X射线双星的高能辐射研究

The project will be focused on the three basic elements of X-ray binary system(XRB): disk/corona/jet, with the emphasis on the research of the corona property. The research will be carried out with a novel method of taking type-I X-ray burst as a unique probe to study the corona, and its correlation with the disk and the jet. By taking this novel method, it hopefully will lead to new clues in understanding the disk corona and jet, and is helpful for solving problems on the two types gamma-ray XRB, which is a current frontier hot spot. One of the key issues is about understanding the conditions under which the gamma-ray XRB system can form a disk/corona/jet structure. Therefore, gamma-ray XRB will be another research target of this project accordingly. For the observations, in 2015 the first Chinese HXMT will be launched, which works at hard X-ray with the largest detection area and provides us the most state-of-the-art data. We plan to work on the HXMT data and as well the data from other missions like Fermi, aiming at carrying out this project in a rather broad wavelength. This project is expected to provide clues necessary for resolving the basic problems of XRB domain, like the corona property and gamma-ray XRB emission mechanism, via being carried out with both the new probe and the new data.

课题的主要研究对象是X射线双星吸积的三个基本要素：盘、冕和喷流，特别是将重点开展对于冕的性质研究。我们将采用中子星表面的I 型X射线暴这样的经典标准烛光作为探针来研究冕的性质，以及冕和盘、喷流的相互关系。采用这种新的方法开展研究，有望给出有关吸积盘、冕和喷流观测的新结果，并将有助于研究两类伽玛射线XRB这一前沿热点：该领域的一个关键问题就是有关两类伽玛射线XRB吸积形成盘冕和喷流需要的条件，因此，伽玛射线XRB的观测积累和辐射机制研究也相应成为本课题的另一个研究重点。从观测上来看，我国的HXMT将在2015年升空，它具备世界最大的硬X探测面积以及最新的一手观测数据，通过结合其他卫星例如Fermi的数据，观测数据可以覆盖从硬X射线波段到伽玛射线波段的较宽能段。本课题通过采用新研究思路和分析新观测数据展开研究，预期为XRB领域中诸如冕的性质和伽玛射线XRB辐射机制等基本问题的解决提供新线索。

课题主要利用国内外天文卫星在X到伽玛的宽波段研究两个方面的内容：热核暴探针研究以及致密天体（伽玛射线XRB磁星，中子星，毫秒脉冲星等）的高能辐射研究。研究按照课题的计划开展，项目总文章产出25篇。培养了博士生２名，其中一人获得国家奖学金、科学院院长特别奖以及科学院优秀博士论文奖，项目负责人两次获得科学院优秀导师奖。另外一人是慧眼-HXMT项目的骨干。该课题共获得国内外5个天文卫星的多次观测提案，总曝光超过一百万秒。课题成果主要为：热核暴探针方面发表了5篇论文，我们积累得到热核暴探针的样本7个，其中针对暴源GS 1826-238的研究发现，可以统一的采用暴软X光子冷却热冕的物理图像来进行解释，并以此对热冕在暴期间的参数进行了限制。组建的ISSI-BJ热核暴探针研究团队发表了有关热核暴探针热点领域研究的综述文章。得到了慧眼-HXMT观测单个热核暴对冕冷却的结果，并在海外核心期刊发表了慧眼-HXMT的第一篇文章。在致密天体高能辐射研究方面，发表了14篇论文，给出了脉冲星的含时非热辐射模型，结果发表在Nature Astronomy，利用该模型寻找并得到非热的X射线脉冲星3个，将伽玛射线脉冲星中的X射线脉冲星样本数量提高了近40%。欧洲宇航局对这一成果进行了专题报道，并被多家媒体转载。