使用慧眼-HXMT的观测限制致密天体的一些基本参数

We propose to use Insight-HXMT observations to constrain some essential parameters of black hole and neutron star binaries, and explain some observed phenomenon. Using high statistical, pile-up free, broadband observations of Insight-HXMT, we will measure the spin of some black holes, test the truncated disk picture of some black holes in the low/hard state, estimate the inner radius of the accretion disk of neutron star low-mass X-ray binaries and then place observational constraints on the equation of state models of ultradense matter, and study the abnormal broad iron line in a pulsar with a strong magnetic field.

本建议书希望使用慧眼-HXMT的观测数据对致密星体（黑洞和中子星）的一些重要参数作出限制，对一些观测现象做出物理解释。具体为，使用慧眼-HXMT的无pile-up效应的高统计宽能段观测数据，测量黑洞自旋，研究黑洞双星系统低硬态的吸积盘截断问题，测量中子星低质量X射线双星（low-mass X-ray binaries；LMXBs）系统的吸积盘内半径，从而限制超致密物质的物态方程，并研究一个强磁场脉冲星中的铁线异常展宽问题。

慧眼-HXMT卫星具有宽能段、大有效面积、不受pile-up效应影响等特点，使用慧眼-HXMT卫星的观测数据，可以帮助人们深刻理解致密天体（黑洞和中子星）的基本物理性质。在本项目的支持下，我们测量了三个黑洞（候选体）MAXI J1820+070、GRS 1716-249、MAXI J1348-630的自旋；研究了黑洞候选体MAXI J1348-630在硬态的吸积盘内半径问题；测量了两个中子星低质量X射线双星系统GX 3+1、GX 340+0的吸积盘内半径，从而限制了这两个系统的中子星磁场；研究了河内首个极亮X射线源Swift J0243.6+6124的铁线展宽问题，以及其与超爱丁顿吸积的联系。此外，我们还将研究方向扩展到了黑洞和中子星双星的其他方面，包括：研究了黑洞（候选体）MAXI J1820+070、GRS 1915+105、MAXI J1631-479、EXO 1846-031的低频准周期振荡（QPO）现象及物理起源，其中，在MAXI J1820+070里，我们发现了迄今为止能量最高（>200 keV）的低频QPO现象，并发现该高能QPO起源于距离黑洞最近的相对论喷流进动；研究了中子星低质量X射线双星Sco X-1的kHz QPO现象及相关物理性质；研究了黑洞（候选体）MAXI J0637-430、MAXI J1348-630、Swift J1753.5-0127的爆发演化；研究了吸积脉冲星4U 0115+63的异常回旋吸收线问题。基于这些研究成果，我们已在Nature Astronomy, ApJ, MNRAS, JHEAp, RAA等天文学重要期刊上共发表论文 14 篇，其中“慧眼卫星发现黑洞双星系统最高能量的准周期振荡”的工作获得了2020 年度十大天文科技进展。