天體物理系統的引力塌縮、激波與外流的研究

《天體物理系統的引力塌縮、激波與外流的研究》是依託清華大學，由樓宇慶擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：天體物理系統的引力塌縮、激波與外流的研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：樓宇慶
• 項目類別：面上項目

項目摘要

在堅實廣泛的物理研究結果基礎上，我們將有步驟、分階段、由易到難地分析研究磁化的、廣義多方的、複合雙分量流體的引力坍縮、膨脹外流、空穴擴張、激波傳播和輻射轉移過程並套用理論模型結果合理解釋相關天體物理觀測現象；除動力學和能量效應外，磁場與相對論電子作用產生同步射電輻射；高溫氣體通過熱韌制輻射釋放X射線；綜合若干效應產生動力學星雲中各種分子譜線線型；分子星雲中的塵埃可產生消光效應和（亞）毫米波連續譜輻射。這些分析結果與觀測數據比較擬合將為理解分子星雲中原恆星形成、恆星核塌縮及反彈激波、塌縮核擾動穩定性和運動速度、緻密天體強磁場、和一類伽馬射線暴的可能成因提供合理物理解釋、偵測基礎和可被檢測的預言，並為相應天體系統建立相關物理模型和進一步數值模擬奠定必要解析基礎。我們的研究方式涉及開拓基本物理模型構造、解析漸近分析、與多方面觀測數據直接擬合來限定動力學模型參數選擇和數值模擬探討模型過渡演化行為。

結題摘要

在堅實廣泛的物理研究結果基礎上，我們已經有步驟、分階段地分析研究磁化的、廣義多方的流體的引力坍縮、膨脹外流、空穴擴張、激波傳播和輻射轉移等部分相關過程並套用理論模型結果合理解釋或預言相關天體物理觀測現象；除動力學和能量效應外，磁場與相對論電子作用產生同步射電輻射；高溫氣體通過熱韌制輻射釋放X射線；綜合若干效應,可產生動力學分子雲中各種分子譜線線型；分子星雲中的塵埃可產生消光效應和（亞）毫米波連續譜輻射。這些分析結果與觀測數據比較擬合為理解分子星雲中原恆星形成、恆星核塌縮及反彈激波、塌縮核擾動穩定性和運動速度、緻密天體強磁場、和一類伽馬射線暴的可能成因提供合理物理解釋、偵測基礎和可被檢測的預言。我們近幾年來發展的原恆星形成動力學模型為同時定量擬合各種分子譜線線型（特別是紅高藍低線型）、毫米波連續譜和塵埃消光效應奠定了重要的理論和觀測基礎。我們成功構造了有自引力情況下等溫氣體中的新型激波匯聚解(Guderley類型)，還開拓了塌縮穩定性和三維擾動模式研究。我們探討了球狀星團中形成中等質量黑洞的可能性及相關性質。在Paczynski-Wiita引力近似下，我們探討了宇宙中形成百億到萬億太陽質量的超級質量黑洞（HMBH）的可能性。基於烏魯木齊25米望遠鏡多年觀測並綜合相關衛星數據，我們觀測到木星內輻射帶在十幾到幾十分鐘時間尺度上的射電流量變化及其與高速太陽風的相關性。我們結合半解析分析和數值模擬，發現在同樣邊界條件約束下二維非線性無力磁場和磁流體場解的不唯一性；這對太陽/恆星/磁星磁場外推和自然選擇提出了新的挑戰性問題。通過多年長期實驗合作，我們開展了西藏羊八井高能宇宙射線的研究。我們的研究方式涉及開拓基本物理模型構造、解析漸近分析、與多方面觀測數據直接擬合來限定動力學模型參數選擇和數值模擬探討模型過渡演化行為。我們多方位開拓了國內外中長期實質性的合作研究課題。十多年來，我們在清華培養訓練的人員已經在國際上嶄露頭角、顯現出實力並贏得了學術聲譽。