Structure, dynamics & formation of galaxies

Dynamical equilibrium & perturbation theories

吸积的白矮星双星的观测、演化与星族特征

主要研究方向为高能天体物理与粒子天体物理，尤其关注地外高能粒子（宇宙射线、光子、中微子）的天体物理起源，相关天体（如脉冲星风云、活动星系核、伽马射线暴等）的性质，以及粒子的加速与输运机制。

当前的主要研究兴趣包括：

太阳日珥与暗条的形成、演化及稳定性问题：重点研究多相等离子体在磁场约束下的动力学行为，以及热力学过程在日珥形成中的作用。

太阳大气中的磁场结构与磁能释放机制：包括磁绳、磁重联过程及其在耀斑和相关活动中的作用。

太阳大气的多尺度数值模拟与数值方法发展：基于自适应网格加密的磁流体力学模型，发展并应用高分辨率数值模拟研究复杂太阳现象。

数值模拟与观测的结合研究：结合空间和地基太阳观测数据，对数值模型进行约束和验证。

欢迎对太阳物理、数值模拟或相关方向感兴趣的本科生和研究生与我联系交流。

主要研究兴趣涉及双星演化理论和星族合成，研究对象包括黑洞双星、Be星双星、极亮X射线源、双星脉冲星等。

Solar Radiative Magnetohydrodynamic Simulations from the Uppermost Convection Zone to the Corona

■ Magnetic flux emergence from the solar convection zone and formation of solar active regions

■ Energy and mass transport in the solar atmosphere and heating of the corona

↑ Quiet Sun: granulation-driven energy and mass injection into the corona. Red represents upflows in the right panel.

↑ Active region: million K coronal loops and cool coronal rains.

■ One-to-one modeling of solar active regions and eruptions, see e.g.,

从日冕加热到爆发活动：数据驱动辐射磁流体力学模拟离重现真实还有多远？

↑ Comparing the count rate of the actual observation of AR11640 and that synthesized from 

data-driven radiative MHD simulation.

↑ Comparing the coronal dynamics at the same time. (AIA 193 Angstrom channel)

Then for flare-productive active region 11158:

↑ Visualization of the magnetic field lines, plasma density and temperature in a data-driven 

radiative MHD simulation of AR11158 during an X class flare.

↑ Comparing flare ribbons in the actual observation and the data-driven radiative MHD simulation.

通过理论、观测和模拟等多种手段，研究太阳活动中的流体或磁流体力学过程，包括宁静冕环的流体力学建模、耀斑环的热力学演化、日冕大尺度波动的传播过程等。

　　太阳活动现象的探测和观测研究，人工智能与天文的交叉研究。

一、研究方向

1、摄动理论及应用

   研究内容：摄动函数展开、哈密顿动力学、共振动力学、ZLK机制、潮汐效应、长期演化、恒星和行星倾斜角起源与演化。

2、航天器轨道力学

   研究内容：平动点动力学、空间流形动力学、低能探测轨道、小推力轨道优化、地月及行星际空间轨道设计。

3、小天体热物理与动力学

   研究内容：热物理AI建模、非引力效应、轨旋耦合、小行星轨道特性。

二、指导研究生

1、黄秀敏，2021级硕士生，2024年6月毕业。获南京大学优秀硕士学位论文奖。

2、赵舜景，2022级硕士生，2024级博士生。获南京大学优秀本科毕业论文奖。

3、高豪，2024级硕士生，2026级博士生。获南京大学优秀本科毕业论文奖。

4、冷筱妍，2025级硕士生。

5、李文彬，2025级硕士生。

大质量恒星和星团形成

双星和多星系统的形成和演化

原恒星盘

星际介质

纤维状分子云

分子外向流和喷流

大质量恒星的反馈等

Selected press releases and media coverage

· 新华网，2025：“星空有约｜我国天文学家牵头发现正在孕育的恒星七胞胎”

  新华网-韩国，“中 천문학자 이끄는 국제 연구팀, 탄생 중인 '칠중성계' 발견”

  新华网-日本，“中国学者が主導の国際研究、形成中の七重星を発見”

· Max Planck Institute for Astronomy – Press Release, 2024: “Twins, Triplets, Quadruplets and more: Observations show massive stars are indeed born as multiples”

“Zwillinge, Drillinge und mehr: Beobachtungen bestätigen, dass massereiche Sterne als Mehrlinge geboren werden (German version)”

· MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT, Newsroom, 2024: “Massive stars are born as multiples”

“Massereiche Sterne entstehen als Mehrlinge (German version)”

· Nature Astronomy, 2024: “Multi-star systems observed in high-mass star forming region”

· 中国科学报社, 2024: “《自然—天文学》：李尚活团队发现大质量恒星团中多星系统形成的证据”

· University of Duisburg-Essen, Newsroom, 2024: “Stars Born as Multiples”

“Mehrlingsgeburt bei Sternen (German version)”

· Heidelberg Institute for Theoretical Studies, Research News, 2024: “New observations confirm computer models how massive stars are born as multiples”

“Neue Beobachtungen bestätigen: Massereiche Sterne werden als Mehrlinge geboren (German version)”

· RadioNet, News, 2024: “Twins, Triplets, Quadruplets and more: Observations show massive stars are indeed born as multiples”

·  yahoo! news, 2024: “Huge stars are born as twins, triplets and more, new images confirm”

·  UNIVERSE TODAY, 2024: “Astronomers See Massive Stars Forming Together in Multiple Star Systems”

·  Phys.org, Astronomy news, 2024: “ALMA observations show how double, triple, quadruple and quintuple star systems form simultaneously in a molecular cloud”

·  Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) science update, 2022: “The Role of Turbulence in Making Massive Stars”

·  Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) science update, 2021: “The Youngest Stellar Embryos in Massive Clouds”

· Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) science update, 2020: “Gas Motions in Interstellar Cores Forming Low-Massive Stars”

我感兴趣的一些主题：

• 　　宇宙早期的恒星与星系形成

• 　　矮星系、银河系及本星系群的结构与演化

• 　　暗物质晕、子晕与恒星晕

• 　　星系动力学理论与动力学建模

• 　　半解析模型、理想化多体模拟与宇宙学模拟

• 　　天文统计与机器学习方法

疏散星团中年轻行星系统研究，星团环境对行星系统的形成和系统构型的影响；

系外行星统计特征研究；

宜居行星探测；

系外行星大气探测；
原行星盘中系外行星的形成，动力学演化；

相对论天体物理

长期研究领域包括但不限于

·轨道摄动分析解的构造及应用：研究地球等大天体环绕轨道的摄动分析解的构造，关注摄动分析解在不同精度需求、场景中的应用。对于地球卫星，致力于克服各类特殊轨道对结果的影响，提高分析解在空间目标轨道计算中的稳定性和精度。

·航天器轨道长期演化：研究各类航天器轨道的长期演化，包括轨道演化特征、长期轨道预报算法。特别地，关注空间目标监测预警中，如何针对轨道长期演化采取适当的弃置策略。

·轨道确定方法及应用：研究各类航天器的初轨及精密轨道确定。对于初轨确定，探索对于定轨结果稳定性的改进；对于精密定轨，关注导航、空间碎片、深空探测、大地测量等不同需求下的精密定轨方法及实现，尤其关注星上、实时、巨型星座等条件下高效定轨算法的探索和实现。

·卫星轨道及星座设计：研究各类卫星轨道的设计，特别是针对不同的覆盖、监测、跟踪需求设计相应的卫星轨道和卫星星座。同时关注卫星星座，特别是巨型星座的运营策略，包括构型设计、发射部署、轨道及构型维持、弃置再入等。

·空间目标关联及碰撞预警算法：研究态势感知中空间目标（弧段）的关联算法，尤其是目前小推力逐渐普及的情况下的目标识别与关联；优化空间目标间的碰撞预警算法，在行业主流的经典算法和流程外，探索新的高效碰撞预警算法和实现流程。

科研项目（课题）

·主持国家自然科学基金、863-XXX等项目（课题）三项（已结题）

·主持行业内单位各类协作项目二十余项（部分在研）

·参与其他项目（课题）若干（部分在研）

致密星双星的形成与演化，以及双星系统的星族合成研究。

1. L型亚矮星的探测、发现、光谱分类、星族的观测和物理特性 (Primeval - I; Primeval - IV; Zhang+18c; Primeval - V)。

2. 探测银河系中金属丰度最低的甚小质量恒星、过渡型褐矮星 (T-BD; Primeval - II, 新闻发布; Primeval - III) 和简并褐矮星 (D-BD; Primeval - VI)。

3. 以含有超冷矮星的双星系统作为基准，研究甚小质量恒星和褐矮星的观测和物理特性（Burgasser+25, 新闻发布; Benchmark - I; 新闻发布 ; Primeval - VIII, 新闻发布; Primeval - VII; Zhang+13; Zhang+10, 新闻发布; Pavlenko+15)。

4. 通过大尺度巡天发现和研究超冷矮星 (Zhang+09; Burningham+10; Day-Jones+13)。

1. Characterization of L subdwarfs: discovery, classification, atmospheric and population properties (Primeval - I; Primeval - IV; Zhang+18c; Primeval - V).

2. Search for the most metal-poor very low-mass stars, transitional brown dwarfs (T-BD; Primeval - II, Press release; Primeval - III) and degenerate brown dwarfs (D-BD; Primeval - VI) in the Milky Way.

3. Revealing the observational and physical properties of very low-mass stars and brown dwarfs with benchmarks in binary systems (Burgasser+25, press; Benchmark - I, Press release; Primeval - VIII, Press release; Primeval - VII; Zhang+13; Zhang+10, Press release; Pavlenko+15).

4. Discovery and characterization of ultracool dwarfs in large scale surveys (Zhang+09; Burningham+10; Day-Jones+13; Li+26).

新闻发布：

2026.3.3 南大本科生利用韦伯太空望远镜发现两颗遥远褐矮星（南京大学 天文与空间科学学院；MNRAS 论文）

2025.10.3 天文学家在首次在太阳系外天体上清晰的观测到磷化氢（南京大学天文与空间科学学院; 论文 Science, arXiv）

2025.8.19 天文学家发现罕见的两级四星系统：一对低温褐矮星围绕一对年轻红矮星运行 (南京大学科技动态；天文与空间科学学院

2024.8.20 银河里的"华尔兹"：首个白矮星+超冷亚矮星双星系统 (南京大学科技动态；天文与空间科学学院)

Press releases:

2025.10.3 "Detection of Phosphine in a Brown Dwarf Atmosphere Raises More Questions" UC San Diego; Science, arXiv

2025.8.19 "Rare quadruple star system could unlock mystery of brown dwarfs" Royal Astronomical Society; Nanjing University; School of Astronomy; CAB (Spanish); LNA (Portuguese); 

2024.8.20 "Waltz" in the Milky Way: The first age benchmark ultracool subdwarf with a white dwarf companion (Nanjing University; School of Astronomy; ESA Gaia Image of the Week; Uni. of Hertforshire; Centro de Astrobiología) 

Postdoctoral researcher: Wen-Jin Yang — interstellar medium, radio astronomy, astrophysical masers.

Undergraduate alumni: Sen-Di Bo; Xu-Ze Liu; Zi-Xin Wei; Su-Ming Wang; Yu Huang; Hai Lv; Hao Qiu

Co-supervised PhD students: Jian-Bin Weng, Qian-Cheng Liu, Qian-Qian Zhang (with Prof. Yang Chen)