恒星物理

王晓锋

在过去的十年中，随着大视场光谱巡天望远镜LAMOST、硬X射线调制望远镜HXMT、500米口径球形射电望远镜FAST等一批国家重大科研装备的建成和成功运行，我国在恒星及银河系领域的研究实现了快速发展，实现了观测手段从高能到射电的全波段覆盖，整体研究水平与国际先进水平的快速接近。在此期间，我国恒星物理领域研究人员在 Science 上发表论文2篇，在 Nature 上发表论文8篇，在 Nature 子刊上发表论文近20篇，在专业一流期刊（ ApJ 系列杂志、 A&A 和 MNRAS ）上发表2000余篇文章。恒星物理领域的高被引用文章（>200次）数在国内天文领域中占比较高，在总数16篇中占到其中的8篇（50%）。

利用LAMOST巡天获得了世界上最大的传世恒星光谱库。基于这一光谱数据，得到了大样本恒星年龄及金属丰度的分布规律，得到了一批特殊丰度恒星样本并限制其起源，精确描绘了银盘三维恒星质量分布及银盘不同位置的恒星形成历史，给出了不同年龄星族的银盘径向和垂向金属丰度梯度和分布函数，发现了银河系恒星盘可能具有进动的翘曲结构，发现了银河系内大质量恒星级黑洞候选体。基于LAMOST光谱及Kepler数据，利用星震学首次区分红巨星与红团簇星，发现白矮星内核存在氧元素超丰现象，发现超级耀斑恒星呈现增强的磁活动。同时结合其他巡天数据，发现了银河系恒星晕内扁外圆的结构和速度椭球各向异性，描绘出延伸到100kpc的银河系旋转曲线，给出了太阳邻域的暗物质密度的可靠估计。

“慧眼”硬X射线调制望远镜的建成运行弥补了我国在高能领域观测的短板，显著提升了我国在致密天体领域研究的影响力。基于“慧眼”的观测，获得了中子星、黑洞和伽马射线暴的大量观测数据，产生了一批重要成果：发现了最高能量的中子星基频回旋吸收线，发现了距离黑洞最近的相对论喷流，发现了快速射电暴的第一个X射线对应体，并且证认其来自于银河系内的一颗磁陀星，伽马射线暴探测率国际第二。FAST是国际上单面口径最大的射电望远镜，利用该设备的观测发现了大量的脉冲星，并使得我国在快速射电暴及中性气体的研究位居国际前列。两台设备联合观测成功限制了快速射电暴的磁陀星起源的机制。

除了基于重大设备的研究之外，我国学者利用国内外设备开展了分子云/恒星形成、银河系磁场、银河系旋臂结构、超新星及宇宙学等方向的研究，并在国际上占有一席之地，具体成果包括：完成了银道面偏振巡天，基本厘清了邻近半个银盘的大尺度磁场结构，并首次揭示出银河系晕中的环向磁场结构；精确测量了太阳附近英仙座旋臂的距离，描绘了太阳附近几个kpc范围内的旋臂结构；对北银道面分子云开展了CO及其同位素三条谱线同时巡天，发现了新的银河系旋臂结构；利用多种设备的巡天数据，获取恒星及星际介质的精确消光规律；发现数百颗近邻星系的新爆发超新星，发现Ia型超新星存在两类前身星通道，进一步提高了其宇宙学测距精度。

在理论研究上，发展和完善了描述恒星对流的新模型，解决了一些长期存在的问题；精确确定了一批恒星的内部结构和演化状态，为恒星微观物理过程提供了新约束，在双星物质交换的稳定性判据研究上取得重要进展；在国际上开拓和推广了双星星族合成在星族、星系研究中的应用，利用该方法在特殊恒星（如Ia超新星、热亚矮星、X射线双星等）的研究上取得了重要突破；提出了伽马射线暴的中心能源可能是处于超临界吸积状态的黑洞或高度磁化快速旋转的中子星（毫秒磁星），解释了暴后能源的持续活动性。

未来，随着一批地面及空间观测设备的建成和投入运行，如科大-紫台2.5米巡天望远镜、云大1.6米望远镜、中法SVOM卫星、爱因斯坦探针以及中国空间站的POLAR-2和CSST等，我国有望在恒星物理领域的重大科学问题的研究上取得进一步突破。 XFmp1Hs4rDlcpa8r0woKk6+Aq4UAoRfLPjWRuCTKqCkF0aI97x9gnX3l20+vfrhs