基于电子束离子阱的天体X射线和极紫外辐射研究进展.PDF

第 卷　第 期 天 文 学 进 展 年 月 基基基于于于电电电子子子束束束离离离子子子阱阱阱的的的天天天体体体 射射射线线线 和和和极极极紫紫紫外外外辐辐辐射射射研研研究究究进进进展展展 彭吉敏 ，仲佳勇 ，梁贵云 ，刘畅 北京师范大学 天文系，北京 ； 中国科学院 光学天文重点实验室 国家天文台，北京 摘要：观测光谱是研究天体的基础资料，对这些光谱的理解主要依靠理论模型。由于各模型依赖 于众多的基本原子参数，且不同的模型对同一特定对象有不同的理解，所以对这些模型进行实验 校准十分重要。电子束离子阱 ，简称 能够产生与天体环境类似的 等离子体环境，因此基于电子束离子阱的实验室光谱测量极大地促进了对天体 射线和极紫外辐 射的研究。主要对以下内容进行介绍：卫星观测光谱和理论数值计算的现状及所面临的问题；基 于电子束离子阱的类氖铁 重要诊断谱线比的必威体育精装版研究进展；近年来实验室电子 束离子阱对 射线和极紫外辐射的测量进展。最后，对现有的实验室光谱研究工作予以简要的 展望。 关 键 词： 电子束离子阱； 射线；极紫外辐射；原子数据；高分辨率 中中中图图图分分分类类类号号号：：： 文文文献献献标标标识识识码码码：：： 引 言 了解天体辐射与光谱信息依赖于天体辐射成像和光谱观测，光谱获得主要基于高分辨率 光谱仪观测。要更好地认识天体辐射特性、天体辐射结构等因素，需构建相应的理论物理模 型来重建观测光谱或成像数据。观测光谱与理论光谱比较拟合可获得天体辐射、丰度、结 构、加热等信息。长期以来对观测光谱的分析均是基于理论模型计算的合成光谱，但在这些 模型中存在着严重的辐射丢失现象和不严谨的辐射物理机制。近年来，随着实验室电子束离 子阱 的发展，人们拥有了一个研究天体X 射线和极紫外辐射情况的新途径，该途径具有主 动、可重复等特点 。电子束离子阱可模拟出各天体等离子体环境，分析其中的物理过程对 解释天体光谱有重要意义。宏观上实验室等离子体与天体等离子体存在诸多不同，如标度、 收稿日期： ； 修回日期： 资助项目：国家自然科学基金 通讯作者：梁贵云， 天天天 文文文 学学学 进进进 展展展 卷卷卷 复杂性等，所以直接通过实验室等离子体推断天体物理等离子体往往存在一些困难，但是可 以通过实验检验理论模型，从而完善各光谱分析模型。 当前，极紫外和X 射线波段的空间观测望远镜主要包括太阳动力学天文台 (SDO) 、 钱德拉 X 射线天文台 (CXO) 、XMM-Newton 卫星 、Hinode 、太阳能子午观测站 (SOHO) 、Astrosat 、太阳过渡层成像光谱仪(IRIS) 和硬X 射线调制望远镜 等。广 泛使用的分析观测光谱的原子数据库有CHIANTI , AtomDB , XSTAR , CLOUDY , PINTofALE 和NIST 等。数值模型依赖于等离子体中的碰撞辐射物理过程和基本原子数 据。原子数据的缺陷导致模型计算中存在很多未知辐射源和诸多近似，所以需要实验室测量 来标定谱线 。电子束离子阱独特的特性及产生的等离子体环境和天体等离子体环境高度一 致的特点，使得其成为原子物理研究领域的一个重要的实验研究平台(或方法)，其中，X 射 线和极紫外波段的光谱研究是该实验平台的主要研究方向。随着技术的进步与实验室测量的 需要，理论与实验平台建设方