高能与时域天体物理是天文学中研究宇宙最剧烈、最富动态过程的尖端领域。它聚焦于黑洞、中子星等致密天体在吸积、并合、爆发等过程中释放的巨大能量及其随时间的变化。浙江大学天文研究所将该方向列为四大研究支柱之一，组建了一支由曹新伍教授、刘彬研究员、陈平研究员、矫金龙研究员等学者组成的跨尺度研究团队，致力于从理论、模拟与多波段观测等多角度，揭示这些极端宇宙现象背后的物理规律。
本方向的研究紧密围绕致密天体的极端物理过程，主要涵盖以下几个核心领域：
1. 活动星系核与超大质量黑洞物理
该方向主要研究星系中心超大质量黑洞的吸积、辐射及其与周围环境的相互作用。
中央引擎与“变脸”机制：探究活动星系核（AGN）中央黑洞吸积盘、冕的结构与辐射特性，特别是其光谱和亮度在短时标内发生剧变的物理成因（即“变脸”现象）。
潮汐撕裂恒星事件：研究恒星被星系中心超大质量黑洞的潮汐力瓦解并形成暂现吸积过程的完整物理图像，包括物质fallback、吸积流形成、喷流产生及其多波段辐射特征。
黑洞吸积与反馈：深入理解吸积过程如何为活动星系核提供能量，以及其产生的辐射与外向流如何影响宿主星系的演化。
2. 致密天体并合与引力波天体物理
该方向关注恒星层级黑洞、中子星等致密天体的动力学演化及其并合产生的引力波与电磁对应体。
核星团中的动力学过程：研究在星系中心核星团与超大质量黑洞共存的极端环境下，恒星级双黑洞、双中子星等系统的形成、动力学演化（如ZLK机制诱导的并合）及最终的并合率。
引力波源的多信使研究：理论预言并合事件产生的引力波、短伽马射线暴、千新星等多信使信号，探索其联合观测对约束致密天体物态、宇宙学参数等的科学价值。
特殊引力波事件的形成：探究如何通过动力学过程（如分级并合）产生位于“质量间隙”等特殊参数空间（如GW231123）的引力波事件。
3. 超新星物理与时域天文学
该方向由陈平研究员领衔，聚焦于恒星演化的终极爆发及其引发的瞬变现象，是现代时域天文学最具科学驱动力的前沿方向之一。
超新星前身星与爆炸机制：研究不同类型超新星（如Ia型、核坍缩型）的前身星系统、爆炸的触发机制（热核爆炸或核坍缩）以及爆炸中的中微子、引力波产生过程。
爆发动力学与辐射转移：通过数值模拟研究超新星爆发冲击波的传播、元素核合成过程，以及爆发后抛射物的膨胀、辐射冷却和光谱演化。
暂现源搜寻与多信使观测：利用大型时域巡天项目，系统性地搜寻和监测超新星、快速射电暴、潮汐瓦解事件等各类暂现源，并结合多波段（光学、X射线、射电）乃至多信使（中微子、引力波）数据进行综合分析，以揭示其物理本质。
团队采用 “多信使观测、理论建模与高性能数值模拟”三者深度融合的研究范式。
理论方面：发展从广义相对论动力学、吸积盘理论到超新星爆炸物理、辐射转移等一系列理论模型。
模拟方面：广泛应用并发展N体模拟、流体/磁流体力学模拟、辐射转移计算以及超新星爆炸的多维模拟，依托研究所 “星河”高性能异构计算平台，实现对极端物理过程的高保真数值重现。
观测方面：深度参与国内外大型时域巡天（如LAST，CSST）及X射线、伽马射线空间望远镜（如SVOM）等项目，系统性地搜寻、证认并深入研究各类暂现源与高能天体。
通过上述研究，我们旨在：
深刻理解超大质量黑洞的生长及其对星系演化的反馈作用。
阐明双致密星并合与大质量恒星爆发这两类宇宙“重元素工厂”和引力波源的形成渠道与物理规律。
揭示宇宙中各类剧烈瞬变现象的物理起源，推动时域天文学的发展。
培养具备处理前沿理论、海量数据与复杂模拟能力的顶尖交叉学科人才，为国家在空间探测、高性能计算等领域的战略发展提供智力支持。
高能与时域天体物理连接着宇宙中最小的致密天体和最大尺度的星系演化，是当代天体物理学最活跃的前沿之一。浙江大学天文研究所该方向团队正致力于在此领域取得突破性发现，期待与国内外同行协作，共同解开宇宙极端现象的奥秘。
