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神奇的双星与变星
2016-3-9 14:43:27本站原创 】 【收藏】 【打印

神奇的双星与变星——记云南天文台钱声帮研究员团组

16-02-29
支教地理吧
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当我们仰望璀璨星空,可以看到一些两两成双、靠的很近的恒星,它们相互环绕转动,天文学上称之为双星。在银河系中,半数以上的恒星都是双星体,只是由于构成双星的两颗恒星相距太近,距离我们又太遥远,所以我们很难把它们分辨出来。夜空中最著名的第一亮星是天狼星,而天狼星就是双星,其中一颗子星质量相当于2.3个太阳,另一颗比太阳略轻。双星之间存在的物理联系,为我们研究恒星的结构、演化提供了特殊的重要信息,比如通过研究双星的绕转轨道,天文学家可以准确测出二个子星的质量。

我们知道,大多数恒星在亮度上几乎都是固定不变的,或很难观测到其显著变化,比如太阳,其亮度在11年的太阳周期中,只有0.1%的微小变化。然而有许多恒星的亮度或其它电磁辐射的确有显著的变化,这就是天文学上所称的变星。目前已发现的变星有2万多颗,其中著名的造父变星新星超新星等都属于变星。

天文学家对双星的物理过程及其结构演化的研究,起步于上世纪五十年代。中国科学院云南天文台则在建台初期的八十年代初,以一米望远镜为主干仪器,开始了大熊W型相接双星及其相关天体进行了系统的观测和研究。特别是近十多年来,在钱声帮研究员的带领下,云南天文台的双星与变星的观测研究取得了丰硕的成果,在国内外重要天文期刊上发表学术论文近300篇;于2007年被英国《自然》杂志社的《自然.中国》杂志(Nature China)列为最新研究亮点;分别于2004年度、2009年度、2010年度和2012年度,四次被评为“中国十大天文进展”;在2010年度更被选为中国基础研究十大进展的30个候选新闻之一;在云南省科学技术奖励中三次荣获自然科学类一等奖。

云南天文台双星与变星的观测研究形成了独具特色的研究方向,研究团队获得云南省和昆明市的科技创新团队称号,团队首席科学家钱声帮研究员是国家科技创新中青年领军人才、云南省首批云岭学者、国家杰出青年基金的获得者和云南省委联系专家,曾获中国科学院首届王宽诚西部学者突出贡献奖和中国科学院优秀导师奖,享受国务院特殊津贴。团队里的中青年学者也迅速成长,其中三人入选云南省中青年学术带头人,二人是中国科学院创新促进会成员,二人次荣获中国科学院院长奖学金特别奖,二人次荣获中国科学院卢嘉锡青年人才奖。

目前,云南天文台双星与变星研究团队领衔建成了全纬度线和全经度线上的国际双星联测网,依托云南天文台的2.4米、1米和60厘米口径望远镜,和最新建成使用的中泰70厘米全自动望远镜,系统开展聚星、星团和河外星系中的密近双星以及处于不同演化阶段的密近双星进行观测,研究探讨各类密近双星的形成、结构和演化进程,寻找和研究恒星系统中的系外行星、褐矮星和黑洞等特殊天体,为恒星结构演化、系外行星的形成、恒星与行星间的相互作用提供丰富的信息。

团队的主要研究方向是:

1.重要演化阶段上晚型潮汐磁锁定双星的观测研究,分析处于不同演化阶段的磁锁定双星样本,寻找潮汐磁锁定双星的伴星天体,研究大熊W型相接双星的伴星环境、活动和演化进程;

2.恒星系统中白矮星、中子星和黑洞侯选体等致密天体的搜寻和研究,尤其是寻找宇宙第一代大质量恒星的演化产物,几百个太阳质量的恒星级中等质量黑洞侯选体,为星系宇宙学和恒星物理的相关研究领域提供丰富的信息;

3.激变双星和X 射线双星等爆发天体的观测和研究,了解这类天体的爆发性质和特征,研究驱动其演化的物理机制;

4.恒星系统中褐矮星和系外行星的搜寻与研究,寻找致密星双星外的褐矮星和地外行星,为恒星结构演化和恒星相互作用提供观测限制;系统寻找和研究GK  M型双星外的褐矮星和系外行星,丰富褐矮星和地外行星形成和演化的信息;同时研究双星条件下的恒星类太阳活动规律及其对系外行星的影响;

5.对聚星、星团和河外星系中的密近双星和脉动变星进行观测和分析,测定这些天体系统的距离,研究不同天体系统环境下双星形成和结构演化的规律;探讨恒星间的相互作用;

6.大质量双星的观测与系统研究,探讨不同演化阶段大质量恒星的星风物质损失和物理机制,研究两子星间的物质交流和大质量双星的结构与演化,寻找大质量双星与γ射线爆前身天体间的可能联系。

 

天文合作之路:

一直以来,云南天文台双星与变星研究团组致力于建立一个国际合作的观测平台,广泛地与泰国、捷克、阿根廷、匈牙利、美国、埃及等国家的天文台联合观测,建立了良好的合作关系。尤其是与泰国的天文合作由来已久,成果突出。

泰国的天文发展非常迅速,是国际天文学会的会员国。这与泰国皇室和政府的大力支持密切相关,使得泰国成为了东盟国家中天文研究最领先的国家。2004年底,泰国成立了“国家天文研究所”,直属于泰国科技部,由三个部分组成,即:泰国科技部天文研究所曼谷行政本部、清迈天文研究总部和国王普密蓬国家天文台。国家天文研究所是泰国最重要的天文机构和部门,负责整个国家的天文发展规划、仪器建设和运行管理以及天文研究和人才培养等。2012年,作为知名天文发烧友的泰国诗琳通公主殿下,亲临了2.4米光学望远镜在国王普密蓬国家天文台的建成仪式。


 泰国诗琳通公主殿下参加泰国2.4米望远镜建成仪式


由于云南天文台和泰国天文研究所是世界上相邻最近的两个天文研究机构,从上世纪90年代起,云南天文台就开始了与泰国的天文合作。尤其是钱声帮研究员带领的双星与变星研究团队与现任泰国国家天文研究所所长Boonrucksar教授带领的团队进行的合作,取得了一系列的合作成果,合作发表了30多篇SCI论文,使中国成为世界上和泰国合作撰写天文研究论文最多的国家。双方的合作得到了国家自然科学基金、泰国研究理事会和中国科学院国际合作重点项目等的支持,承担中泰政府间科技合作联委会第十九次、第二十次和第二十一次会议通过的项目,双方进行了很好的长期交流和互访,举办了多次双边合作研讨会。



中泰双边学术研讨会


云南天文台与泰国国家天文研究所的合作不仅取得了良好的研究成果,同时也增进了相互的信任和友谊,受到了泰国皇室和政府的重视。2007年,在双星与变星研究团队的大力推动下,促成了云南天文台和泰国国家天文研究所在昆明签订了所级合作备忘录,泰国科技部次长和云南科技厅的领导出席并见证了该签字仪式。在备忘录的框架下,2010年11月日至8日,在中国科学院昆明分院王庆礼院长以及云南天文台王建成副台长的陪同下,泰国科技部部长VirachaiVirameteekul博士访问了云南天文台,泰国国家天文研究所所长BoonrucksarSoonthornthum教授、钱声帮研究员以及泰国科技部、泰国清迈大学、泰国纳瑞宣大学的相关科研人员陪同访问。


中国科学院昆明分院院长王庆礼、云南天文台副台长王建成等与泰国科技部Virachai部长一行合影


泰国皇室也非常支持双方的合作。泰国诗琳通公主就是出名的天文爱好者,她早在1995年访问云南时就曾到访云南天文台。20104月,钱声帮研究员陪同诗琳通公主参观云南天文台丽江观测站,并向诗琳通公主陈述了建立中泰联合天文实验室(研究基地)的设想,得到了诗琳通公主的支持。


泰国诗琳通公主殿下在丽江高美古观测站听取钱声帮研究员陈述共建中泰联合天文实验室的设想


为进一步加深双方的合作,搭建可持续的长期稳定合作关系,云南天文台与泰国国家天文研究所还在人才培养以及平台搭建方面不断探索。20098月双方签定了双方的人才培养计划。20133月又达成了共建中泰联合天文研究单元的共识,双方计划依托2.4米望远镜观测平台和小望远镜监测平台开展合作研究与交流,培养中泰双方以及周边地区的青年天文科技人才。20146月,经过充分讨论,双方决定在20141123—1212日在泰国清迈共同举办第36届国际青年天文学家研讨班(IAU, International School for Young Astronomers,简称ISYA 2014),并签署了相关协议。

国际天文学会青年天文学家培训班是由国际天文学会发起,每年举办一次。主要目的是为发展中国家培训青年天文学家,为其提供一个学习和交流的平台,促进青年天文学者的成长,推动发展中国家天文事业的发展。云南天文台和泰国国家天文研究所联合举办的 ISYA 2014主要内容包括一系列的讲座和观测实习,涉及太阳系天体与系外行星、变星与密近双星系统、银河系天文学、星系形成和演化以及宇宙学等天文研究领域。培训班共有来自中国大陆、柬埔寨、马来西亚、印度尼西亚、越南、菲律宾、印度、巴基斯坦、尼泊尔、斯里兰卡、泰国、台湾和香港等东南亚和南亚国家和地区的40名左右青年学者参加。来自中国、美国、法国、比利时、日本、印度、印度尼西亚、台湾和泰国等国家和地区的专家为青年学者们集中授课。通过为期20天的培训,青年学者们不仅获得了知识,而且相互间建立了友好合作关系,为今后区域天文合作研究奠定了基础。



ISYA2014全体学员与部分授课专家的合影


2015年17日,在中国科学院院长白春礼和泰国科技部部长PichetDurongkaveroj见证下,中国科学院云南天文台与泰国国家天文研究所合作协议签字仪式在泰国首都曼谷举行。中国科学院副秘书长谭铁牛、泰国科技部次长和诗琳通公主科学顾问等出席。泰国国家天文研究所所长BoonrucksarSoonthornthum和云南天文台台长韩占文续签了双方的合作备忘录,并与钱声帮研究员一起签订了共建中泰天文联合实验室的协议。泰国科技部、中国科学院、泰国国家天文研究所、中国驻泰使馆、东方科学仪器进出口集团有限公司和云南天文台等机构和单位的30多位相关人员参加了合作协议签订仪式。 



参加仪式主要出席人员合影


2015年初,中国科学院云南天文台的省级国际联合研究中心,即 “中泰天文联合研究中心”正式挂牌,标志着中泰天文合作研究步入一个新的阶段。双方将依托于认定的联合研究中心,在观测研究平台建设、合作观测与研究、双方人才培养和科研团队建设等方面加强合作,逐渐形成具有国际影响力的东南亚天文联合研究中心,为“海上丝绸之路 - 经济带”科技文化交流增添了新的内涵。 



云南省中泰天文联合研究中心挂牌


2015年10月,中国科学院云南天文台和泰国国家天文研究所联合共建的“中泰70公分全自动望远镜”,在云南天文台丽江高美古观测站园区内建成并投入使用。该望远镜为庆祝诗琳通公主殿下的60荣寿而建,其主要科学目标是发挥丽江观测站良好的大气观测条件和地理位置优势,对南天区变源进行长期监测,研究其形成、活动、爆发与演化进程,并以变源天体为探针系统搜寻恒星系统中的黑洞和褐矮星等特殊天体。这台望远镜是中泰天文合作实质性的载体,标志着中泰天文合作迈入一个长期稳定的新阶段。


中泰70公分全自动望远镜


光阴似箭,日月如梭,几代领导者、科学家、以及他们所带领的研究团队,通过不懈的努力和开阔的眼界,使云南天文台的天文观测研究在迅速发展的同时,也默默地影响了周边各国的天文事业发展。真诚的希望,通过这样的国际间合作,天文研究的花朵能迅速开遍云南周边,并早日结出丰硕的果实!


大型天文科普支教活动——天文在云南


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