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2017bbin游戏科研進展—亮點工作
2018-05-18 01:45   審覈人:

1、黑洞潮汐撕裂事件紅外迴響研究結碩果

 

我校bbin游戏2017年新進教師竇立明博士及其合作者在極亮紅外星系F01004-2237中探測到顯著的長時標紅外光變,並且成功地解釋爲先前發生的恆星潮汐撕裂事件(TDE)的塵埃再輻射發出的迴響信號。該研究成果以“Discovery of a Mid-infrared Echo from the TDE Candidate in the Nucleus of ULIRG F01004-2237”爲題發表在國際權威雜誌<<天體物理快報>> The Astrophysical Journal Letters)上,第一作者和共同通信作者之一爲我校bbin宝盈竇立明博士,合作者包括中國科學技術大學、加州理工學院和NASA JPL實驗室的學者和研究生。論文近期被美國天文學會刊物研究亮點網站(AAS Nova)選爲研究亮點,以“一顆垂死恆星的回聲”(Echoes from a Dying Star)爲題於531日報道。該網站每週從美國天文學會出版的多個天文刊物中選出不超過5篇論文作爲研究亮點專門撰文予以介紹。

  

       

 

 

1:藝術家想象中的TDE紅外迴響. 超大質量黑洞周圍被塵埃環環繞,當恆星過於靠近黑洞時會被黑洞撕裂瓦解,其周圍塵埃會吸收此過程產生的紫外和光學光子,隨後在紅外波段產生迴響信號.

 

當一個恆星過於靠近超大質量黑洞(約數百萬個太陽質量)時會被黑洞強大的潮汐力撕裂瓦解,同時釋放出巨大的能量,在X-射線,紫外,光學波段產生可持續達數月到數年的明亮閃耀,這種現象被稱爲超大黑洞潮汐撕裂瓦解恆星事件(TDE)。通過探測這些X-射線或紫外/光學閃耀信號,目前發現的此類事件已經有幾十個。

近期在一個極亮紅外星系F010042237中發現的TDE候選體令人困惑:其光學波段的光變衰減信號持續的時間更長,並且在閃耀發生幾年後有再次增強的跡象;此外與其它TDE的寄主星系相反,其恆星形成活動劇烈。竇立明等人檢查了美國NASA的廣域紅外巡天探測器(WISE)關於這個源的中紅外波段數據,發現其紅外光度在光學爆發前後(2010年)處在寧靜狀態,而此後的3-6年間其紅外光度持續增亮,這與之前發現的TDE紅外迴響信號的表現形式有顯著差異.

通過分析研究,他們發現紅外持續增亮現象可以由黑洞周圍3光年左右的塵埃環吸收再輻射的迴響信號來解釋。有趣的是,這一模型也可以同時解釋F010042237的光學光變再次增強的現象——即來自塵埃在光學波段的散射信號。通過這一模型他們還預言了這個源近期可以觀測到的一些現象,如中紅外光度迅速衰減,光學偏振信號等。據悉研究組成員已經申請到多個望遠鏡對這一天體進行後續觀測,上述模型和預言將會在新數據中得到檢驗。

自去年竇立明博士同他人合作首次探測到TDE的紅外迴響信號並且引起廣泛國際關注以來,其團隊一直在深入開展後續工作,此項工作是他們在TDE紅外迴響方面的第三項工作。這項研究得到了國家自然科學基金委、中國科學院等機構的資助。

 

 

 2:極亮紅外星系F01004-2237在發現TDE爆發前後6年光學V和中紅外W1W2各波段的光變。

 

                   

3:左:黑洞周圍的塵埃環,圖中示意給出由於視線方向不同塵埃環上不同部位的紅外再輻射到達觀測者時刻不同,造成如上圖觀測到的光變曲線;右:採用模型可以很好的擬合再現各波段紅外光變曲線。

 

附相關鏈接:

AAS nova的報道:http://aasnova.org/2017/05/31/echoes-from-a-dying-star/

學術論文:http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa7130/meta

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-6  37X/832/2/188/meta

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8205/828/1/L14

NASA的報道:http:/www.nasa.gov/feature/jpl/studies-find-echoes-of-black-holes-eating-stars


 

2bbin游戏研究生髮表的論文入選CTP期刊

2017年度亮點文章

 

2018年伊始,我校bbin游戏研究生譚鴻威、楊錦波在導師張靖儀教授的指導下,在SCI期刊《Communications in Theoretical Physics》(以下簡稱CTP)上發表的論文被該刊選爲2017年度亮點文章,並在英國物理學會(IOP)網站得到了宣傳。這篇題爲“A Modified Thermodynamics Method to Generate Exact Solutions of Einstein Equations”的論文對愛因斯坦場方程精確解的熱力學解法做出了重要的改進,將新方法推廣到整體單極時空後,發現整體單極荷會對該類時空的熱力學提供一個修正。

該文涉及的問題可以追溯到上世紀70年代關於黑洞理論研究的重要發現。長期以來。人們都認爲黑洞是隻會吸收外界物質的天體,內部的物質和信息出不來。1971年貝肯斯坦通過對比黑洞力學與普通熱力學定律,並根據信息論提出了黑洞熱力學。1973年,霍金通過彎曲時空量子場論指出黑洞具有熱輻射,並且嚴格遵循黑體輻射定律。此後,許多物理學家就開始關注起了黑洞熱力學以及引力熱力學相關的研究工作,並取得了可喜的進展。2014年以來,國內學者張宏升等在引力熱力學方面做出了系列工作:他們繞過了愛因斯坦場方程,直接從熱力學定律得出了愛因斯坦場方程的精確解。譚鴻威等人的工作對這一方法做出了重要的改進。該文於201711日發表在CTP期刊上。

CTP是由中國物理學會和中國科學院理論物理研究所共同主辦的英文版SCI核心版學術期刊,是國內物理類權威期刊,主編爲孫昌璞院士。目前該刊的出版發行加入英國物理學會出版集團(IOP)。2017年度亮點文章共有10篇。

 

IOP網站宣傳鏈接(包含全文下載):

http://iopscience.iop.org/journal/0253-6102/page/Highlights-of-2017

 

 

3bbin游戏陳曦教授探測到星際空間最強甲醛分子脈澤輻射

 

近日,bbin游戏陳曦教授與中國科學院上海天文臺的合作者們利用上海天馬65米射電望遠鏡探測到截至目前最強的來自甲醛分子的脈澤輻射,其輻射強度比以前探測到的9個甲醛分子脈澤中最強的(~ 2 Jy;出現在恆星形成區NGC7538)高了一個量級,從而改觀了人們對甲醛脈澤輻射的認識。目前該工作已經發表在天文學國際核心期刊《天體物理雜誌-快報》(2017ApJL851L3)上。 

相比於羥基、甲醇、水、和一氧化硅等分子脈澤在銀河系內恆星形成區或主序後星拱星包層中的廣泛分佈,之前探測到的銀河系內甲醛分子脈澤源只有9個,它們都來自於大質量恆星形成區,輻射頻率在4.83 GHz。由於探測到的甲醛脈澤源數目少,使得甲醛脈澤的搜尋成爲射電天文的一個重要觀測課題。如此低的探測率可能與苛刻的甲醛脈澤激發條件有關,而在恆星形成過程中,滿足激發條件的時標又十分短暫,這都使得甲醛脈澤成爲研究恆星形成過程某一特殊階段的重要工具,因此對甲醛脈澤激發機制的研究十分重要。 

目前關於甲醛脈澤的激發機制仍不清楚。早期研究提出了一些理論模型,如強的緻密HII區射電連續輻射背景可以爲甲醛脈澤抽運提供必要的能量。但觀測表明除了NGC7538中呈現了非常緻密HII區(           ),其它的甲醛脈澤源通常不具有這樣緻密HII區環境,這意味着這種輻射抽運機制很難用於解釋絕大部分甲醛脈澤輻射。另外有研究提出甲醛脈澤可能是由碰撞抽運引起的,即:膨脹HII區與星周星際介質碰撞產生的激波,提供脈澤抽運所需能量。最近陳曦教授及其合作者依據NGC7538中甲醛脈澤的光變特性(如圖1),提出甲醛脈澤是在更快速的激波環境下激發,速度高達80km/s以上(2017MNRAS4664364)。如此高速激波,不可能是由慢速膨脹的HII區引起的,而是更傾向於由快速的大質量恆星噴流引起的,因此甲醛脈澤可能在高速噴流環境下更容易被激發。

                   

1:天馬望遠鏡測得的NGC7538甲醛分子脈澤輻射及光變。左圖:NGC75384.8 GHz甲醛脈澤輻射(上)及14.5 GHz甲醛輻射(下),兩個輻射成分用Comp. I Comp. II標出,紅色線代表對輻射成分的高斯擬合。右圖:NGC75384.8 GHz甲醛脈澤光變曲線,天馬望遠鏡數據對應於最後一個曆元(20164月),其它數據來源於早期發表的文獻。可以看出,兩個脈澤輻射成分遵循相似的光變規律,但Comp. II相比於Comp. I有約14年的延遲,預示高速激波(>80 km/s)正從Comp. IComp. II傳遞。

 

         

2:利用上海天馬望遠鏡在恆星形成區G339.88-1.26探測到的截至目前最強甲醛脈澤。左圖:該源中6.7 GHz甲醇脈澤(上)與甲醛脈澤(下)譜輪廓比較。右圖:天馬望遠鏡OTF成圖觀測結果,藍色實線爲甲醛脈澤輻射,紅色虛線爲甲醛吸收,背景爲WISE 3.4微米(藍色)、4.6微米(綠色)和12微米(紅色)的三色圖。

 

基於此,陳曦教授主導的科學研究小組利用天馬望遠鏡對一些典型的具有高速外流或噴流的大質量恆星形成區開展了甲醛脈澤的搜尋工作。該巡天觀測成功在一個恆星形成區(G339.88-1.26)中探測到了截至目前最強(~19 Jy)的甲醛分子脈澤輻射(如圖2)。陳曦教授指出,由於這個最強的甲醛脈澤的寄主天體的噴流已經處於電離狀態,因而甲醛脈澤很可能是在電離噴流引起的激波環境下被激發的:一方面噴流導致的碰撞激波會引起抽運,另一方面電離環境下的自由-自由連續譜輻射爲脈澤放大提供了更多的背景輸入光子,從而形成如此強的甲醛脈澤輻射。該工作從觀測(20179月)到接收(201711月)發表,歷時不到兩個月,該科學研究的重要性可見一斑。該研究也爲進一步的甲醛脈澤搜尋工作提供了選源依據,即具有電離噴流環境的天體。儘管甲醛脈澤的研究已有近40年,但對它的重新認識卻剛剛開始,陳曦教授主導的科學研究小組正在全力地在此領域開展研究工作,極有可能取得更多新發現。該工作已在中國科學院、上海天文臺等多家網站主頁宣傳報道。

 

文章鏈接:http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aa9b2c

 

 

 

4bbin宝盈研究生在國際頂級期刊《IEEE工業電子》發表文章

 

近日,我校bbin游戏研究生王燕芬在導師楊汝教授的指導下,在分佈式發電系統中功率變換器的非線性現象領域取得重要進展,成功研究了Buck-boost功率變換器中混沌動力學產生的機理。511日,王燕芬同學作爲第一作者的研究成果《Smale horseshoes and symbolic dynamics in buck-boost DC-DC converter》在國際頂級期刊《IEEE Transactions on Industrial Electronics(IEEE工業電子》)發表。

 DC-DC變換器是電力電子調節系統的重要組成部分,用於改變和控制電壓幅值。在電力電子系統中,非線性動力學和混沌的研究在分佈式發電系統的電能質量和穩定性方面變得越來越重要。深入研究電路系統的動態特性及其新的理論分析和控制方法,對於提高系統的工作範圍、穩定性、轉換效率等都具有十分重要的意義。該項研究成果——通過分析雙曲不動點的穩定性,描述了不變流形的幾何結構,並給出了動力學系統解的性質。不動點的穩定和不穩定流形橫截相交形成的Smale馬蹄是全局混沌行爲的本質。數值仿真 證明全局混沌的形成,電路實驗展示局部和全局混沌。只要系統存在一個或多個鞍點,該分析方法可以應用於其他類型的功率轉換器上。

IEEE Transactions on Industrial Electronics》是Wiley-IEEE出版社旗下的國際電力、能源與工業應用領域頂尖期刊之一,主要報道最具創新性的通信網絡與傳播、電子能源與工業應用、信號處理與分析方面研究成果,其SCI(科學引文索引)影響因子爲6.383,是電子電氣界內影響因子最高的高學術質量科技期刊。

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圖:穩定和不穩定流形及相同參數下系統的Poincare截面,實驗得到的局部和全局混沌相圖

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