1
2
3
4
白矮星是中低質(zhì)量恒星演化的最終產(chǎn)物，銀河系中近97%的恒星都會(huì )以白矮星的方式終結一生，實(shí)驗室開(kāi)展類(lèi)白矮星條件測量對于解釋天文望遠鏡觀(guān)測現象、確定星體狀態(tài)和壽命、推測宇宙演化過(guò)程至關(guān)重要。宇宙中大部分白矮星內核主要由碳元素和氧元素組成，外層大氣為氫和氦的混合物，表面溫度約1萬(wàn)開(kāi)爾文。然而，編號為H1504+65的白矮星卻極為特殊，根據美國航空航天局NASA的錢(qián)德拉X射線(xiàn)望遠鏡和遠紫外線(xiàn)天文望遠鏡的觀(guān)測數據推斷，白矮星H1504+65的表面溫度約20萬(wàn)開(kāi)爾文，是目前發(fā)現的溫度最高的白矮星，其外殼大氣中的氫和氦在形成過(guò)程中全部被驅散，內核卻完整保留，主要成分為碳和氧，同時(shí)可能含有少量的氖和鎂，而造成其大氣富碳和富氧的具體原因至今尚無(wú)定論（圖1）。
圖1 白矮星H1504+65（圖片來(lái)自Sliwinski, M.S. and Sliwinska, L.I.）
目前，白矮星H1504+65大氣成分以及基本狀態(tài)參數均基于天文觀(guān)測光譜分析確定，然而部分觀(guān)測譜線(xiàn)尚未被準確識別，部分波段受天文觀(guān)測條件限制處于空白狀態(tài)。近日，西安交通大學(xué)物理學(xué)院趙永濤教授團隊與中物院激光聚變研究中心、深圳技術(shù)大學(xué)、中科院近代物理研究所、中科院物理所以及中國科學(xué)院大學(xué)等單位合作，利用星光III強激光大科學(xué)裝置制備了類(lèi)白矮星H1504+65大氣狀態(tài)的均勻稠密等離子體，獲得了軟X射線(xiàn)及極紫外波段的上百條高分辨光譜，標識了若干新譜線(xiàn)，填補了15-90nm波段的天文觀(guān)測空白，為其基本狀態(tài)參數的確定以及相關(guān)理論建模和參數優(yōu)化提供了數據支持，同時(shí)也為更廣泛條件下實(shí)驗室天體物理研究提供了一種新方案（圖2）。
圖2 (a)實(shí)驗室制備類(lèi)白矮星H1504+65大氣狀態(tài)物質(zhì)的實(shí)驗設計以及診斷排布示意圖；
(b)實(shí)驗室觀(guān)測光譜錢(qián)德拉天文觀(guān)測數據的對比
相關(guān)研究成果以“類(lèi)白矮星H1504+65大氣模型的碳氧特征線(xiàn)實(shí)驗室觀(guān)測”（Laboratory Observation of C and O Emission Lines of the White Dwarf H1504+65-like Atmosphere Model）為題在《天體物理學(xué)期刊》（The Astrophysical Journal）在線(xiàn)發(fā)表。西安交通大學(xué)物理學(xué)院博士生馬步博、任潔茹副教授以及激光聚變研究中心王少義助理研究員為論文共同第一作者，西安交通大學(xué)趙永濤教授、激光聚變研究中心周維民研究員及深圳技術(shù)大學(xué)曹磊峰教授為論文共同通訊作者。該工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國防基礎科研科學(xué)挑戰專(zhuān)題項目、國家自然科學(xué)基金及激光與物質(zhì)相互作用國家重點(diǎn)實(shí)驗室基金等項目的支持。
趙永濤教授自2015年入職西安交通大學(xué)青年拔尖人才計劃以來(lái)，先后主持國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、國防科工局基礎科研挑戰計劃課題、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目等12項；帶領(lǐng)團隊博士后和副教授獲批國家自然科學(xué)基金國際合作重點(diǎn)項目和面上項目等11項，榮獲國防基礎科研科學(xué)挑戰計劃“挑戰英才獎”，獲2019年度“中國政府友誼獎”和“三秦友誼獎”等，建設了400kV強流離子加速器大型實(shí)驗平臺，主辦、承辦5次較大規模的國內和國際學(xué)術(shù)會(huì )議，在《自然通訊》《物理評論快報》等期刊發(fā)表論文50余篇，為物理學(xué)科建設以及物理學(xué)科與核醫學(xué)、加速器技術(shù)等領(lǐng)域的交叉創(chuàng )新作出了貢獻。
趙永濤教授作為主要學(xué)術(shù)帶頭人之一，建設了激光與粒子束科學(xué)技術(shù)研究所。目前研究所擁有教職員工13人，主要研究方向包括基于加速器和強激光的高能量密度物理和聚變科學(xué)，電子、離子和激光誘導的原子分子超快反應動(dòng)力學(xué)，基于相對論超強激光的強場(chǎng)QED效應，核科學(xué)技術(shù)在醫學(xué)、核能、材料等領(lǐng)域的應用等。
