc Math 11976活动区)。在这个活动区过日面期间,产生了一系列大耀斑,其中有四个质子耀斑,分别发生在8月2日、2日、4日和7日,见表1。由于我国所处的地理经度的原因,我国观测到其中的两个质子耀斑。伴随质子耀斑产生了很强的射电爆发。这些质子耀微喷出了大量的高能粒子,发出了强烈的X射线及紫外线等。这些高能粒子辐射和电磁波辐射引起了一系列空间物理和地球物理效应。在近地空间测到了很强的质子流,按斯马     

耀变体喷流多波段辐射性质的研究

收集了252个费米耀变体的观测数据,分别使用二次函数和三次函数拟合源的(准)同时性宽带能谱,发现耀变体(准)同时性数据的完整程度对两种方法的拟合结果有一定的影响.基于二次函数的拟合结果,运用线性回归法分析耀变体峰值参量和谱指数之间的相关性,发现(1)同步峰峰值频率与同步峰峰值光度、逆康普顿峰峰值频率与逆康普顿峰峰值光度之间的序列统计特征只存在于整个样本中,并不存在于平谱射电类星体和蝎虎天体样本;(2)同步峰峰值频率与康普顿主导因子之间的序列统计特征同时存在于耀变体整个样本、单独的平谱射电类星体和蝎虎天体样本;(3)耀变体分群的统计特征消失了.     

气球宇宙线核同位素观测实验

1 引言宇宙线天体物理研究来自宇宙深处的高能粒子,初级宇宙线核成分观测是其中的一个重要课题.初级核成分的观测之所以重要,是因为宇宙线源通过核反应产生大量重核,而在向外传播过程中要与星际物质碰撞产生各种轻核(Li,Be,B 等),测定地球附近的宇宙线核成分,可以帮助人们弄清宇宙线在银河系中的传播机制,弄清宇宙线源内部的核成分和产生机制.芝加哥大学在这一研究领域目前处于领先地位,HEIDI(High Energy Isotope     

LHAASO与宇宙线起源

宇宙线的能谱延展到超过10¹⁵电子伏特(PeV)的能段,这表明银河系中存在超高能的宇宙线加速源.而近期的甚高能伽马射线观测表明,长期以来被认为是主要宇宙线加速源的超新星遗迹很难把宇宙线加速到超高能.因此,寻找超高能(PeV)宇宙线加速源是宇宙线起源研究中的核心问题.其中一个最直接的方法就是寻找加速源附近宇宙线与星际气体相互作用产生的超高能伽马射线辐射.我国的高海拔宇宙线观测站(LHAASO),由于其在超高能伽马射线能段世界领先的灵敏度,成为这一研究的理想工具.LHAASO半阵列建成后一年之内,已经在银盘上观测到了十二个超高能伽马射线源,在这一领域取得了突破性的进展.本文将介绍这些已得到的观测结果,并对LHAASO全阵列建成后可能的新进展进行展望.