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

通常指含有黑洞、中子星或白矮星的天体。天文观察发现的最亮的X射线或伽马射线源都属于这类天体，因此是高能天体物理非常重要的研究对象。本团队主要聚焦于黑洞天体，包括含恒星质量黑洞的X射线双星、X射线暂现源（伽马暴、潮汐瓦解事件等）及含超大质量黑洞的活动星系核。这些天体通过吸积来自伴星或黑洞周边的·物质而释放势能，为辐射提供了能源。在某些系统中，高度准直的喷流可以被观测到（尤其在射电波段），很可能源于以相对论速度运动的带电粒子。我们通过多波段观测研究吸积和粒子加速物理，以及黑洞附近的广义相对论效应。

超临界吸积

吸积是宇宙中的重要能量来源。辐射压对引力的反馈会导致吸积产生的辐射光度有个理论上限，即爱丁顿极限。当吸积率超过临界值后，会发生什么物理过程？因为涉及辐射磁流体过程，解析解变得十分困难，这一课题成为天体物理中的难题。结合理论分析、数值模拟和观测数据，我们希望理解超临界吸积下的物理过程：吸积是如何进行的，外流是如何形成的，对环境有什么反馈？目前，通过对近邻星系中一些候选源的分析，我们已经发现了超临界吸积驱动大质量星风的证据，未来将努力建立了理论模型并结合3维RMHD数值模拟以进一步理解其中的物理过程。

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。