施建榮：
國家天文臺(tái)研究員
郭守敬望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)運(yùn)行部主任
1995年畢業(yè)于北京大學(xué)地球物理系，1998年畢業(yè)于上海交通大學(xué)應(yīng)用物理系，獲博士學(xué)位；同年6月進(jìn)入中國科學(xué)院國家天文臺(tái)從事博士后研究工作。長期從事銀河系的化學(xué)演化研究工作

　　晚型恒星，是指恒星光譜序列中的F、G和K型星。通過研究晚型恒星中元素豐度的分布模式，有助于人類進(jìn)一步了解銀河系早期形成的歷史等信息。因而，目前世界各國天文界都廣泛關(guān)注該領(lǐng)域研究。
　　盡管現(xiàn)在我們并不能直接測(cè)定一百多億年前銀河系早期的化學(xué)元素豐度，但卻可以通過確定貧金屬恒星的大氣化學(xué)成分來了解銀河系早期形成和演化的歷史，尤其是銀暈和銀盤的形成過程。因?yàn)?，如果這類恒星還沒有演化到巨星的分支，那么它們表面的化學(xué)成分就應(yīng)該與形成其氣體的化學(xué)成分相同。同時(shí)，貧金屬恒星中元素豐度的分布模式，也能夠幫助人類了解這些元素在銀河系早期何時(shí)、何地形成，以及原初的初始質(zhì)量函數(shù)等。
　　一直以來，在元素豐度分析方面，國際上大部分的研究結(jié)果都是在基于局部熱動(dòng)平衡的假設(shè)條件下得到的。但是，局部熱動(dòng)平衡在碰撞占主導(dǎo)地位的假設(shè)條件下才成立，而這種假設(shè)并不一定適合每種元素，因?yàn)樵谀承┨祗w物理環(huán)境下，得到的結(jié)果很可能嚴(yán)重偏離真實(shí)情況，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
　　在晚型恒星中，特別是貧金屬恒星中，由于有輻射場(chǎng)的存在，一方面電子密度低，另一方面重金屬含量少，不透明度降低，紫外輻射很強(qiáng)，于是這些恒星大氣中碰撞不再占主導(dǎo)地位，粒子數(shù)布局不再滿足玻爾茲曼和沙哈方程。簡(jiǎn)單來說，就是這些恒星中的大氣明顯偏離局部熱動(dòng)平衡狀態(tài)。
　　在這種情況下，我們必須考慮非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)對(duì)元素豐度確定的影響。也就是說，我們需要通過非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)的修正來進(jìn)一步提高豐度分析的準(zhǔn)確度。特別值得注意的是，貧金屬冷星大氣中很多元素的非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)非常明顯，很多研究者利用局部熱動(dòng)平衡得到的豐度結(jié)果與事實(shí)偏差較大，對(duì)O、Na、Mg、Al、Si、K、Ca和Fe等元素豐度的研究無一例外地表明了這一結(jié)論。
　　但是，非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)的計(jì)算是一個(gè)困擾天文學(xué)多年的難題。因?yàn)?，?jì)算過程中必須全面考慮原子各種統(tǒng)計(jì)平衡過程，以及恒星大氣模型的相互耦合。不僅如此，對(duì)貧金屬恒星基本參數(shù)和表面元素豐度的確定也有很多需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方，例如：一方面研究中采用的樣本恒星數(shù)目有待進(jìn)一步增加；另一方面，恒星基本參數(shù)，如有效溫度、表面重力等的確定也不太可靠等，更重要的原因是，貧金屬恒星離我們比較遠(yuǎn)，受大氣消光的影響較大，也沒有精確的距離測(cè)量。
　　不過，隨著觀測(cè)和級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在我們有了更多可靠的原子數(shù)據(jù)，使得我們可以建立更多、更完備的原子模型。更重要的是，我們還可以詳細(xì)地研究與電子和中性氫的碰撞對(duì)粒子數(shù)占據(jù)的影響，以建立更為可靠的原子模型。
　　近些年來，我們研究組在非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)研究方面做了大量工作，開展了Li、B、Na、Mg、Al、Si、K和Fe等元素的非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)研究，并建立了相對(duì)應(yīng)的原子模型，分析了多批樣本星中這些元素的豐度。與此同時(shí)，我們還系統(tǒng)研究了一批高自行恒星和暈星中Na、Mg和Al三種元素的豐度，結(jié)果表明：結(jié)合恒星的運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì)，利用Na/Fe和Al/Mg的豐度信息可以區(qū)分暈、厚盤和薄盤恒星。同時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)，Na和Al的豐度結(jié)果不能用目前的超新星和AGB星的產(chǎn)率來解釋。
　　不僅如此，近年來，我們還詳細(xì)分析了SiⅠ和SiⅡ譜線在晚型貧金屬和近鄰恒星中的非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)，并確定了這些恒星中Si元素的豐度。同時(shí)，我們利用日本Subaru望遠(yuǎn)鏡的紅外光譜，研究了SiⅠ紅外譜線在恒星中的非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)。這些研究很好地表明，要確定貧金屬恒星中的Si元素豐度，一定要考慮非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)。我們得到的結(jié)果也表明，考慮了非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)之后，不僅很好地解決了矮星和巨星中得到的Si元素豐度不一致的難題，同時(shí)也證實(shí)了用紅外、紫外級(jí)光學(xué)波段譜線得到的Si豐度是一致的，而且從中性Si和一階電離Si譜線得到的豐度也是一致的。
　　此外，在與國防科技大學(xué)研究人員的合作中，我們計(jì)算了用于建立原子模型的Cu和Zn原子數(shù)據(jù)，在國際上首次建立了Cu原子模型，并研究了太陽和貧金屬恒星中Cu元素受非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，貧金屬恒星中，Cu元素豐度確定敏感于非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)。目前，關(guān)于Zn的原子模型，我們正在建立。
　　研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，電子的碰撞激發(fā)和電離截面對(duì)一些元素的非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)有很大影響，但是目前由于缺乏相關(guān)參數(shù)，在絕大多數(shù)研究中，我們只能采用很老、很簡(jiǎn)單的公式來計(jì)算有關(guān)截面，這些截面的大小與精確計(jì)算的結(jié)果存在著量級(jí)以上的差別。
　　為了解決這一難題，我們將聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)的研究人員，一起開展專門針對(duì)該方面的研究。我們將用精確計(jì)算的截面代替簡(jiǎn)單公式的計(jì)算結(jié)果，從而建立更可靠的原子模型，進(jìn)而更準(zhǔn)確地確定一些重要元素在晚型恒星中的分布模式。
　　我們相信，完整的原子模型，加上高分辨率、高信噪比的觀測(cè)光譜，為我們奠定了準(zhǔn)確確定恒星基本參數(shù)和元素豐度的基礎(chǔ)。我們將更好地利用這些有利條件，著力開展晚型恒星中重要元素非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)方面的研究，積極推動(dòng)天文學(xué)研究的進(jìn)展。      

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　責(zé)編/萬海濱

　　施建榮：
　　國家天文臺(tái)研究員，郭守敬望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)運(yùn)行部主任。1995年畢業(yè)于北京大學(xué)地球物理系，獲碩士學(xué)位；1998年畢業(yè)于上海交通大學(xué)應(yīng)用物理系，獲博士學(xué)位；同年6月進(jìn)入中國科學(xué)院國家天文臺(tái)從事博士后研究工作。長期從事銀河系的化學(xué)演化研究工作，尤其在晚型恒星大氣中一些重要元素的非局部熱動(dòng)平衡效應(yīng)的研究方面做了大量工作。1999年至2009年間，施建榮曾先后8次前往德國慕尼黑大學(xué)天文和天體物理研究所交流學(xué)習(xí)，2010年前往俄羅斯科學(xué)院天文研究所從事非局部熱動(dòng)平衡條件下原子模型建立的研究工作。截至目前，公開發(fā)表并進(jìn)入SCI檢索的學(xué)術(shù)論文達(dá)60多篇。2003年獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)；2008年獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。