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2019年国家科技奖励提名项目公示
2018-12-25??|??作者:??|??【??】?【打印】?【关闭

??? 2019年我台参与的一项成果《发现宇宙早期发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体》拟被教育部提名国家科学技术奖自然科学二等奖。根据国家科技奖励工作办公室《关于2019年度国家科学技术奖提名工作的通知》(国科奖字〔2018〕41号),现对该项目进行公示。公示期自1226日起至11日止。任何单位和个人若对拟提名项目有异议,可在公示期内以书面形式向云南天文台科技处或汪敏副台长提出。为便于异议处理,异议应当签署真实姓名或加盖单位公章,并注明联系方式,否则不予受理。

联系地址:云南省昆明市官渡区羊方旺396号

科技处电话:0871-63920818

公示项目信息如下:

项目名称发现宇宙早期发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体

提名专家/提名单位:教育部

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提名单位意见

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类星体是研究遥远宇宙的重要探针。该团队基于光学和红外巡天提出了类星体选源新方法,显着提高了发现类星体的效率。提出或改进了估算活动星系核黑洞质量的多种方法,为得到准确的黑洞质量做出了重要贡献。

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利用我国2.4米光学望远镜的首次光谱观测和国外望远镜的后续观测,该团队发现了一颗红移为6.3、发光强度为太阳的430万亿倍、中心黑洞质量高达120亿倍太阳质量的类星体,成为宇宙早期发光最亮、中心黑洞质量最大的天体,纪录保持至今。这一发现推动了对超大质量黑洞起源和演化理论的重新思考,为利用高红移类星体研究早期宇宙结构提供了极好范例。成果作为封面推荐论文在Nature发表,入选2015年度中国科学十大进展、中国高等学校十大科技进展、美国Discover杂志世界100个顶级科学事件、英国Altmetric网站世界100篇最具影响力科学论文,并获2017年教育部自然科学一等奖。

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项目8篇论文被SCI他引515,其中Nature一文被他引221次。Nature发表专文评述,认为在早期宇宙中发现质量如此之大黑洞是令人吃惊的,其巨大光度使科学家能以前所未有的细节研究早期宇宙中的星系际介质。国际同行在NatureScience等杂志多次引用该发现作为第一代明亮天体形成的观测证据,指出在高红移类星体中发现超大质量黑洞对宇宙早期结构形成和黑洞增长理论提出了严峻挑战。

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提名该项目为国家自然科学奖二等奖

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项目简介:

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???? 类星体是中心具有超大质量黑洞、以强引力吸积周围物质并释放出巨大能量的活动星系核,是研究遥远宇宙的重要探针。该项目团队长期开展类星体与超大质量黑洞的研究,取得了如下重要成果:

1、利用云南丽江2.4米光学望远镜的首次光谱观测和国外望远镜的后续观测,发现了一颗红移为6.3、发光强度为太阳的430万亿倍、中心黑洞质量高达120亿倍太阳质量的类星体。它是目前已知的宇宙早期发光最亮、中心黑洞质量最大的天体,纪录保持至今。这一宇宙早期最大质量黑洞的发现对现有关于黑洞与星系的形成与增长理论提出了严峻挑战,启发和推动了对大质量黑洞起源和演化模型的重新思考。这一极亮类星体的发现也为利用高红移类星体研究遥远宇宙的结构提供了难得机遇和极好范例。成果作为封面推荐论文发表于Nature,引起广泛关注。论文被ESI选为热点和高被引论文,入选英国Altmetric网站2015年世界100篇最具影响力科学论文。成果入选2015年度美国Discover杂志世界100个顶级科学事件、中国科学十大进展、中国高等学校十大科技进展、中国十大天文科技进展,并获2017年教育部自然科学一等奖。

2、该团队基于大型光学和红外测光巡天数据提出了类星体选源的新方法,降低了恒星对发现类星体的污染,显着提高了发现类星体的效率,为利用我国天文望远镜的光谱观测发现大批类星体打下了坚实基础。

3、提出或改进了利用测光和发射线等性质估算活动星系核中心黑洞质量的多种方法,并应用于大样本活动星系核,为得到准确的黑洞质量做出了重要贡献。考察了中心黑洞质量与类星体光学、紫外光变等性质的关联,为理解类星体能量来源和辐射机制提供了重要帮助。

??? 该项目8篇代表性论文共被SCI论文他引515,其中Nature一文被SCI他引221次,有重要国际影响。2015226Nature发表了德国学者Venemans的专文评述“A giant in the young Universe”,认为在早期宇宙中发现质量如此之大的黑洞是令人吃惊的(surprising),可用来洞察(insight)早期黑洞和星系的增长。它不仅是早期宇宙中质量最大(most massive)黑洞,也是至今发现的早期宇宙中最亮(most luminous)天体。它使得天文学家能以前所未有的细节(in unprecedented detail)研究早期宇宙中星系际介质的金属丰度。2016421日德国学者Thomas等在Nature发表的论文中第一个引用的参考文献就是该团队的Nature论文,即红移6以上极亮类星体的探测显示130亿年前宇宙中就存在高达100亿太阳质量的黑洞。文中再次引用时指出寻找这些拥有巨大黑洞质量的宇宙早期极亮类星体的后代正是他们搜寻近邻宇宙中极大质量黑洞的强大动机(strong motivations)。美国科学院院士、普林斯顿大学天体物理科学系前系主任Spergel等在美国天体物理杂志(ApJ)论文中3次引用该团队的Nature论文,作为第一代明亮天体形成的观测证据,指出在极亮高红移类星体中发现如此大质量黑洞对宇宙早期结构形成和黑洞增长理论提出了严峻的挑战(serious challenge),并提出极大质量恒星的直接引力塌缩很可能会为该团队发现的超大质量黑洞的形成提供‘种子'(seed)美国俄亥俄州立大学天文系前系主任Peterson和亚利桑那大学天文系主任Jannuzi等在发表于ApJ的着名论文中3次引用该团队提出的估计黑洞质量的新R-L关系论文,认为该团队建议的发射线光度可作为活动星系核光度的很好示踪物(good indicator),他们在论文中的分析结果与该项目团队的结果是相符的(consistent)

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客观评价:

1. 项目团队发现的宇宙早期最亮、中心黑洞质量最大的类星体(代表性论文[1)引起了国际上广泛关注。论文作为封面推荐论文发表在2015226Nature发表3年已被SCI论文他引221次。ESI选为热点和高被引论文,2015年入选美国Discover杂志世界100个顶级科学事件和英国Altmetric网站世界100篇最具影响力科学论文。

??? Nature为该发现发表了德国学者Venemans的专文评述年轻宇宙里的巨兽(A giant in the young Universe)(代表性他引文[1])。认为在早期宇宙中发现质量如此之大的黑洞是令人吃惊的(surprising),可以用来洞察(insight)早期黑洞和星系的增长。这不仅是早期宇宙中质量最大(most massive)的黑洞,也是至今发现的宇宙当时最亮(most luminous)的天体。它将允许我们以前所未有的细节(in unprecedented detail)研究早期宇宙中星系际介质。如能发现更多这类天体,这些巨兽将成为研究大爆炸后几亿年时年轻宇宙的理想对象(ideal targets)

??? 2016421Nature发表的德国学者Thomas等论文“A 17-billion-solar-mass black hole in a group galaxy with a diffuse core” (代表性他引文[2)中第一个引用的文献就是项目团队Nature论文,即红移6以上极亮类星体的探测显示130亿年前宇宙就存在高达100亿太阳质量的黑洞。再次引用项目团队论文时指出寻找拥有巨大黑洞质量的宇宙早期极亮类星体的后代(descendants)正是他们在近邻宇宙中搜寻极大质量黑洞的强大动机(strong motivations)

美国科学院院士、普林斯顿大学天体物理系前主任Spergel等在发表于美国天体物理杂志(ApJ)论文(代表性他引文[3)3次引用项目团队Nature论文,首次引用是作为第一代明亮天体形成的观测证据。第二次是提及项目团队在一个极亮类星体中发现超大质量黑洞,这些宇宙早期高红移类星体对结构形成和黑洞增长理论提出了严峻挑战(serious challenge)。第三次是提出极大质量恒星的直接引力塌缩很可能为项目团队发现的超大质量黑洞的形成提供种子’(seed)

2017929Science发表的美国学者Hirano等论文“Supersonic gas streams enhance the formation of massive black holes in the early Universe”(代表性他引文[4)中把项目团队Nature论文作为在早期宇宙观测到亮类星体中存在超大质量黑洞的三篇代表文献之一。他们用数值模拟得出在红移30.5存在34000倍太阳质量的种子黑洞有利于解释早期宇宙类星体超大质量黑洞的形成。

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2. 项目团队提出了基于光学和近红外、中红外波段天文巡天数据选取类星体候选体的新方法(代表性论文[2][3),得到了比传统的光学波段选源方法更高的类星体证认效率,并利用光谱观测发现了许多类星体(包括宇宙早期最亮、中心黑洞质量最大的类星体)。这些类星体选源新方法也逐渐得到了其他学者的认可和应用,两篇代表性论文[2][3]至今被SCI论文他引61次。

如美国哈佛大学学者Kalfountzou等在发表在英国皇家天文学会会刊(MNRAS)上的论文(代表性他引文[5)中多达7次引用项目团队关于类星体选源的代表性论文[2][3],应用了许多项目团队提出的判据和定义(如光学与红外位置差、测光红移可靠性、光学-近红外选源判据、光学-中红外选源判据等),得到了最大的X射线选红移3以上的活动星系核样本。

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3. 项目团队提出或改进了估算类星体中心黑洞质量的多种方法,如利用发射线光度代替连续谱光度建立新的RL经验关系以避免喷流或寄主星系辐射对估算黑洞质量的影响,利用Mσ关系得到ISeyfert星系的黑洞质量,利用耀变体的寄主星系大多是椭球星系的特点提出利用基准平面关系和Mσ关系来得到一些没有或只有弱发射线的耀变体的中心黑洞质量。这三种估算活动星系核黑洞质量新方法(代表性论文[4][7][5])的提出有重要影响,三篇代表性论文至今被SCI论文他引157次。

在对黑洞质量估算方法开展研究的基础上,项目团队得到了不同样本类星体中心黑洞的质量并研究了其与类星体其它物理性质的关联,包括双峰发射线活动星系核的黑洞质量、ISeyfet星系的黑洞质量与视向角、以及类星体光学、紫外波段光变与黑洞质量等因素的关联(代表性论文[6][7][8])。这篇代表性论文至今共被SCI论文他引112次。

??? 美国俄亥俄州立大学天文系前主任Peterson和亚利桑那大学天文系主任Jannuzi等学者在发表于ApJ的着名论文(代表性他引文[6)中,3次引用项目团队代表性论文[4],认同项目团队提出的发射线光度可作为活动星系核光度的很好示踪物(good indicator),他们的结果与项目团队结果是相符的(consistent)

美国加州大学天文学家Bennert等在2008年发表ApJ的一篇论文中4次引用项目团队代表性论文[5他们根据项目团队提出的由耀变体寄主椭球星系的基准平面关系和Mσ关系来得到只有弱发射线的耀变体中心黑洞质量的方法,利用哈勃空间望远镜对类星体寄主椭球星系的图像观测,得到了一些低红移类星体的黑洞质量,这对他们得到星系并合形成椭球星系的时标至关重要。

美国宾州州立大学Brandt教授等在ApJ论文(代表性他引文[7)5次引用并用大段文字评价本项目团队关于双峰发射线活动星系核黑洞质量的研究工作(代表性论文[6)。认为项目团队得到的双峰发射线活动星系核具有不同吸积率的一般性结论已被他人证实(confirmed),项目团队论文里对射电强双峰发射线活动星系核在光学-X射线谱指数与爱丁顿比率关系图上呈现出爱丁顿比率在0.001左右时的断层是令人鼓舞的(encouraging).

??? 德国马普地外物理研究所所长NandraBender等在天文与天体物理学杂志(A&A)论文(代表性他引文[8)9次引用项目团队关于类星体光变的研究工作(代表性论文[8)。将项目团队论文作为研究类星体光变的代表性文献之一,将他们研究结果与项目团队论文中的结果做了比较。项目团队得到的类星体光变与红移没有明显关联的结论得到他们研究的支持(agree with recent studies),项目团队得到的光变幅度与爱丁顿比率的反相关以及吸积率的变化是导致光变原因的结论也得到了他们研究结果的强烈支持(strongly support).

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代表性论文专着目录:

序号

论文专着名称/

刊名/ 作者

年卷页码

xxxxxx页)

发表时间

(年 月 日)

通讯

作者(含共同)

第一作者(含共同)

国内作者

SCI他引次数

他引总次数

论文署名单位是否包含国外单位

1

An ultraluminous quasar with a twelve-billion-solar-mass black hole at redshift 6.30 / Nature / Wu,?Xue-Bing; Wang,?Feige; Fan,?Xiaohui; Yi,?Weimin; Zuo,?Wenwen; Bian,?Fuyan; Jiang,?Linhua; McGreer,?Ian?D.; Wang,?Ran; Yang,?Jinyi; Yang,?Qian; Thompson,?David; Beletsky,?Yuri

2015518512 - 515

2015-02-25

吴学兵

吴学兵

吴学兵、王飞格、易卫敏、左文文、江林华、王然、 杨锦怡、杨倩

221

221

1

2

SDSS Quasars in the WISE Preliminary Data Release and Quasar Candidate Selection with Optical/Infrared Colors/ Astronomical Journal / Wu,?Xue-Bing; Hao,?Guoqiang; Jia,?Zhendong; Zhang,?Yanxia; Peng,?Nanbo

2012144 49 (11 pages)

2012-08-01

吴学兵

吴学兵

吴学兵、郝国强、贾振东、张彦霞、彭南博

42

42

1

3

Quasar candidate selection and photometric redshift estimation based on SDSS and UKIDSS data / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society / Wu,?Xue-Bing; Jia,?Zhendong

20104061583 - 1594

2010-08-01

吴学兵

吴学兵

吴学兵、贾振东

19

19

1

4

Black hole mass estimation using a relation between the BLR size and emission line luminosity of AGN / Astronomy & Astrophysics / Wu,?X.-B.; Wang,?R.; Kong,?M.?Z.; Liu,?F.?K.; Han,?J.?L.

2004424793 - 798

2004-09-01

吴学兵

吴学兵

吴学兵、王然、 孔民芝、刘富坤、韩金林

80

80

1

5

Supermassive black hole masses of AGNs with elliptical hosts / Astronomy & Astrophysics / Wu Xue-BingLiu F.?K.Zhang?T.?Z.

2002389 742 - 751

2002-07-01

吴学兵

吴学兵

吴学兵、刘富坤、张天治

41

41

1

6

Black Hole Mass and Accretion Rate of Active Galactic Nuclei with Double-peaked Broad Emission Lines / Astrophysical Journal / Wu,?Xue-Bing; Liu,?F.?K.

200461491 - 100

2004-10-10

吴学兵

吴学兵

吴学兵、刘富坤

35

35

1

7

Inclinations and Black Hole Masses of Seyfert 1 Galaxies / Astrophysical Journal Letters / Wu,?Xue-Bing; Han,?J.?L.

200156159 - 62

2001-11-01

吴学兵

吴学兵

吴学兵、韩金林

36

36

1

8

The Correlations between Optical Variability and Physical Parameters of Quasars in SDSS Stripe 82 / Astrophysical Journal / Zuo,?Wenwen; Wu,?Xue-Bing; Liu,?Yi-Qing; Jiao,?Cheng-Liang

2012758104 (26 pages)

2012-10-20

左文文

左文文

左文文、吴学兵、刘逸清、焦承亮

41

41

1

合计

515

515

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主要完成人情况:

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1. 吴学兵,排名1,教授,工作单位:北京大学,完成单位:北京大学,是该项目所有8篇代表性论文主要学术思想提出者,是代表性论文[1]-[7]的第一作者和主要贡献者,是代表性论文[8]的第二作者(第一作者为他当时指导的研究生)和重要贡献者。在类星体选源新方法的提出、高红移类星体候选体光谱观测计划的提出与实施、黑洞质量估算方法的改进以及黑洞质量与类星体其它物理性质的关联研究等方面作出了主要学术贡献。

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2. 王飞格,排名2,博士后,工作单位:美国加州大学圣巴巴拉分校,完成单位:北京大学,作为代表性论文[1]的第2作者,在发现宇宙早期发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体的研究工作中做出了重要贡献。在高红移类星体候选体选源方法的改进、基于数据库对类星体候选体的选取、该类星体红外光谱观测及数据处理、星际介质电离氢区大小的分析以及光谱中金属吸收线的证认等方面做了大量工作。

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3. 王然,排名3,研究员,工作单位:北京大学,完成单位:北京大学。在代表性论文[1]中参加了对红移6.30类星体光学与近红外光谱观测数据的分析和讨论,对该研究作出了重要贡献。是代表性论文[4]第2作者,参加了对活动星系核样本宽线区半径和发射线光度的数据收集整理和相关性分析,对建立新的光度-半径关系作出了重要贡献。

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4. 左文文,排名4,副研究员,工作单位:中国科学院上海天文台,完成单位:中国科学院上海天文台。在代表性论文[1]中参与了光谱数据处理与分析,对近红外光谱进行了数据处理及拟合,估算出了该红移6.30类星体的中心黑洞质量,对该研究作出了重要贡献。作为代表性论文[8]的第一作者(当时为北京大学博士研究生),负责了项目的执行、光谱数据的获取及分析处理、论文撰写等过程,对该研究作出了主要贡献。

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5. 易卫敏,排名5,助理研究员,工作单位:365bet体育足球赌博_澳门365bet下载_365bet怎么样,完成单位:365bet体育足球赌博_澳门365bet下载_365bet怎么样。在代表性论文[1]中作为北京大学研究团队的合作方,主要负责云南丽江2.4米望远镜的光谱观测任务,包括前期测试和可行性分析,以及根据实时天气状况和机动时间调整观测策略和方案。按照项目负责人的安排利用2.4米望远镜对极亮高红移类星体进行了最初的光谱观测和数据处理,对该研究作出了重要贡献。

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完成人合作关系说明:

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项目组中排名第2-4的王飞格、王然、左文文分别于2012-2017年、2004-2009年、2009-2014年期间是排名第1的项目负责人吴学兵在北京大学物理学院天文学系指导的博士研究生,和吴学兵一起从事类星体的观测研究。王然2013年回北京大学工作后一直与吴学兵合作从事高红移类星体观测研究工作。左文文2014年毕业去中国科学院上海天文台工作后也继续和吴学兵合作开展类星体的光谱数据分析与统计研究。

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项目组中排名第5的易卫敏为365bet体育足球赌博_澳门365bet下载_365bet怎么样助理研究员,2012年开始作为合作者加入北京大学吴学兵研究团队,主要承担对该团队选出的类星体候选体利用云南丽江2.4米光学望远镜进行光谱观测和证认工作。

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项目组5人均为代表性论文[1]的主要作者。吴学兵与王然是代表性论文[4]的主要作者,左文文与吴学兵是代表性论文[8]的主要作者。项目组5人均为获得2017年教育部自然科学一等奖项目的获奖人。

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