黑洞X射线双星中的高能粒子加速及偏振辐射特性

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11703020
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1503.恒星晚期演化及爆发、致密天体及其相关高能过程
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

A black hole X-ray binary is a product of the evolution in the late of the high-mass stellar binary system, which is one of celestial systems with high-energy activities at the stellar level. This class system, which consists of a central black hole, an accretion disk around the black hole, jets and a companion star, has become an important frontier in the current research on astrophysics. By establishing the theoretical model, using analytical methods and especially numerical simulations, and combing with observational data, we plan to study their high-energy physical processes. The research content includes the acceleration theory of energetic particles, its application to black hole X-ray binaries and polarization analysis methods, that is, the process of energy dissipation of both the stochastic particle acceleration and diffusion shock wave, the influence of both radiation fields and magnetohydrodynamic (MHD) turbulence on magnetic reconnection processes, studies of the characteristics of multi-frequency polarization radiation, and an application of the polarization analysis technology of synchrotron fluctuations. Based on the fundamental physical theories of first principles, we are committed to establish a self-consistent polarized radiation jet model in order to explain important observations, determine what dominant acceleration mechanism of particles is, and constrain the origin of non-thermal high-energy particles and multiband radiation. Furthermore, through the applications of the polarization frequency analysis and polarization spatial analysis technologies, we also try to understand the fundamental properties of the MHD turbulence presented in black hole X-ray binaries. The implementation of this project will help us to reveal various physical processes around a stellar-mass black hole,and will provide a certain enlightenment function for using relevant knowledge to study other astrophysical problems, such as high-energy cosmic rays and AGNs.
黑洞X射线双星是由中央黑洞、环绕黑洞的吸积盘、喷流及伴星等构成的双星系统,是恒星层次上呈现高能活动现象的天体系统之一,是当今天体物理学研究的一个重要前沿领域。本项目计划通过理论模型构建,解析尤其是数值模拟结合相关观测数据,研究这类天体系统中发生的高能物理过程。内容包括随机粒子及扩散激波加速、辐射磁重联及湍流磁重联加速过程、多频偏振辐射特性的研究、同步波动偏振分析技术的应用。本项目计划: ① 建立自洽的偏振辐射模型,致力于多波段辐射起源及起主导作用的粒子加速机制的确定;② 研究磁流体力学湍流及辐射场对该类天体中发生的磁重联过程的影响;③ 通过偏振频率分析及偏振空间分析技术的应用,揭示磁流体力学湍流的基本性质。本项目的实施将有助于揭示恒星级黑洞周围发生的各种高能物理过程,并对我们运用这些知识研究其他相关天体物理问题如高能宇宙线、活动星系核等有重要帮助。

结项摘要

X射线双星是具有高能活动现象的天体物理系统之一,是现代天体物理学研究的一个重要前沿领域。该类天体的辐射波段涉及范围较广,从射电波段到高能伽玛射线波段,因此研究粒子的加速和湍流磁场的性质可以更好地理解其多波段辐射过程。.本项目针对湍流磁场对X射线双星高能活动的重要性,开展了X射线双星中粒子加速机制和MHD湍流性质的相关研究工作。项目组利用模拟湍流磁场的数据立方体,主要通过同步辐射涨落理论研究磁流体动力学湍流的基本性质以及测量磁场的方向。项目实施主要取得了以下研究成果:(1)通过模拟真实的天体物理环境,成功地恢复了磁流体动力学湍流的功率谱;(2)利用四极比模的统计方法,从观测的角度研究了磁流体湍流以及其三种基本模的各向异性,得到的结果与早期研究得到的结论一致;(3)利用同步辐射梯度技术,可以很好地测量低频强法拉第旋转情况下的磁场方向,这相对于传统的同步偏振辐射强度技术是一个很大的突破;(4)利用同步辐射的高级诊断量的梯度技术也可以很好的恢复湍流磁场的方向,且在低频强法拉第旋转情况下也是适用的;(5)测量湍流磁场的几种统计技术的协同作用,可以提高磁场方向测量的稳健性;(6)发现湍流磁场有有效促进X射线喷流中粒子的加速和主导被加速粒子能谱的分布特征。.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Studying the Anisotropy of Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence by Synchrotron Polarization Intensity
利用同步加速器偏振强度研究可压缩磁流体动力湍流的各向异性
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ab6a1a
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    The Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Ru-Yue;Zhang Jian-Fu;Xiang Fu-Yuan
  • 通讯作者:
    Xiang Fu-Yuan
Studying the Local Magnetic Field and Anisotropy of Magnetic Turbulence by Synchrotron Polarization Derivative
用同步加速器偏振导数研究局部磁场和磁湍流的各向异性
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ab88ac
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    The Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Jian-Fu;Hu Ke;Cho Jungyeon;Lazarian Alex
  • 通讯作者:
    Lazarian Alex
Spectral Properties of Magnetohydrodynamic Turbulence Revealed by Polarization Synchrotron Emission with Faraday Rotation
法拉第旋转偏振同步加速器发射揭示的磁流体动力湍流的光谱特性
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/aad182
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhang Jian Fu;Lazarian Alex;Xiang Fu Yuan
  • 通讯作者:
    Xiang Fu Yuan
Ionization state of the accretion disc in the neutron star low-mass X-ray binary 4U 1728-34
中子星低质量X射线双星4U 1728-34中吸积盘的电离状态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Lyu Ming;Méndez Mariano;Zhang Jian-Fu;Xiang Fu-Yuan
  • 通讯作者:
    Xiang Fu-Yuan
Tracing magnetic fields by the synergies of synchrotron emission gradients
通过同步加速器发射梯度的协同作用追踪磁场
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ab4b4a
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    The Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Jian-Fu;Liu Qian;Lazarian Alex
  • 通讯作者:
    Lazarian Alex

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其他文献

植物种子休眠分子机制研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    牛雨晴;许惠滨;张雨潇;连玲;蒋家焕;将敏榕;谢鸿光;朱永生;蔡秋华;谢华安;张建福
  • 通讯作者:
    张建福
杂交水稻恢复系福恢7185 Os SDR1基因的克隆与序列分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    福建农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许惠滨;徐倩;连玲;朱永生;蒋家焕;谢鸿光;罗曦;江敏榕;郑燕梅;谢华安;张建福
  • 通讯作者:
    张建福
基于微通道板的中子探测器γ射线灵敏度
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    强激光与粒子束
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小东;欧阳晓平;张建福
  • 通讯作者:
    张建福
裂变中子辐射场反冲质子探测系统的优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    现代应用物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张显鹏;张忠兵;陈亮;张建福
  • 通讯作者:
    张建福
水稻种子活力和耐储性研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    福建农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刁丽荣;魏毅东;魏林艳;蔡秋华;谢华安;张建福
  • 通讯作者:
    张建福

其他文献

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张建福的其他基金

同步涨落梯度揭密磁流体动力学湍流三维磁场结构
  • 批准号:
    11973035
  • 批准年份:
    2019
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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