Research interests and Projects
射电天文
Radio Astronomy
射电天文学是天体物理研究的一个重要分支，它通过分析来自宇宙的无线电波来探索星系、恒星、星际介质、致密天体、黑洞等天体的物理特性，帮助我们理解宇宙的演化、星系的形成、恒星的生命周期以及暗物质和暗能量的性质等重要问题。清华大学天文系在射电天文方向上，开展了以下几个方面的科学研究：星际介质演化及恒星形成、脉冲星与快速射电暴、新型超大视场动态宇宙探测概念“宇宙触角”、多种射电暂现源等。这些工作充分利用国内外最先进的观测设备，如中国天眼FAST、ALMA 、CHIME、JWST、GBT等开展星际磁场、快速射电暴起源等最前沿的科学研究。天文系积极开展国际合作，深入领导和参与了众多的国内外大型巡天项目（如FAST优先重大项目“多科学同时巡天CRAFTS”、FAST优先重大项目“快速射电暴巡天”等）。同时，清华天文系致力于射电天文技术的创新与研发，与计算及人工智能优势单位携手打造新一代数字相场望远镜。
星际介质演化及恒星形成
恒星形成是宇宙中可见结构形成的关键过程，涉及分子云中气体和尘埃的聚集、物质吸积、多尺度引力塌缩等多个环节。在恒星形成的各个阶段，湍流、引力、磁场等物理因素扮演着什么样的角色？作为星际介质中最多的气体，氢原子到氢分子的是如何转化的？星际湍流的能量耗散过程是如何实现？原恒星的外向流以及年轻恒星的反馈又是如何影响星际介质中的能量平衡？在清华天文系我们围绕FAST、JWST、ALMA等世界先进望远镜的综合利用，发展包括中性氢窄线自吸收（HINSA）、云核速度弥散（CVD）、谱线塞曼效应等观测、分析手段，研究分子云形成时标、探究星际湍流起源、精确测量星际磁场，构建更为完整的星际介质演化及恒星形成的物理图像。
脉冲星、快速射电暴及宇宙暂现源
脉冲星和快速射电暴作为极端的天体物理现象，对于研究极端物理条件下的物质状态和基本物理规律具有重要意义。其中快速射电暴是来自宇宙学距离的毫秒级射电爆发，作为动态宇宙的研究前沿，其物理起源等本质问题亟待解决。快速射电暴显示出非常多样的宿主星系特征，它为我们研究各种环境下致密天体的形成和演化、乃至发展宇宙学新工具另辟新径。未来五年，加拿大CHIME outrigger预计定位数千快速射电暴到毫角秒量级；未来十年，美国DSA2000将探测定位数以万计的快速射电暴到角秒量级，FAST将对活跃源进行跟踪。中国刚刚建成的DART阵列目前是世界上300MHz频段成像质量最好的望远镜，已经开始产生重要发现。清华大学天文系在脉冲星和快速射电暴的研究中，利用FAST等望远镜探索宇宙暂现源，揭示其辐射机制、环境特性、偏振演化等关键特征。通过多波段测量和大样本数据统计，尝试构快速射电暴统一模型，解决快速射电暴起源问题，进而揭示动态宇宙的底层物理规律。
“宇宙触角”新型探测概念
量子化是宇宙的基本特征。测不准原理展示了物理过程在时间、能量域上的必然关联。动态宇宙在极短时标所能达到的最大能量，形成了人类探索动态宇宙的“时间前沿”。我们需要极其快速的时间采样和广阔的观测视场，并保留宇宙电磁场的全部信息。目前常规的快速射电暴搜索只能做到毫秒至微妙时间尺度，亚微秒至纳秒时间尺度上还有待探索。超短脉冲现象等极端瞬变的天体辐射正等待大规模巡天的搜寻。对宇宙信号的高时间采样率、高频率分辨率的收集，以及高效地全天扫描，将大大提高捕捉瞬变现象的概率。这也同时意味着海量数据的产生。宇宙触角项目将通过研发和建造新一代数字相场望远镜，融合前沿的计算、AI、电子学、传输、时间基准等技术，实现大视场、高时频的宇宙“录像”，提升我们动态宇宙的感知能力。