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三、科学研究基金项目申报书示例

三、科学研究基金项目申报书示例. 2012 年度 国家自然科学 基金重点项目答辩 Blazar 天体的光变观测和理论研究. 申 请 人: 张 雄 依托单位 : 云南师范大学. 报 告 内 容. 一、 立项依据. 二、 研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题. 三、 本项目的特色与创新之处和拟采取的研究方案及可行性分析. 四 、 研究基础与条件. 1. 研究意义. 一、 立项依据. 2. 国内外研究现状及分析. 1. 研究意义.

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  1. 三、科学研究基金项目申报书示例

  2. 2012年度国家自然科学基金重点项目答辩Blazar 天体的光变观测和理论研究 申 请 人:张 雄 依托单位:云南师范大学

  3. 报 告 内 容 一、立项依据 二、研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题 三、本项目的特色与创新之处和拟采取的研究方案及可行性分析 四、研究基础与条件

  4. 1. 研究意义 一、立项依据 2.国内外研究现状及分析

  5. 1.研究意义

  6. Blazar 黑洞的吸积与喷流的性质? 辐射与光变的起源? 吸积与喷流的关系? Blazar 的中心发动机物理性质?从短时标和长期的光变特性出发,从理论上研究和解决上述问题对揭示喷流物理具有重要意义。 连续谱辐射 线辐射 t RBLR=cΔt

  7. 2.国内外研究现状及分析—国外研究 • 国际上的光变观测研究始于上世纪60年代; • 上世纪90年代,康普顿伽玛射线空间天文台(CGRO)发现河外MeV/GeV伽玛射线源都是Blazar天体,掀起了光变研究的热潮; • 地面的切伦科夫望远镜(如Whipple)发现河外TeV伽玛射线源也都是Blazar天体; • 费米伽玛射线空间望远镜自2008年6月上天以来探测862个Blazar天体,掀起了光变研究的又一轮热潮。 • Valtonen, M.J., et al. 2008, Nature, 费米伽玛射线卫星的观测 • (Atwood et al. 2009), HESS Fermi CGRO Whipple

  8. 2.国内研究 国内学者在Blazar天体光变光测和理论研究方面做出了贡献。(国家天文台,北京大学,广州大学,北师大等) 我们也利用国内的中小型望远镜长期的观测,系统地研究了Blazar天体中的各种时标光变特性,获取大量的观测资料和一些重要观测新发现。从理论上探讨具有光变特征的Blazar天体长周期光变。 获得一些原创性成果。获云南省人民政府的云南省科学技术奖(自然科学类)一、二等奖(2001年,2005年,2010年)由此表明我们的研究一直处于国内外该领域的前沿。

  9. 2.国外同行评价 国外同行评价:美国著名天文学家Trimble在2000年的年度进展的特邀评论文章(Trimble,et al.,2000, PASP,112,534)中评述说:“活动星系核变化的快吗?这个问题就像问教皇Pope是否是天主教徒一样。然而关于这一点的真实情况是,至今我们还没有第一手情况,恰好在今年的第一篇论文和最后一篇论文,他们都采集到了最快变化。在 408MHz,Riley等(1998)找到了年量级的变化,而在光学波段,谢等人发现了许多的Gamma-Ray blazar 都有小时量级的快速变化(Xie G.Z,Zhang,X.,et al., 1999)”;在 2002 年的年度进展的特邀评论文章(Trimble, 2002, PASP, 114, 475)中又一次引用并评价说:“所有 AGN 的中心都有黑洞吗?是的,如果你所指的那一部分 AGN 恰恰是γ射线辐射源,而这些γ 射线源的亮度变化又是以小时量级的时标变化的话,回答是肯定的(Xie,G.Z,Zhang,X.,et al., 2001)。更值得指出的是,这跟已应用 X-ray 再现源 Sgr A* 和黑洞 X 射线双星(BHXRBs)的极端致密天体的物理思想是一致的”。 国外同行评价: 国际知名天文学家,德国海德堡天文台台长 Wagner S. J. 在他题为“类星体和 Blazars 天体一天内的变化”的《天文和天体物理年评》中也特别成段地介绍了我们的工作(Wagner S. J., Witzel A., 1995, ARA&A, 33, 163)。

  10. 二、研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题二、研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题 1.研究内容 2.研究目标 3.拟解决的关键问题

  11. 1) 光变观测分析与黑洞性质研究

  12. 2)光变与喷流、吸积研究

  13. (2)研究目标

  14. (2)研究目标

  15. (3)拟解决的关键问题 Blazar天体作为AGN的一个子类在其演化过程所处的位置 对具有光变特征的Blazar天体其周期光变与吸积盘理论进行探讨。理论上探讨具有光变特征Blazar天体的周期光变在大样本中是否具有普遍现象?在观测上验证周期光变是否真实? 利用丽江2.4米、兴隆2.16米望远镜的卡焦光谱仪,观测和研究Blazar天体样品中双黑洞候选体,用信噪比足够高的光谱仪探测Blazar天体的弱而窄的发射线,寻找在连续谱处于低态时的强而宽的发射线。 通过Blazar天体的多色测光观测,结合多波段的观测资料,估算辐射区的物理参量,探讨喷流的耗散过程;监测GeV Blazar天体的光变性质,结合费米卫星的高能观测资料,探讨高能辐射机制。 通过对Blazar天体的短时标和长时标光变的分析,探讨Blazar天体的黑洞吸积。结合喷流的研究,探讨Blazar天体的吸积与喷流的关系。

  16. 三、本项目的特色与创新之处和拟采取的研究方案及可行性分析三、本项目的特色与创新之处和拟采取的研究方案及可行性分析 1.项目的特色 2.项目的创新之处 3.拟采取的研究方案 4.可行性分析

  17. (1)项目的特色

  18. (2)项目的创新之处 对Blazar天体的结构、演化、黑洞的质量、能源辐射机制等重大难题 从光变观测分析到黑洞性质研究 可能有所突破 从光变到喷流研究 从光变到黑洞吸积研究

  19. (2)项目的创新之处 研究高能辐射区的物理性质 完善Blazar天体高能Gamma 射线辐射模型 可望从观测数据中直接得到 对理论模型参数的限制 解决Blazar天体高能Gamma 射线 辐射区和辐射机制的问题

  20. (3)拟采取的研究方案 • 本项目组每年能申请获得丽江2.4米望远镜,云南天文台1米望远镜和上海天文台1.56米望远镜近50天的观测时间,可以用丽江2.4米望远镜及国台2.16米望远镜对重点样品进行光谱观测 • 密切关注费米卫星观测到的LBL和FSRQ源,重点监测这些源的光学爆发,理论计算这些源在GeV波段的光变特性,预期与费米卫星的观测结果对比,研究高能辐射区的物理性质 • 将通过CCD测光和卡焦光谱观测,系统地研究 Blazar天体的各种时标光变特性和辐射机制,同时结合理论模型研究,探讨Blazar天体的质光关系、Blazar天体的演化、星系级黑洞/双黑洞的质量和辐射区关系. • 利用多波段的短时标、中时标和长时标光变资料,由光变探讨Blazar天体的黑洞吸积流,同时也探讨吸积与喷流的关系。

  21. (4)可行性分析 • 我们与云南天文台合作共建了云南省级重点学科“天体物理学科”,该学科是具有区域优势的才培养基地。 项目合作方刘碧芳在活动星系核光变分析与吸积的理论模型 研究方面有雄厚的基础。 我们对活动星系核的光变与超大质量黑洞研究,已经取得了一批具有国际影响的成果, • 我们可以申请使用云台1米、国台2.16米及上海1.56望远镜、国内射电望远镜等国家中小型望远镜,使其为本项目所用。

  22. 1.与本项目相关研究工作条件与积累 四、研究基础与条件 2.取得的成果

  23. 1. 与本项目相关研究工作条件与积累 (1)项目组10多年前开始利用国内望远镜进行光变研究,通过长期的观测,获得了大量的观测资料,并逐步开发了光变分析的工具,研究了Blazar天体中的各种时标光变特性,得到了一些观测新发现;同时开展了理论研究,根据辐射模型编写了Blazar天体多波段能谱的计算机程序,获得一些原创性成果,近几年来,发表30多篇SCI论文,引起了国际同行的广泛重视,论文被他人SCI论文引用 250余篇次,有的论文单篇被独立引用达 30多篇次,这些为本项目的实施打下了基础。

  24. (2)我们与云南天文台合作共建了云南省级重点学科“天体物理学科”,我们的天文学一级学科硕士点是西部高校中唯一的硕士点。我们建立了国内高校中具有西部区域优势的人才培养基地。 为实施本项目的人才培养提供了条件。

  25. 本项目主要依靠的云南天文台丽江2.4米、60cm望远镜、凤凰山1米望远镜完成,这些望远镜都是开放设备且性能良好,地处云南,观测便利。本项目主要依靠的云南天文台丽江2.4米、60cm望远镜、凤凰山1米望远镜完成,这些望远镜都是开放设备且性能良好,地处云南,观测便利。 本项目还将利用北京的2.16米望远镜和上海的1.56米望远镜进行观测,该望远镜是开放设备,运行良好。 2.4米、2.16米望远镜都配有卡焦光谱仪,性能良好、观测数据质量很高。为本项目的实施提供了便利

  26. 丽江2.4米望远镜 上海天文台1.56米望远镜 云南天文台1.05米望远镜

  27. 研究队伍 正高级3人:张雄、马力、刘碧芳 副高级2人:郑永刚、王黎智 中级3人:张皓晶、温元斌、乔二林 博士研究生4人:黄邦蓉、毛李胜…… 硕士研究生8人:熊定荣、郭飞……

  28. 申请人张雄中国科学院云南天文台博士,1997年任云南师大教授,博士生导师,2000年中国科学院北京天文台博士后。现任云南省物理学会副理事长,云南省物理教育学会理事长。以第一作者在AJ、ApJ、A&A等刊物发表38篇SCI论文,被国内外同行学者的SCI检索的论文引用252多次。有国外研究工作经历.申请人张雄中国科学院云南天文台博士,1997年任云南师大教授,博士生导师,2000年中国科学院北京天文台博士后。现任云南省物理学会副理事长,云南省物理教育学会理事长。以第一作者在AJ、ApJ、A&A等刊物发表38篇SCI论文,被国内外同行学者的SCI检索的论文引用252多次。有国外研究工作经历. • 本项目总体负责

  29. 申请人张雄的代表作: • Zhang, X., Zheng, Y. G., Hu, S. M.: CCD photometry and optical variability of the BL Lacertae object H0323+022: THE ASTROPHSICAL SUPPLEMENT SERIES, 2008, 174, 111 • Zhang, X., Zheng, Y. G., Zhang, H. J., Liu, Y., Wen, Y. B.,Wang, W. CCD photometric monitoring of the BL Lacertae object S5 0716+714 from 2001 to 2006: The Astronomical Journal, 2008, 136,1846 • Zhang, X., Zheng, Y. G., Zhang, L., Zhang, H. J. Optical CCD photometry of the variability of the BL acertae object ON231 in a low state,: Astron.Soc.Japan,2008, 60, 145 • Zhang, X., Zhao, G., Zheng, Y. G., Ma, L. CCD Photometry and Optical Variability of Gamma-Ray-Loud Blazarsertae Object OJ 287 in a Low Fainter St ate The Astronomical Journal. 2007, 133, 1995 • Zhang, X., Zhao, G. Optical monitoring three sample of gamma-ray-loud Blazarsertae in 1999-2002 The Astronomical Journal, 2004, 128, 1929 • Zhang, X., Chang, K. S., Zhao, G., Hu, S. M, Correlation between the gamma-ray and the near-infrared emissions from gamma-ray-loud blazers in the low state ASTROPHYS AND SPACE SCI, 2003, 286, 323 • Zhang, X., Xie, G. Z., Zhao, G., CCD photometry and long-term optical variability of 3C345 ASTROPHYS AND SPACE SCI, 2000, 271, 1 • Zhang, X. , Xie, G. Z. A historical light curve of 3C345 and its periodic analysis ASTRONOMY AND ASTROPHYS , 1998, 330, 469 • Zhang, X., Xie, G. Z., Zhao, G., A study of the massive black hole in the center of the Blazars object Mark 421, ACTA PHYS SIN-CH ED, 2000, 49, 379 • Zhang, X., Zhao, G., Xie, G. Z., Gamma-ray and X-ray emission from gamma-ray-loud blazars CHINESE PHYSICS, 2001, 10, 568

  30. 第一作者教材、教参、译著、专著共15部, 最具代表性的书有: 1、《物理实验设计与研究》科学出版社,32万字,2001年出版,张雄、王黎智、马力、伊继东 编著。获云南省教育厅2002年优秀著作奖。 2、《物理实验手册》云南科技出版社,26万字,1999年出版, [英] F. 泰勒 著,张雄、伊继东等译。 3、《分光仪上的设计与综合性物理实验研究》,科学出版社,17.7万字,2009年出版,张雄 等编著。获云南省教育厅2011年优秀著作奖。 4、《大学物理实验教程》,科学出版社,30万字,2008年出版,张雄。

  31. (2)主持完成的代表性项目: (1)张雄主持完成国家自然科学基金(1998年获准,项目编号:19963001)2004年结题 (2)张雄主持完成国家自然科学基金(2004年获准,项目编号:10363002)2007年结题 (3)张雄主持完成国家自然科学基金(2006年获准,项目编号:10663002)2009年结题 (4)张雄主持完成国家自然科学基金(2007年获准,项目编号:10763002)2010年结题 (5)张雄主持完成国家教育部重点科学研究基金(2002年获准,项目编号:2142 )2005年结题,评价等级:优

  32. (6)张雄主持完成云南自然科学基金(项目编号 97A017M)2000年结题,评价等级为:优 (7)张雄主持完成云南自然科学基金(项目编号 01A0028M)2005年结题,评价等级为:优 (8)张雄主持完成 云南师范大学与云南天文台合作建设省级天体物理重点学科(项目编号:2004CD005 ) 2006年结题。评价等级:优 (9)张雄主持完成云南自然科学基金重点项目: Blazar的中心核结构与演化 (项目编号:2008CC011 ), 2011年结题 我校建校几十年从未获得过国家基金重点项目的资助,这次入围答辩,希望得到大家支持。

  33. (3)最具代表性的奖有: • 1. 云南省人民政府2001年度科学技术奖(自然科学类)一等奖;(谢光中第一,张雄排名第四); • 2. 云南省人民政府2004年度科学技术奖(自然科学类)二等奖;(张雄排名第一); • 3.云南省人民政府2010年度科学技术奖(自然科学类)二等奖;(张雄排名第一); • 4.国家级优秀教学成果二等奖 (2009年度国家教育部)(张雄排名第一);

  34. 5. 云南省人民政府2009年度云南省高等学校优秀教学成果一等奖(张雄排名第一); • 6. 云南省人民政府2007年度云南省高等学校教学名师奖(张雄独立); • 7. 云南省人民政府2009年获云南省教育功勋奖(张雄独立) • 8. 云南省高等学校2004年度优秀教学成果二等奖(云南省教育厅)(张雄排名第一)。

  35. 项目核心成员简介 • 马力 ,教授,博士,云南省中青年学术技术带头人后备人才,在国内外重要学术刊物上发表论文共10多篇,出版专著1部,获奖成果共8项;目前主持承担项目共2项;主要研究论文如下: • Ma, L., Xie, G. Z., Yi, T. F., Zhou, S. B., Li, K. H., Zhang, X., Dai, H. CCD photometry of five X-ray selected BL Lacertae objects, 2010, Ap&SS, 327, 35. • Ma, L,Chen, Luo-En,Xie,  G. Z.,  Mei, Dong-Cheng. Effects of Redshift on the Classifying Criteria of BL Lacertae Objects. 2007, ChJAA, 7, 345. • Ma, L.; Xie, G. Z.; Zhou, S. B.; Chen, L. E.; Ding, S. X.; Dai, H.; Wu, H.; Xie, Z. H. a New Analysis of the Medium-Timescale Periodicity in s5 0716+714, 2004, IJMPD, 13, 659. • 马力主持完成有中国科学院“西部之光”1项目, • 主持完成国家自然科学基金1项目。

  36. 项目核心成员简介 • 郑永刚 ,博士,副教授,云南省中青年学术技术带头人后备人才,主持国家自然科学基金1项、省部级项目1项,在物理学主要刊物上发表学术论文6篇。主要的代表论文如下: • 1、Zheng, Y. G.; Zhang, X.; Bi, X. W.; Hao, J. M.; Zhang, H. J. Long-term optical spectra variability of BL Lacertae object OJ 287,2008, MNRAS, 385, 823. • 2、 Zheng, Y. G.; Zhang, X.; Hu, S. M.., The broad band spectral index of blazars in a low state, 2007, Ap&SS, 310, 1. • 3、Zheng, Y. G.; Zhang, X.; Bi, X. W., Optical Spectra of Four BL Lacertae Objects, 2007, PASP, 119, 477.

  37. 项目组合作人刘碧芳 中国科学院云南天文台博士,日本京都大学博士后,德国洪堡学者,2004 年获中国科学院百人计划“引进海外杰出人才”支持,云南省学术与技术带头人。现任国家天文台研究员,博士生导师。从事致密天体的吸积理论研究。获云南省人民政府2008 年度自然科学二等奖(排名第一/唯一)。 • 本项目承担黑洞吸积理论与喷流研究工作。

  38. 合作人刘碧芳代表作: • (1) Author:Liu, B.F. & Taam, R.E. • Title: Application of the Disk Evaporation Model to Active Galactic Nuclei • Publ.: ApJ, 2009, 707, 233-242 • (2) Author: Liu, B. F., et al. • Title: The Existence of Inner Cool Disks in the Low/Hard State of Accreting Black Holes • Publ.: ApJ, 2007, 671, 695 • (3) Author: Liu, B. F., et al. • Title: An inner disk below the ADAF: the intermediate spectral state of black hole accretion • Publ.: A&A, 2006, 454, L9 • (4) Author: Liu, B. F., et al. • Title: Spectral state transitions in low-mass X-ray binaries - the effect of hard and soft irradiation • Publ.: A&A, 2005, 442, 555 • (5) Author: Liu, B. F., et al. • Title: A cool disk in the Galactic Center • Publ.: A&A, 2004, 421, 659 • (6) Author: Liu, B. F., et al. • Title: Spectra from a Magnetic Reconnection-heated Corona in Active Galactic Nuclei • Publ.: ApJ, 2003, 587, 571

  39. 我们地处西部贫穷落后的边疆,研究工作和内地相比有一定的差距,但十多年来,在艰苦的条件下,项目组已经完成了含国家自然基金项目9项等一系列工作,已经具备承担重点项目的基础。希望得到大家的支持。我们地处西部贫穷落后的边疆,研究工作和内地相比有一定的差距,但十多年来,在艰苦的条件下,项目组已经完成了含国家自然基金项目9项等一系列工作,已经具备承担重点项目的基础。希望得到大家的支持。

  40. 感谢 国家基金委天文界各位老师

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