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创新研究团组和观测基地2005-2020规划草案  ( II )

 

(1)

宇宙大尺度结构的数值模拟和宇宙学研究(马普小组)

预期到2010年建设一个在国际上具有强竟争力的宇宙结构形成的计算机模拟实验室,开展处于国际领先水平的数值宇宙学研究,构建高精度的星系形成和宇宙结构形成的理论模型,研究和预言暗物质和暗能量在星系观测方面的特性。到2020年,我们预期可以在星系形成、暗物质、暗能量等前沿研究领域取得突破性的具有国际高显示度的研究成果。

在队伍建设方面,研究小组预期在2010年发展到1012人的固定研究人员,流动人员大约1520人。到2020年固定人员相对稳定在不超过15人。

(2)

星团与星系(包括银河系)的结构和演化

基于海量数据的大样本星系观测资料(如SDSS 资料),进行盘状星系和椭圆星系的各种统计关系的研究。在 2010 年前全面加入我国的 LAMOST 项目对星系的巡天研究,结合理论模型研究优势对目前这方面研究中尚未解决的几个重要问题给出物理解释。利用半解析的星系形成理论探索高红移星系 ( LBGs DLAs ) 的物理本质和星系的恒星形成历史。积极跟踪和参与 Spitzer 空间红外望远镜的最新观测结果,研究星系的早期形成和演化历史。

深入开展星团和银河系结构和演化的研究。一方面,进一步发掘佘山历史底片资料,结合己释放的哈勃空间望远镜观测资料,获得更大的样本进行星团动力学和银河系结构的研究。另一方面,利用 LAMOST 优势,预期在 2010 年前完成对银河系疏散星团的高效率光谱巡天观测,为银盘形成和演化研究提供国际上最完备和可靠的星团光谱观测资料。积极开展同欧洲空间局 GAIA项目的合作。

积极参与发展地面高分辨率光学干涉技术。

2010 年,团组的固定科研人员将发展到 10 人左右,2020 年不超过 15人。同时团组将拥有流动人员大约 10 15 人。

(3)

活动星系的高能天体物理现象

活动星系中央巨型黑洞吸积盘与以接近光速运动的相对论喷流呈现出丰富的高能天体物理现象。随着下一代高能空间望远镜Glast和射电天文观测设备投入使用,会极大地促进这一领域的研究。我们将对目前存在亟待解决的重要问题,如:巨型黑洞的形成与演化及与活动星系核宿主星系的关系;喷流加速形成和高能辐射机制及喷流与周围环境相互作用过程;星系相互作用与活动星系核形成的联系等在进行详细的观测和理论探索。VLBI由于极高的空间分辨率而成为喷流研究重要工具, 上海台是EVN的主要成员, 并拥有一支高水平的活动星系核观测和理论研究队伍, 可以利用国际VLBI网开展研究。

团组人员规划:到2010年,本团组(AGN)的固定科研人员将发展到10人左右,2020年不超过15人。同时团组将拥有流动人员大约1520人。

(4)

VLBI天体物理
 

银河系中心致密射电源SgrA*是至今为止最令人信服的超大质量黑洞候选体.我们已成功地获得了SgrA*3毫米的首个VLBI图像,进而得出其真实的辐射大小不到其黑洞视界半径的14, 该工作处于国际领先地位。现正结合其它空间(Chandra X射线天文台)和地面(SMA,NMA)观测设备,继续毫米波VLBI成图监测,研究其辐射结构的时间变化性;对一系列对活动星系核的VLBI普查式观测,研究射电喷流的结构,演化和一些统计特性;对致密射电源的空间VLBI(VSOP)巡天观测研究;对一些特殊样本源(GPS,高亮温度源等)的多波段VLBI研究。所用的观测方法涉及毫米波VLBI,偏振VLBI,谱线VLBI,VLBI相位参考成图技术和下一代空间VLBI研究等。

团组人员规划:预计到2010,固定科研人员为5-7人,流动人员约5人。到2020年,固定研究人员和流动人员分别在10人左右。

(5)

早期宇宙学和黑洞物理研究
 

预期在未来的五到十五年中,寻找暗能量的合理解释,将是今后天文学和物理学面临的最重要难题之一。我们将充分发挥在理论物理和早期宇宙学方面的优势,在天文学与物理学的交叉研究中作出国际水平的研究成果。

在早期宇宙学方面,结合 WMAP Planck卫星所给出的宇宙非各向同性观测结果,讨论各种暴涨模型,特别是利用具有非正则动量的k-essence模型研究宇宙的CMB谱。结合对Ia型超新星的观测研究,利用最新的 WMAP SDSS 数据,鉴别各种暗能量模型,研究态方程参数W的物理内涵。

在宇宙演化和宇宙的晚期研究方面,利用动力学定性方法研究宇宙的各类吸引子与宇宙观测结果相比较,并给出宇宙晚期演化的预言。

在黑洞物理方面,开展不同尺度黑洞系统的相似性与相异性研究。研究黑洞的拟正则模、视界面积量子化和黑洞熵。研究黑洞的量子特性与量子信息。

        团组人员规划:研究小组预期在2010年发展到35人的固定研究人员,流动人员大约58人。到2020年固定人员相对稳定在5-7人。

(6)

中国科学院佘山光学天文联合开放研究实验室