高能時域天文研究團組

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高能時域天文研究團組成立於2016年初。本團組主要為我台的重大突破之一「南極天文台」，以及重要培育領域「高能天體物理」提供理論支撐。團組的發展目標，是進入高能天體物理與時域天文交叉的新領域，做出原創性並具有國際顯示度的工作。

團組目前有正式成員4名，包括吳雪峰（首席研究員）和魏俊傑（助理研究員）等。此外，團組目前有1名博士後、5名博士研究生和2名碩士研究生。

目錄

團組首席介紹

吳雪峰，男，1976年12月出生，江蘇太倉人，現為紫金山天文台研究員、博士生導師，紫金山天文台「高能時域天文團組」首席研究員，中國科學技術大學天文與空間科學學院副院長。

2000年畢業於南京大學理科強化班（現匡亞明學院），獲理學學士學位，2005年畢業於南京大學天文學系（現天文與空間科學學院），獲理學博士學位。2006-2011年先後在美國加州理工學院、賓夕法尼亞州立大學和內華達大學拉斯維加斯分校進行訪學交流和從事博士後研究。

2011年中科院青年創新促進會首屆會員，並被聘為博士生導師。2013年獲得國家自然科學基金委「優秀青年基金」資助。曾獲2007年度全國「優博」，2008年國際空間研究委員會「青年學者傑出論文獎」，2009和2015年度中國「十大天文科技進展」（第一完成人）。2016年入選江蘇省第五期「333高層次人才培養工程」第三層次培養對象（中青年學術技術帶頭人）。

團組首席研究方向：高能天體物理、時域天文、宇宙學、基本物理假設的天文學檢驗

時域天文，顧名思義，研究的是在人類觀測時間內存在變化的天體。近年來，隨着各類快速巡天項目的上馬，時域天文已成為國際天文學未來10-20年發展的主流。特別是，人類在短時標變源（光變時標短於天的量級）還有非常大的發現空間。這些源多數是高能爆發現象，如新型或者特殊的伽瑪射線暴、超新星，也包括以前從未觀測到的現象，如快速射電暴是在近10年才發現的，引力波事件的探測更是剛剛揭開帷幕。高能時域天文，概括來講，就是研究諸如伽瑪射線暴、超新星、引力波暴、快速射電暴等等目前在國際上屬於研究熱點的宇宙高能爆發現象，這些現象都起源於宇宙中恆星級爆發過程，同時與緻密星（中子星、黑洞等）密切相關。我們將研究這些天體的物理過程，並利用這些天體作為「標準燭光」和探針，限制宇宙學模型，探索新物理、檢驗物理學基本原理和假設。

團組首席研究成果

近10年在「高能時域天文」領域取得了的主要研究結果包括：

（1）詳細分析得到伽瑪暴X射線耀發的晚期內、外激波起源：伽瑪暴X射線耀發是美國宇航局Swift衛星的重大發現之一。我們對X射線耀發進行了詳細分析及對其動力學模型做出了限制，認為其起源可能是滯後的內激波或者滯後的外激波 （Wu, Dai, Wang, Huang, Feng, & Lu, 2007, AdSpR, 40, 1208），該工作2008年獲得國際空間研究委員會（COSPAR）「青年學者傑出論文獎」（Outstanding Paper Award for Young Scientists）。

（2）提出「超長伽瑪暴」的回落吸積模型：2010年以來，美國宇航局Swift衛星發現了幾例「超長伽瑪暴」 （Campana et al.2011, Nature；Thone et al. 2012,Nature；Levan et al., 2014,ApJ），其爆發時間長達幾萬秒甚至天的量級，是最近幾年伽瑪暴研究領域的熱點話題之一。我們提出回落吸積（大質量恆星死亡時物質拋射然後回落到中心黑洞）和黑洞-吸積盤磁過程（Blandford-Znajek機制），並成功解釋了超長伽瑪暴GRB 121027A的長時間X 射線明亮輻射（Wu, Hou & Lei,2013,ApJ,767,L36）。

（3）提出引力波電磁對應體新模型：領導提出了雙中子星併合產生引力波事件的電磁對應體新模型（Gao, Ding, Wu*, Zhang, & Dai, ApJ, 771, 86），以及利用新模型解釋觀測（Wu et al., 2014, ApJL, 781, L10）。這方面的工作被Annual Reviews of Astronomy & Astrophysics以及國際LIGO引力波探測合作組關注和引用。

（4）狹義相對論洛倫茲不變性檢驗：最先在Fermi衛星科學合作組提出利用Fermi發現的高能暴GRB 080916C中GeV光子和MeV光子到達地球的時間差對量子引力效應造成的洛倫茲不變性破壞進行限制(Abdo, A.A., et al., 2009, Science)，隨後參與了利用GRB 090510進行的類似限制（Abdo, A.A., et al.,2009, Nature），這些結果排除了洛倫茲不變性線性破壞的可能性，驗證了愛因斯坦狹義相對論基本假設的正確性。更進一步，利用迄今為止唯一一個能譜時延數據豐富、存在從正延遲轉變到負延遲特徵的伽瑪暴GRB 160625B，對洛倫茲不變性破缺作出了強有力的保守限制（Wei, Zhang, Shao, Wu*, & Meszaros, 2017, ApJL）。

（5）高精度檢驗廣義相對論弱等效原理：領導國際團隊，利用快速射電暴、引力波暴等天文學觀測，開展銀河系版的「比薩斜塔實驗」，對愛因斯坦廣義相對論基石之一的弱等效原理進行了系列的高精度檢驗（Wei, Gao, Wu*, & Meszaros, 2015, PRL, 115, 261101；Wu et al., 2016, PRD, 94, 024061；等等）。國際物理網站Phys.org評價PRL工作為：「這是在愛因斯坦等效原理公式化100周年對他的重要致敬」，該成果也入選2015年度中國「十大天文科技進展」。英國New Scientist雜誌關注PRD工作，在國際LIGO組公布直接探測到引力波的一周後即2016年2月18日的Daily News「Four big cosmology secrets gravitational waves could uncover」，把「等效原理」列入引力波能揭開的宇宙學4大謎團之一。

（6）高精度檢驗狹義相對論光子零靜止質量假設：領導國際團隊，利用快速射電暴觀測對光子零靜止質量假設進行了高精度檢驗，比國際同類方法限制結果提高了3個量級（Wu et al., 2016, ApJL, 822, L15）。美國天文學會「新星」網站AAS Nova 2016年6月6日的「研究亮點」以題為「Testing Our Fundamental Assumptions」宣傳報道我們關於檢驗基本假設的工作。