致力于中國時域天文在活動星系核領域的前沿研究

肖延勝

如今，天文學已經(jīng)進入了一個飛速發(fā)展的時代，各種大口徑望遠鏡的建造、大天區(qū)巡天計劃的實施，讓更深入、細致地揭示宇宙以及宇宙中各種天體的起源和奧秘成為了可能。與此同時，學術研究領域也風起云涌。基于光變特性而開展的時域天文研究，無疑是今后很長一段時間內(nèi)的熱門領域，將為廣義相對論的驗證、黑洞的物理起源及本質、高能天體的能源之謎、行星的探索和證認等不同天文學尺度的前沿熱點問題提供可能的解答。

目前，我國的時域天文的研究尚處在剛剛起步的階段，缺乏在大天區(qū)方面系統(tǒng)的時域天文觀測數(shù)據(jù)、缺乏基礎的時域天文的軟件分析基礎以及相應的研究領域的研究儲備。我國迫切需要加入到時域天文研究的國際研究領域中，及時的擷取時域天文領域的科學明珠，提高我國在時域天文研究中的國際影響力和國際地位。張雪光研究員在時域天文研究及其在活動星系核領域的應用中有著多年的科學積累和豐富的學術經(jīng)驗，本刊就此對他進行了專訪。

漫漫求索路

1996年，張雪光以優(yōu)異的成績考入中國科學技術大學。大學4年的課業(yè)學習，讓他打下了扎實的科研基礎；此后5年的碩博連讀，更讓他在天體物理中心涉足天文學領域，并與此結下了不解之緣。

中國科學技術大學天體物理中心良好的學術氛圍，浸潤了張雪光投身天文學研究的理想，更讓他的科研羽翼在知識的滋養(yǎng)下日益豐滿。

攻讀碩士學位期間，在導師王挺貴教授的指導下，張雪光開始接觸并研究活動星系核的核區(qū)特征，并得到了低光度活動星系核的特殊的核區(qū)特征的研究成果。該成果發(fā)表在天文學頂級期刊英國皇家學會天文學月刊MNRAS上，為明確低光度活動星系核特殊的核區(qū)特征及其物理起因作出了貢獻。

此后，張雪光進一步對活動星系核的發(fā)射線的特征進行了細致的研究，他介紹：“在持續(xù)對活動星系核雙峰結構窄發(fā)射線的研究過程中，我們使用大樣本的統(tǒng)計特征，基于中心黑洞質量的統(tǒng)計特性，為雙峰結構窄發(fā)射線的雙黑洞模型的物理起源作出了反證，明確了使用雙峰結構窄發(fā)射線特征尋找雙黑洞系統(tǒng)的低效，在難以完成核區(qū)空間結構解析的前提下，避免通過雙峰結構窄發(fā)射線進行雙黑洞系統(tǒng)的探索和證認走入更曲折的道路?！?/p>

在這樣細致入微的研究下，張雪光取得了豐碩的成果，他分別報道了第一例通過雙峰窄發(fā)射線特征預期的中心含有雙黑洞系統(tǒng)的活動星系核，以及迄今為止寬度最寬的雙峰結構寬發(fā)射線的活動星系核。這兩項具有國際影響力的成果均發(fā)表在天文學頂級期刊《天體物理學》雜志（ApJ）上，為深入的理解活動星系核的核區(qū)特征作出了優(yōu)異的貢獻。

2005年，張雪光以《活動星系核的核區(qū)特征的研究》為題發(fā)表博士論文，帶著“求是”研究生獎學金的榮譽完成學業(yè)，獲得理學博士學位。

累累科研碩果

博士畢業(yè)后，張雪光先后在墨西哥國立自治大學天文研究所、德國馬克思-普朗克天體物理研究所、美國克萊姆森大學物理學以及美國德州農(nóng)機大學物理天文系進行科研深造，并于2010年回到國內(nèi)，繼續(xù)從事他所熱愛的天文學研究工作。

在十余年的研究工作生活中，張雪光可謂碩果累累。他不僅保持了平均每年在頂級天文學期刊上發(fā)表兩篇以上通訊作者文章的紀錄，還在科研工作中力求創(chuàng)新，在研究領域不斷拓展新成果。如今，張雪光已經(jīng)在MNRAS、ApJ等天文學頂級期刊上發(fā)表了20篇通訊作者兼第一作者文章，其中獨立完成論文9篇。這些文章的研究課題涵蓋了活動星系核的不同的研究領域，并獲得了一些活動星系核領域的創(chuàng)新型的研究成果，包括基于光譜分析的研究成果以及基于時域光變分析得到的研究成果。

“我們報道了活動星系核的窄發(fā)射線的短時標的光變，不僅為更深入的理解活動星系核的窄發(fā)射線區(qū)的物理特征提供新的切入點，并為通常意義上的寬發(fā)射線的光變研究結果提出了迫切修正的必要性，進一步推進了活動星系核的宇宙學應用?！睆堁┕庑牢康卣f。據(jù)悉，這項研究成果被國際頂級雜志審稿人認為是對現(xiàn)階段活動星系核寬發(fā)射線時域光變研究的重大挑戰(zhàn)，并且將成為活動星系核的一個新的研究方向。

此外，基于時域光變特征，張雪光及其團隊明確了活動星系核的雙峰結構寬發(fā)射線的吸積盤起源，為通過寬發(fā)射線特征研究尚難以進行空間解析的中心吸積盤結構提供了證據(jù)，提出了寬發(fā)射線吸積盤起源的判據(jù)，并為獨立估算活動星系核的中心黑洞質量提供了一種全新的方法。為大樣本活動星系核的普通寬發(fā)射線的吸積盤物理起源及其結構特征的研究開啟了一個新的窗口。并據(jù)此提出了新的吸積盤的遮蔽模型進一步解釋寬發(fā)射線的紅移和藍移，進一步拓寬了中心吸積盤結構的物理應用。并基于寬發(fā)射線的雙峰結構和射電圖形特征，為雙黑洞系統(tǒng)的探索和認證作出了貢獻。

新的征程

回首過去的艱辛科研歷程，張雪光沒有叫苦叫難，只有對科研成果的滿滿自豪之情：“在長期的研究工作中，我們關注到活動星系核的寬發(fā)射線區(qū)的分層結構特征的研究，并沒有實際的觀測證據(jù)，多是單次觀測光譜中寬發(fā)射線的結果，難以成為寬發(fā)射線區(qū)分層結構的堅實證據(jù)。而通過活動星系核長時間的重復多次的觀測光譜特征，我們將活動星系核的中等尺度的寬發(fā)射線區(qū)通過實際的觀測數(shù)據(jù)確定并證認出來。為減少核區(qū)結構對活動星系核物理參數(shù)測量的影響作出了貢獻，并且成為寬發(fā)射線區(qū)分層結構的堅實的觀測證據(jù)。”

2015年8月，張雪光踏上了新的征程——入職中山大學物理與天文學院，擔任特聘研究員。他定了一個長達五年的長期研究規(guī)劃，在基于現(xiàn)階段國際上廣為開展的天文時域光變的研究基礎上，著眼于前沿研究熱點，將快速在如下兩個方面開戰(zhàn)自己有特色的研究工作。

“短期內(nèi)，我們的目標是引領中山大學天文領域活動星系核的研究方向快速占領國際前沿研究熱點，并積極推薦在國際活動星系核研究領域的影響力。接下來，我們將開展活動星系核領域黑洞強引力潮汐撕碎恒星事件的探索和研究，以及活動星系核時域光變領域中準周期信號的探索和研究?！睆堁┕庑判臐M滿地介紹后，轉而感慨道：“宇宙星空就在我們的頭頂，但是百十年來，我們對宇宙星空的理解也還不過是其中極少數(shù)、極特殊的一部分。我們的心向往著宇宙，活動星系核領域時域光變的研究也將煥發(fā)自己獨特的榮光。指路的明燈矗立在前方，天文學的明珠正等待我們的擷取?！?/p>