X射线双星爆发和演化的系统观测研究

The launch of the HXMT marks the era of the availability of X-ray satellite entirely accessible to the Chinese community to study black holes and neutron stars. Based on past research on black hole and neutron star X-ray binaries, we intend to make use of HXMT observations, by either pointings or scans, as well as other X-ray monitors and space or ground facilities, to study the outbursts of transient black holes and neutron stars, X-ray timing and spectral properties, radio jet evolution, including spectral state transitions and the coupling between accretion and jet in X-ray binaries. The goal of the project is to reveal the mechanisms of the outbursts of low mass X-ray binary transients, build up physical picture of spectral state transitions, discover the link between accretion and jet, and probe general relativistic effects and constrain neutron star mass-radius relation, etc.

硬X射线调制望远镜(即“慧眼”)卫星的发射标志着我国天文界同事可以使用我国的X射线空间天文卫星针对黑洞和中子星等致密天体开展X射线观测研究。基于过去多年来我们在黑洞和中子星X射线双星领域打下的研究基础，我们将通过"慧眼”卫星对暂现黑洞和中子星双星爆发和持续对象长期演化的高频次观测和扫描观测，结合国际上X射线全天监视器以及其他空间和地面观测设备的观测，研究黑洞和中子星暂现双星爆发的早期发现和预警、X射线时变、能谱和喷流特征和整体演化、X射线谱态特征和谱态跃迁、吸积和喷流间的耦合等观测课题，揭示小质量X射线双星暂现源的爆发机制、建立X射线双星谱态跃迁的物理图像、发现吸积和喷流的耦合机制、探测和研究广义相对论效应并限制中子星质量-半径关系等。

“X射线双星爆发和演化的系统观测研究”是慧眼卫星空间科学卫星联合基金项目。主要研究内容是通过慧眼卫星和空地多波段监测、机遇和后随观测，研究黑洞和中子星双星爆发和演化中有关致密天体吸积和喷流以及有关相对论效应等天体物理问题。本课题在X射线双星慧眼和多波段观测等领域取得了重要进展，包括：1）通过慧眼卫星覆盖宽X射线波段的观测，确定了黑洞双星MAXI J1820+070中低频准周期振荡信号中康普顿成分和盘反射成分的不同贡献，揭示出该准周期振荡信号在100 keV以上主导的康普顿成分携带准周期振荡信号原初时变信号的本质；2）利用慧眼卫星观测，发现著名黑洞双星天鹅座X-1中新型的X射线准周期振荡信号——该新型准周期振荡信号是至今黑洞软态发现的具有最高能量的低频准周期振荡信号；3）结合慧眼卫星和丽江地面光学望远镜对MAXI J1820+070的准同时观测，我们进一步证明黑洞低频准周期振荡信号在X射线波段和光学波段的频率一致性；4）结合空间X射线和地面射电监测观测，实现了黑洞暂现双星Swift J1842-1124历史上首次射电探测和定位以及X射线和射电波段辐射相关性研究，这也是我国团队首次领导黑洞双星射电辐射的首次探测；5）此外，我们还在中子星天体的中级或超级X射线热核爆、黑洞双星快速多波段快速光变起源以及双星谱态跃迁和演化等方面也取得了瞩目的研究进展。