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高能时域天文研究团组

http://hetida.pmo.cas.cn

团组介绍: 

    高能时域天文团组成立于2016年初本团组主要为我台的重大突破之一“南极天文台”,以及重要培育领域“高能天体物理”提供理论支撑。团组的发展目标,是进入高能天体物理与时域天文交叉的新领域,做出原创性并具有国际显示度的工作。 

    团组目前有正式成员4名,包括吴雪峰(首席研究员)、祁石(副研究员)、余波(助理研究员)和魏俊杰(助理研究员)。此外,团组目前有1名博士后、5名博士研究生和2名硕士研究生。 

团组首席证件照: 

       

团组首席介绍:  

    吴雪峰,男,197612月出生,江苏太仓人,现为紫金山天文台研究员、博士生导师,紫金山天文台“高能时域天文团组”首席研究员,中国科学技术大学天文与空间科学学院副院长。 

    2000年毕业于南京大学理科强化班(现匡亚明学院),获理学学士学位,2005年毕业于南京大学天文学系(现天文与空间科学学院),获理学博士学位。2006-2011年先后在美国加州理工学院、宾夕法尼亚州立大学和内华达大学拉斯维加斯分校进行访学交流和从事博士后研究。 

    2011年中科院青年创新促进会首届会员。同年入选中科院“百人计划”,2012年获得择优资助(2016年终期评估优秀),并被聘为博士生导师。2013年获得国家自然科学基金委“优秀青年基金”资助。曾获2007年度全国“优博”,2008年国际空间研究委员会“青年学者杰出论文奖”,20092015年度中国“十大天文科技进展”(第一完成人)。2016年入选江苏省第五期“333高层次人才培养工程”第三层次培养对象(中青年学术技术带头人)。 

团组首席研究方向:高能天体物理、时域天文、宇宙学、基本物理假设的天文学检验 

    时域天文,顾名思义,研究的是在人类观测时间内存在变化的天体。近年来,随着各类快速巡天项目的上马,时域天文已成为国际天文学未来10-20年发展的主流。特别是,人类在短时标变源(光变时标短于天的量级)还有非常大的发现空间。这些源多数是高能爆发现象,如新型或者特殊的伽玛射线暴、超新星,也包括以前从未观测到的现象,如快速射电暴是在近10年才发现的,引力波事件的探测更是刚刚揭开帷幕。高能时域天文,概括来讲,就是研究诸如伽玛射线暴、超新星、引力波暴、快速射电暴等等目前在国际上属于研究热点的宇宙高能爆发现象,这些现象都起源于宇宙中恒星级爆发过程,同时与致密星(中子星、黑洞等)密切相关。我们将研究这些天体的物理过程,并利用这些天体作为“标准烛光”和探针,限制宇宙学模型,探索新物理、检验物理学基本原理和假设。 

团组首席研究成果: 

    近10年在“高能时域天文”领域取得了的主要研究结果包括: 

    (1)详细分析得到伽玛暴X射线耀发的晚期内、外激波起源:伽玛暴X射线耀发是美国宇航局Swift卫星的重大发现之一。我们对X射线耀发进行了详细分析及对其动力学模型做出了限制,认为其起源可能是滞后的内激波或者滞后的外激波 (Wu, Dai, Wang, Huang, Feng, & Lu, 2007, AdSpR, 40, 1208),该工作2008年获得国际空间研究委员会(COSPAR)“青年学者杰出论文奖”(Outstanding Paper Award for Young Scientists)。 

  2)提出“超长伽玛暴”的回落吸积模型:2010年以来,美国宇航局Swift卫星发现了几例“超长伽玛暴” Campana et al.2011, NatureThone et al. 2012,NatureLevan et al., 2014,ApJ),其爆发时间长达几万秒甚至天的量级,是最近几年伽玛暴研究领域的热点话题之一。我们提出回落吸积(大质量恒星死亡时物质抛射然后回落到中心黑洞)和黑洞-吸积盘磁过程(Blandford-Znajek机制),并成功解释了超长伽玛暴GRB 121027A的长时间X 射线明亮辐射(Wu, Hou & Lei,2013,ApJ,767,L36)。 

  3)提出引力波电磁对应体新模型:领导提出了双中子星并合产生引力波事件的电磁对应体新模型(Gao, Ding, Wu*, Zhang, & Dai, ApJ, 771, 86),以及利用新模型解释观测(Wu et al., 2014, ApJL, 781, L10)。这方面的工作被Annual Reviews of Astronomy & Astrophysics以及国际LIGO引力波探测合作组关注和引用。 

  4)狭义相对论洛伦兹不变性检验:最先在Fermi卫星科学合作组提出利用Fermi发现的高能暴GRB 080916CGeV光子和MeV光子到达地球的时间差对量子引力效应造成的洛伦兹不变性破坏进行限制(Abdo, A.A., et al., 2009, Science),随后参与了利用GRB 090510进行的类似限制(Abdo, A.A., et al.,2009, Nature),这些结果排除了洛伦兹不变性线性破坏的可能性,验证了爱因斯坦狭义相对论基本假设的正确性。更进一步,利用迄今为止唯一一个能谱时延数据丰富、存在从正延迟转变到负延迟特征的伽玛暴GRB 160625B,对洛伦兹不变性破缺作出了强有力的保守限制(Wei, Zhang, Shao, Wu*, & Meszaros, 2017, ApJL)。 

  5)高精度检验广义相对论弱等效原理:领导国际团队,利用快速射电暴、引力波暴等天文学观测,开展银河系版的“比萨斜塔实验”,对爱因斯坦广义相对论基石之一的弱等效原理进行了系列的高精度检验(Wei, Gao, Wu*, & Meszaros, 2015, PRL, 115, 261101Wu et al., 2016, PRD, 94, 024061;等等)。国际物理网站Phys.org评价PRL工作为:“这是在爱因斯坦等效原理公式化100周年对他的重要致敬”,该成果也入选2015年度中国“十大天文科技进展”。英国New Scientist杂志关注PRD工作,在国际LIGO组公布直接探测到引力波的一周后即2016218日的Daily NewsFour big cosmology secrets gravitational waves could uncover”,把“等效原理”列入引力波能揭开的宇宙学4大谜团之一。 

  6)高精度检验狭义相对论光子零静止质量假设:领导国际团队,利用快速射电暴观测对光子零静止质量假设进行了高精度检验,比国际同类方法限制结果提高了3个量级(Wu et al., 2016, ApJL, 822, L15)。美国天文学会“新星”网站AAS Nova 201666日的“研究亮点”以题为“Testing Our Fundamental Assumptions”宣传报道我们关于检验基本假设的工作。 

团组首席发表论文情况: 

    吴雪峰研究员自2003年以来在ApJMNRASPRLNatureScience等国际学术期刊上发表130余篇论文(含110多篇SCI论文),总引用4200多篇次,详见: 

  http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-abs_connect?library&libname=Refereed+Paper&libid=533a5a4c81 (哈佛大学史密松天文台-NASA天体物理数据系统ADS) 

  http://www.researcherid.com/rid/G-5316-2015 (Web of Science ResearchID) 

  http://scholar.google.com/citations?user=AAOcDsYAAAAJ&hl=zh-CN (Google Scholar) 

团组首席主持和参加基金项目情况: 

    近5年来,吴雪峰主持国家自然科学基金“优青”、“面上”项目,中科院“百人计划”、“前沿科学重点研究项目”(拔尖青年科学家)、战略性“先导B”课题、“青促会”(包括优秀会员后继资助),江苏省自然科学基金“面上”项目。此外,还参与了2项国家科技部“973项目”(南极天文973、伽玛暴973)、1项国家自然科学基金“重点项目”(双中子星并合的相关物理研究)和1项中科院战略性“先导B”(多波段引力波宇宙研究) 

    吴雪峰是中国-澳大利亚南极天文合作的中方负责人之一。曾为NASA Swift卫星和 Fermi卫星科学组成员,目前是在研或预研的中法伽玛暴卫星SVOM(科学书第一稿主要完成人之一)、伽玛暴偏振探测器“天极”(POLAR)、爱因斯坦探针X射线卫星(Einstein Probe,河外科学组组长)、中国12米望远镜(LOT)、X射线时变与偏振卫星(eXTP)、高海拔宇宙线观测站(LHAASO)、紫台大视场巡天望远镜(WFST)、高能宇宙辐射探测器(HERD)、X射线成像偏振探测器(XIPE)、国际三十米望远镜(TMT)、PANGU等项目的科学组或子科学组成员。  

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