個人事跡
1)獲得國家自然科學(xué)獎二等獎
韓金林在銀河系磁場的出色工作中贏得世界贊譽和尊敬,獲得國家自然科學(xué)獎二等獎。宇宙磁場的起源和演化是物理和天體物理學(xué)中長期沒有解決的重大問題之一。銀河系的磁場雖然極其微弱,但它制約著氣體動力學(xué)過程,是影響行星、恒星、直至銀河系形成和演化的重要因素,是研究極高能宇宙線粒子性質(zhì)、起源和傳播的重要基礎(chǔ)。過去對銀河系磁場的測量只能到幾千光年范圍,根本無法研究銀河系幾萬光年尺度的整體磁場。 新發(fā)現(xiàn)的大量脈沖星是探測銀河系大范圍磁場的唯一探針。歷經(jīng)十幾年努力,他用國際大射電望遠鏡對大量脈沖星進行近千小時的測量,以第一手資料揭示和確定了銀河系幾萬光年范圍內(nèi)方向和諧的磁場結(jié)構(gòu);建立了銀盤內(nèi)太陽附近的磁場結(jié)構(gòu)雙對稱模型。證認(rèn)出磁場效應(yīng)的反對稱全天分布圖,推證出銀河系暈中上、下反對稱的環(huán)向磁場,首次給出星系尺度發(fā)電機運行的確切證據(jù)(代表性論文2)。首次得到星際磁場在中大尺度上的能譜分布(代表性論文4),為磁場產(chǎn)生和演化的各種模擬研究提供了關(guān)鍵觀測依據(jù)。韓金林等人的研究使人們對銀河系磁場從局域認(rèn)知發(fā)展到整體圖像。這些天體物理基礎(chǔ)性的研究結(jié)果已經(jīng)對銀河系、宇宙磁場的起源和演化、宇宙微波背景輻射等多個學(xué)科前沿作出重要貢獻,而且還為高能宇宙線起源研究提供了基本前提,從而推動了粒子物理學(xué)的發(fā)展。 國際同行認(rèn)為其“研究結(jié)果對理解銀河系磁場的起源和演化顯然非常重要”。所建立的銀河系磁場結(jié)構(gòu)模型目前被國際同行廣泛引用和證實,被評述為“星際介質(zhì)的關(guān)鍵觀測結(jié)果”之一,“利用脈沖星最好地探測了銀河系盤的磁場”,成為研究星系尺度磁場起源理論研究的重要觀測依據(jù)。銀盤的整體磁場模型以及“首次給出銀暈的磁場及強度定量估計”,為研究極高能宇宙線起源和傳播提供了基本前提。國際同行有關(guān)星系尺度磁場、宇宙磁場的許多重要評述都大段多次引述有關(guān)研究結(jié)果。銀河系磁場的研究結(jié)果還為高紅移天體的磁場和宇宙磁場提供了標(biāo)尺,2006年的論文已成為領(lǐng)域標(biāo)致性論文。韓金林的研究成果已進入兩本國際經(jīng)典天文教科書和一本國際天文研究手冊。國際經(jīng)典教科書《射電天文導(dǎo)論》和《脈沖星天文學(xué)》改版時增加了兩三頁介紹有關(guān)結(jié)果,并都引用幾幅圖。綜述之一被劍橋《研究天文學(xué)家手冊》推薦為入門閱讀資料。 在十多次國際會議(包括2次國際天文學(xué)會最高級別的主題編號會議IAU Symp.)上,韓金林被邀請做特邀報告或特邀綜述。在2008年的IAU Symp.259“宇宙磁場:從行星到恒星和星系”會議上,韓金林被邀請做銀河系磁場的全面的特邀綜述。
2)脈沖星的研究結(jié)果得到廣泛國際承認(rèn)
脈沖星發(fā)現(xiàn)40多年來,脈沖星的偏振輻射特征為長期沒有解決的輻射機制難題提供了很多線索和限制。然而問題并沒有解決。韓金林關(guān)于脈沖星研究工作主要有幾個方面: 一是申請使用國際大射電望遠鏡觀測了大量脈沖星輻射的偏振輪廓(例Han et al. 2009; Manchester, Han & Qiao 1998; Manchetser & Han 2004),研究了散射等星際介質(zhì)傳播效應(yīng)對脈沖星偏振輪廓的影響(Li & Han 2003),并總結(jié)了脈沖星偏振輻射的規(guī)律(Han et al.1998, You & Han 2006)。二是利用偏振輻射求出的幾何和脈沖輪廓構(gòu)造了脈沖星輻射束的二維亮度分布圖(Han & Manchester 2001)。三是參與喬國俊老師領(lǐng)導(dǎo)的脈沖星輻射理論研究,共同討論并一起指導(dǎo)研究生研究脈沖星輻射區(qū)(Xu,Qiao & Han 1997; Zhang, Qiao & Han 1997; Zhang, Qiao, Lin & Han 1997; Xu, Liu, Han & Qiao 2000; Qiao, Liu, Zhang & Han 2001,Zhang, Qiao, Han et al. 2007);四是指導(dǎo)研究生對脈沖星在銀河系里運動和分布進行模擬研究(Sun & Han 2004),并對脈沖星獲得的運動速度進行觀測總結(jié),探討并限制初始速度產(chǎn)生機制并進行計算機模擬 (Wang, Lai, Han 2006,2007)。 這些工作得到廣泛的國際承認(rèn)。脈沖星的偏振輪廓是解算脈沖星輻射區(qū)域所必須的,是脈沖星物理研究的基本素材。我們發(fā)表的觀測數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣泛引用,還有大批資料待發(fā)表。我們關(guān)于散射效應(yīng)對偏振輪廓的影響,不僅被國際幾個小組的模擬和觀測證實,還發(fā)現(xiàn)是脈沖高速采樣未分辨的偏振合成必須考慮的效應(yīng)。考慮關(guān)于脈沖星圓偏振總結(jié)的論文不僅成為理論研究常用的經(jīng)典觀測論據(jù),還被劍橋出版《脈沖星天文學(xué)》引用。利用脈沖輪廓合成的脈沖星輻射束已經(jīng)被所有綜述和劍橋的教科書《脈沖星天文學(xué)》和《研究天文學(xué)家手冊》引用。脈沖星的初始速度觀測限制的工作也已經(jīng)成為該研究方向的經(jīng)典,被所有相關(guān)研究引用。
3)在星系和星系團研究中的影響
星系和星系團的是宇宙結(jié)構(gòu)的基本單元。星系的形成和演化是當(dāng)代天體物理的重大前沿領(lǐng)域課題。韓金林在這方面的工作有幾個部分: 一是利用國際大射電望遠鏡對鄰近星系M31和NGC2997進行了偏振觀測,探測了它們的磁場結(jié)構(gòu)(Han et al. 1998,1999, Men & Han 2005);二是對旋渦星系的Tully-Fish關(guān)系(光度和旋轉(zhuǎn)速度)進行研究,發(fā)現(xiàn)星系的光度、旋轉(zhuǎn)速度和星系半徑構(gòu)成基本面(Han et al. 2001);三是與吳學(xué)兵合作研究星系核和黑洞質(zhì)量(Wu & Han 2001a,b),并共同指導(dǎo)研究生研究活動星系核的變化及Baldwin效應(yīng)(Kong et al. 2004,2006);四是指導(dǎo)研究生研究星系并合及其引力波輻射;五是合作研究星系團的引力透鏡效應(yīng)(Wu & Han 1995),并指導(dǎo)學(xué)生從SDSS證認(rèn)出目前最大的星系團樣本,并發(fā)現(xiàn)一批罕見的引力透鏡光弧(Wen et al. 2008,2009)。 這些工作有很好的國際承認(rèn)。對鄰近星系M31的背景射電源的法拉第觀測成為下一代射電望遠鏡SKA觀測的初級模板。對旋渦星系Tully-Fish關(guān)系引入半徑構(gòu)成基本面不僅被理論研究證實,最近還被新的樣本證實。與研究生一起精確確定的局域宇宙星系并合率為引力波背景的計算提供了一個方面非常確定的觀測限制。與研究生一起證認(rèn)的星系團樣本將對宇宙結(jié)構(gòu)等多個方面產(chǎn)生重要影響。
4)提升中國的觀測能力,培養(yǎng)中國人才隊伍
利用中德馬普合作框架、由德國馬普射電天文研究所和國家天文臺共同研制的6厘米觀測系統(tǒng), 于2004年8月克服各種困難,安裝在烏魯木齊25米射電望遠鏡上,建成我國射電天文界第一個在厘米波段最靈敏的全偏振系統(tǒng)。此后,它帶動了一批課題。韓金林負(fù)責(zé)的銀道面6厘米的偏振巡天項目已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了6個新的HII區(qū),還發(fā)現(xiàn)了非常稀有的星際介質(zhì)法拉第屏(Sun et al. 2006, Shi et al. 2008)。項目組還對大角徑的超新星遺跡(例天鵝圈遺跡,HB3)進行了觀測,確定了超新星遺跡首例輻射譜偏折(S147),觀測了最暗弱的超新星遺G156和G65,等等。這些觀測均已指導(dǎo)學(xué)生完成論文在A&A上發(fā)表(見附錄4:國際刊物論文列表超新星遺跡部分)。該6厘米系統(tǒng)的建立使得大量的射電變源(IDV)的觀測、射電射電復(fù)合線H110a和H2CO譜線的觀測、EVN網(wǎng)的6厘米最長基線的偏振觀測等成為可能。不僅使射電天文在中國的觀測研究實實在在開辟了新的天空,帶動一批課題,在國際刊物發(fā)表了十多篇論文,也使中國射電天文技術(shù)水平因為合作而得以很大提高。 韓金林為中國的天文事業(yè)培養(yǎng)了3名碩士研究生和9名博士研究生畢業(yè),另外還有9名碩士博士研究生在讀。畢業(yè)的博士生成為各單位的骨干,其中博士畢業(yè)生孫曉輝在馬普射電所做一年博士后之后回團組工作成為骨干;博士畢業(yè)生王陳還獲得中國科學(xué)院的院長優(yōu)秀獎,成為天體輻射和傳播的理論專家。目前他在國家天文臺建立的致密天體和彌漫介質(zhì)研究團組已經(jīng)成為單位天文研究最重要的力量之一。
研究領(lǐng)域
銀河系磁場及結(jié)構(gòu), 脈沖星偏振觀測,輻射與傳播理論,6cm銀道面巡天,星系團和引力波,大質(zhì)量恒星形成,活動星系核
承擔(dān)科研項目情況
1、 脈沖星輻射(國家自然科學(xué)基金重點項目) 研究內(nèi)容包括脈沖星的多波段偏振觀測,輻射機制,傳播效應(yīng)以及高能輻射特性等。 2、 星系與黑洞(國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體) 3、 宇宙中的結(jié)構(gòu)形成與星系演化(973子課題項目) 4、 銀河系磁場
社會任職
國際天文學(xué)聯(lián)合會(IAU) 成員中國天文學(xué)會理事、射電天文專業(yè)委員會主任中科院研究生院 教授北京大學(xué) 兼職教授貴州大學(xué)兼職教授
獲獎及榮譽
國家自然科學(xué)獎二等獎
代表論著
1 The magnetic field in the disk of our Galaxy Han, JL & Qiao GJ, 1994, A&A 288, 759 2 Antisymmetric rotation measures in our Galaxy: evidence for an A0 dynamo Han, J. L.; Manchester, R. N.; Berkhuijsen, E. M.; Beck, R.,1997,A&A 322,98. 3 Circular polarization in pulsar integrated profiles Han, J. L.; Manchester, R. N.; Xu, R. X.; Qiao, G. J. 1998, MNRAS. 300, 373 (arXiv:9806021) 4 Pulsar rotation measures and the magnetic structure of our Galaxy Han, J. L.; Manchester, R. N.; Qiao, G. J. 1999,MNRAS 306, 371(arXiv:9903101) 5 The shape of pulsar radio beams Han, J. L.; Manchester, R. N. 2001, MNRAS320, L35 (arXiv:0010538) 6 Counterclockwise Magnetic Fields in the Norma Spiral Arm Han, J. L.; Manchester, R. N.; Lyne, A. G.; Qiao, G. J. 2002,ApJ,570L,17 (arXiv:0203517) 7 Milestones in the Observations of Cosmic Magnetic Fields Han, Jin-Lin; Wielebinski, Richard 2002, ChJAA2, 293(arXiv: 0209090) 8 The Spatial Energy Spectrum of Magnetic Fields in Our Galaxy Han, J. L.; Ferriere, K.; Manchester, R. N., 2004, ApJ 610, 820(arXiv:0404221) 9 Pulsar Rotation Measures and the Large-Scale Structure of the Galactic Magnetic Field Han, J. L.; Manchester, R. N.; Lyne, A. G.; Qiao, G. J.; van Straten, W.,2006,ApJ 642, 868(arXiv:0601357) 10 The magnetic structure of our Galaxy: a review of observations Han, JinLin 2009, IAUS259, 455 (arXiv:0901.1165)用國外的設(shè)備搞自己的研究
記者見到他時,他正在打電話,雖然背對著,但是從他洪亮的聲音,高大的背影,一望便知是個爽朗的人。
韓金林,41歲,國家天文臺研究員,在973計劃“21世紀(jì)天體物理重大問題:星系形
成與演化”項目中,主要負(fù)責(zé)“銀河系磁場”的研究。首席陳建生院士向我們介紹時對他的工作很是贊賞。
得知記者的來意,韓金林謙虛地笑笑說:“在我們這個973項目中,我只不過是個小兵,比我做得好的人還有很多呢!”不過能得到首席陳建生的肯定,他還是很高興的。
談起自己負(fù)責(zé)的“銀河系磁場”這個課題,韓金林說:“這項研究使人們對銀河系磁場從局域認(rèn)知擴展到整體圖像,不僅認(rèn)識了銀河系和星系的磁場結(jié)構(gòu),而且為研究極高能宇宙線起源和傳播提供了最基本的前提和基礎(chǔ)。雖然973已結(jié)題,但我們還會在這一領(lǐng)域作進一步的研究!
聽著韓金林研究員用很快的語速為我們講解著他的星系磁場研究內(nèi)容,其極強的專業(yè)性很難讓人相信他竟是由無線電專業(yè)半路出家搞天文的。原先師從王綬琯院士讀博士時,韓金林的主攻方向是天文儀器,但“在天文臺被熏陶的時間長了,就搞起天文來了”。他憑著一股子青年的熱情,利用晚上時間自學(xué)天文知識,而后成為一名活躍在前沿領(lǐng)域的優(yōu)秀天文學(xué)研究人員。韓金林常說:“我們有責(zé)任,一定要做好!”正是這種強烈的追求和責(zé)任感使他取得了今天的成績。
天文學(xué)是建立在觀測基礎(chǔ)上的科學(xué),而我國現(xiàn)有的觀測設(shè)備很難支持韓金林關(guān)于星系磁場的研究。于是“利用國外開放的一流設(shè)備做自己的研究”成了這個課題的一大特色。
澳大利亞的帕克斯64米射電望遠鏡、德國的100米射電望遠鏡、美國國家射電天文臺的甚大陣望遠鏡……韓金林幾年來經(jīng)常往返于各國之間,使用這些世界上最大的射電望遠鏡進行觀測。
“國際上的大觀測設(shè)備是開放的,但競爭也十分激烈,誰的研究課題好誰就能爭取到觀測時間!表n金林憑借與眾不同的思路和出色的研究計劃,爭取到了國際上多個大型先進觀測設(shè)備的使用時間,僅德國的100m射電望遠鏡他就用了700多個觀測小時,澳大利亞的望遠鏡也用了600小時。
通過國際觀測取得的大量第一手?jǐn)?shù)據(jù),韓金林在銀河系磁場研究方面取得了驕人的成果。國際同行認(rèn)為,他們“最好地刻畫出了銀河系的磁場結(jié)構(gòu)”,“他們的結(jié)果令人震驚”,“明顯非常重要”。國際上重要綜述文章或教科書中,只要談到法拉第效應(yīng)天圖和銀河系磁場,一般均引用韓金林的法拉第反對稱分布圖,因為這種反對稱性是韓金林等人首先證認(rèn)出來并加以認(rèn)真研究的。目前,銀河系研究的成果已被推薦申報國家自然科學(xué)二等獎,并通過了初審。