研究方向与项目

High-Energy Astrophysics

高能天体物理

X射线宇宙中的天体等离子体

宇宙中的温热等离子体随处可寻,比如星冕、超新星遗迹、不同质量的黑洞等离子体外流、星系、星系群和星系团周围的热等离子体晕,宇宙纤维网络结构等。X射线波段可以观测到大量的温热等离子体。观测上,以微量能器和光栅为探测器的X射线高分辨能谱是精确测量多样的天体等离子体物理性质的关键。理论上,原子物理数据、等离子体模型和能谱诊断工具的持续发展也必不可缺。

致密天体

通常指黑洞、中子星或白矮星。作为许多最明亮的X射线、伽马射线和射电源,这类天体在高能天体物理研究中占据重要地位。天文系致力于通过多波段观测与理论建模相结合的方式,探究致密天体相关的物理过程。主要研究方向包括:

· 极端爆发现象:研究磁星爆发、千新星、潮汐瓦解事件等瞬变现象及其背后的物理机制。

· 磁星:对磁化程度极强的中子星进行建模,探索其结构、辐射与演化特性。

· 双星演化:研究双星系统中的中子星及其磁化环境,理解双星系统的形成与演化路径。

· 快速射电暴:探究这一新发现的强射电瞬变现象的起源,研究宇宙早期强磁场致密天体的性质,也用它们作为探针研究宇宙演化。


引力波物理

宇宙中致密天体的活动、超新星的爆发、乃至宇宙早期的暴涨和相比等物理过程都能产生其特征引力波辐射。这些辐射很多时候也会被其所处的天体物理环境(包括吸积盘、暗物质、临近星体等)所影响。因此,我们致力于发展理论模型和相应的数据分析工具,试图通过引力波的观测了解波源的基本物理性质、形成机制、分布规律、环境物理等。我们同时也关注那些能从引力波、电磁信号、甚至中微子等多方面进行观测的波源。此类多信使天文研究通过交叉信息比对,往往孕育重大发现机遇。


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宇宙线物理

宇宙线是弥散在宇宙中的高能带电粒子。它们通常产生于诸如爆发性的极端天体物理环境中,粒子能量可以远超地面加速器能获得的最高能量,并且它们对星系乃至星系团的演化有深远的影响。宇宙究竟如何将粒子有效地加速到如此极端的能量?这些高能粒子在星系中如何传播和逃逸?宇宙线对星系的反馈作用背后的微观物理机制又如何?在清华天文系,我们通过第一性原理的数值模拟手段来探究这一系列基础性问题。

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