恒星是组成星系的基石；恒星演化驱动了星系和宇宙的演化。中低质量恒星（介于1至8个太阳质量）占据了宇宙星族的绝大多数（>90%）。这类恒星在其演化晚期会以星风的形式抛出外层大气，同时中心星塌缩，逐渐形成炽热的白矮星，将星周气体电离，形成拥有强发射线的行星状星云（Planetary Nebulae – PNe）。作为宇宙中分布最为广泛的一类星际介质，行星状星云是研究众多天体物理过程的理想实验室—从恒星演化、星风动力学到微观的原子过程，并因其明亮的窄发射线而成为星系化学与动力学的理想示踪体。通过对行星状星云进行分光观测研究，可以了解其前生星恒星内部核合成以及星系、宇宙的化学增丰历史，验证恒星演化理论，检验基本原子参数。行星状星云是天文学研究中最为通用而强大的工具之一。

本人致力于采用先进的观测手段和理论方法，研究行星状星云的形成、演化和相关过程，以解决天体物理学中的基本问题。通过申请大型地面光学望远镜（如西班牙10.4米加那利大望远镜GTC）的观测时间，对银河系内及河外星系中的行星状星云开展深度分光观测，利用光谱发射线计算行星状星云的元素丰度，以探究星系的化学演化，并验证渐进巨星（AGB）核合成理论模型。同时利用哈勃太空望远镜（HST）和先进地面光学红外望远镜，对银河系内的行星状星云开展多波段（紫外-光学-红外）高空间分辨率成像观测，以研究恒星晚期演化的RGB/AGB阶段的物质损失过程和对银河系中星际介质的反馈机制，并解答恒星演化研究中著名的“质量丢失问题”（The Missing Mass Problem）。

同时，计划使用大型地面光学红外望远镜，开展系外行星大气的光谱观测研究；通过分析系外行星的透射光谱（transmission spectrum），了解系外行星大气中的原子分子组成和热结构。

本人计划2023年招收两名博士研究生。他们将在我指导下开展恒星晚期演化和系外行星大气的研究，具体研究内容包括：

1）利用大型地面光学红外望远镜（如西班牙10.4米加纳利大望远镜GTC），对银河系内及河外星系中的行星状星云开展分光观测，通过细致的光谱分析得到星云的各种元素丰度，以限制恒星内部核合，研究恒星演化对星系的化学增丰。

2）利用大型地面光学红外望远镜和太空望远镜（如哈勃太空望远镜HST）对银河系内和大、小麦哲伦云中的行星状星云开展多波段成像观测，以研究行星状星云的形态与恒星星族的关系；同时结合数值模拟，研究星云形态结构的形成和星风动力学。

3）利用大型地面光学红外望远镜，开展系外行星大气的光谱观测研究；通过分析系外行星的透射光谱（transmission spectrum），了解系外行星大气中的原子分子组成和热结构。

070401-天体物理

恒星演化，星际介质，行星状星云
元素丰度，天文分光
系外行星大气

2005-09--2011-06   北京大学   博士学位
2000-09--2004-06   武汉大学   学士学位

北京大学，天文系，博士研究生。

北京大学，天文系，天体物理学博士学位（2011年）

已经设计并主持多个国际合作天文观测项目。使用的先进望远镜包括西班牙旗舰设备10.4米加那利大望远镜GTC和哈勃太空望远镜HST。作为PI获得了超过150个小时的GTC观测时间。在此部分列出：

(1) PI：哈勃太空望远镜HST观测项目GO #13838 “UV mapping of the extremely collimated outflows of the proto-planetary nebula Hen3-1475”, 2015年夏

(2) PI：GTC观测项目 #GTC08-20B “A Census Study of M31-M33 interaction through GTC Spectroscopy of Planetary Nebulae”, 2020年秋，12小时

(3) PI：GTC观测项目 #GTC1-19ACNT “GTC MEGARA First Imaging of the First Ever Fast Collimated Outflow in a Planetary Nebula”, 2019年冬，7小时

(4) PI：GTC观测项目 #GTC2-19ACNT “Mapping the Born-again Eject of the Inside-out Planetary Nebula HuBi 1 with GTC MEGARA”, 2019年夏，2小时

(5) PI：GTC观测项目 #GTC98-17B “A Census of the Extended Halo of M31 Using Planetary Nebulae”, 2017年秋，23小时

(6) PI：GTC观测项目 #GTC25-16B “Peering into the Substructures of M31 using Planetary Nebulae”, 2016年秋，30小时

(7) PI：GTC观测项目 #GTC66-16A “Chemical Abundances of Compact Planetary Nebulae in the Galactic Disk”, 2016年夏，40小时

(8) PI：GTC观测项目 #GTC92-15B “Peering into the Substructures of M31 using Planetary Nebulae”, 2015年秋，30小时

(9) PI：GTC观测项目 #GTC55-14B “Constraining the Origin of Substructures in M31 Using Planetary Nebulae”, 2014年秋，15小时

(10) PI：2.54米北欧望远镜（Nordic Optical Telescope）观测项目 “Spectroscopy and Imaging of the Born-Again Planetary Nebula Abell30”, 2014年冬，三个晚上

(11) PI：5.1米海尔望远镜（P200）观测项目 “Spectroscopic Observations of Planetary Nebulae in the Northern Spur Substructure of M31”, 2011年秋，两个晚上

2021-01~现在, 国家天文台, 研究员
2020-01~2020-12,国家天文台, 副研究员
2016-03~2019-12,香港大学, 博士后
2013-09~2016-02,西班牙高等科学研究委员会IAA-CSIC研究所, 博士后
2011-07~2013-08,北京大学, 博士后

2019-12-31-2023-12-29,香港大学名誉副教授（Honorary Associate Professor）, 名誉性兼职

   

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[26] Fang, X., Storey, P. J., Liu, X. -W.. New effective recombination coefficients for nebular N II lines. http://arxiv.org/abs/1103.5558.

1. 主持国家天文台“银河系三维结构”研究团组每周五组会讨论。

2. 发起并主持国家天文台“GTC课堂”（GTC Academy）前沿系列讲座，邀请国内外在各自领域有突出科研成就的同行开展学术讲座，旨在面向国内天文学界讲授基于8-10米级大型光学红外望远镜观测的科学。2021年5月成功举办至今，每两周举办一次。

3. 参加国家天文台每日文献（astro-ph）讨论，10:30-11:30 AM。

4. 定期与北师大、新疆天文台课题组举办线上/线下学术研讨。

（ 1 ） 类地行星的形成演化及其宜居性, 参与, 中国科学院计划, 2020-01--2024-12

（1）The merging history of M31 revealed through GTC spectroscopy of planetary nebulae   Xuan Fang   2019-10-20
（2）HST STIS UV Spectroscopic Observations of Proto-planetary Nebula Hen3-1475   Xuan Fang   2017-12-11
（3）Abundances and Gradients in M31 – A Chemical Study of Planetary Nebulae in the Substructures   Xuan Fang   2016-10-10

现指导学生

屠志军  博士研究生  070401-天体物理