恒星级致密天体物理研究

建议开展包括黑洞和中子星X射线双星、伽玛暴、磁中子星等恒星级致密天体的观测、数据分析和理论研究。主要研究内容和目标包括：利用国际空间天文卫星的存档数据和通过竞争获取的数据，结合我国空间天文卫星和观测设备将要获取的数据，取得科学产出的最大化；综合和统一研究几类不同的致密天体中共同的物理过程，尤其是通过比较中子星和黑洞双星的共同和不同观测特征，理解冕的形成、吸积盘的演化和致密天体的物理性质和本质；研究伽玛暴的多波段观测的能谱和时变性质，测量伽玛暴的偏振，理解伽玛暴的中心发动机和喷流性质；研究磁中子星和普通中子星的性质，尤其是磁场的产生和长期演化、年轻中子星的星风和周围环境的作用机制等；通过测量双星系统吸积盘风的吸收线的多普勒移动随轨道运动的调制测量致密天体质量；采用观测者坐标系计算物质塌缩形成黑洞的过程的度规的全局解，理解物理宇宙中物质如何塌缩形成黑洞、黑洞如何增长和度规奇异性等基础问题。

不同质量的恒星在耗尽其热核能源后，最终可能会塌缩成为性质完全不同的致密天体，如白矮星、中子星和黑洞等；这些都统称为恒星级致密天体。本项目就是对包括黑洞和中子星X射线双星、脉冲星、磁星等在内的恒星级致密天体进行观测、数据分析和理论研究。项目主要研究内容为（1）黑洞和中子星X射线双星：以X射线暴为探针研究了中子星的吸积物理，特别是中子星热核暴和吸积盘冕的关系；通过研究γ射线双星的高能辐射特性推断其致密星本质，并建立了筛选γ射线双星候选体的标准流程。（2）磁星和脉冲星：构建了磁场演化模型并将其应用到一个脉冲星的观测数据上；利用脉冲星计时给出了对引力波单源的强度限制，并提出一种探测“超Nyquist 频率引力波”的新方法。（3）吸积双星中致密天体质量测量和黑洞形成基础理论：通过研究吸积盘风吸收线的多普勒运动测量了吸积X射线双星中的黑洞质量；研究了“冻结星”问题并用其解释GW 150914类双黑洞并合事件。这些研究成果不仅加深了我们对恒星级致密天体的理解，也为HXMT和eXTP等一系列空间天文项目奠定了理论基础。同时，相关研究成果也及时应用到了国内外天体物理前沿问题，如脉冲星导航和引力波探测等中。