用I型X射线暴探究热核暴在中子星表面点燃及扩展过程

Thermonuclear (type I) X-ray bursts are due to unstable thermonuclear burning of accreted fuel (H/He) on the surface of neutron stars. Type-I X-ray burst is an important probe of neutron star physics. In this project, we are going to analyze the data before and during the type-I burst in neutron-star X-ray binaries with the Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT). With the large effective area, high time resolution and broad energy coverage of HXMT we will be able to search coherent burst oscillations (BO), and find out the link between the appearance of BO, burst spectral evolution and accretion state，and then investigate the mechanism of BO. We will study the intrinsic relation between mHz QPO and type-I X-ray burst. We are going to establish a thermonuclear flame spreading model on neutron star surface and include the effect of chemical compositions in the atmosphere. It is expected that this model can be used explain the appearance of BO and the relation between BO and burst spectral evolution.

X射线热核暴(I型暴)是指吸积到中子星表面的物质（H/He）由于其不稳定燃烧而产生的热核暴。I型暴是研究中子星物理的重要探针。在本项目中，我们将利用X射线调制望远镜(HXMT)对I型暴和其爆发前的时变信号和能谱特征进行研究。 借助HXMT大有效面积，高时间分辨率和宽能量覆盖范围的特点，我们将搜寻在爆发过程中的暴频震荡(BO)信号、并研究BO产生、爆发能谱演化特性和吸积态之间的关系，并探索BO产生的物理机制；研究毫赫兹准周期震荡（mHz QPO）产生和I型暴之间内在关系。通过在模型中加入中子星表面大气金属丰度，建立核燃烧在中子星表面点燃和扩散的理论模型，以研究BO的产生以及和I型暴能谱演化之间的关系。

X射线热核暴(I型暴)是指吸积到中子星表面的物质（H/He）由于其不稳定燃烧而产生的热核暴。I型暴是研究中子星物理的重要探针。 在本项目中，研究了一个中子星双薪系统中所有多峰结构I型暴， 发现大多数多峰暴出现在双色图中的暂现态， 双峰暴样本中峰值流量比值与暴前光谱热成分的温度是相关的。 这个结果表明暴的双峰结构可能受吸积盘的吸积率增加的影响，或者受中子星温度的影响。利用慧眼卫星对中子星双星4U 1636-53的观测，我们研究了I型暴的爆发性质随能谱演化的特点。我们进一步发现较长的暴具有相近的光变曲线性质。 研究了mHz QPO出现随能态演化规律以及mHz QPO从0.2到5 keV能段内完整的振幅-能量关系，为中子星表面核燃烧的mHz QPO提供了观测上的依据。第一次展示了kHz QPO rms振幅在能量和频率二维图上的演化趋势， 表明kHz QPO的动力学机制和辐射机制应该不同，对后续的kHz QPO机制研究有非常重要价值。我们讨论了造成 kHz QPO 辐射特性的可能机制，并基于 QPO 由热电子康普顿云中的振荡产生的模型，我们认为 kHz QPO 的特性可以限制热力学特性内吸积流。