大规模天文光谱巡天

21世纪是光学天文迅速发展的阶段,主要是得益于多个天文大规模巡天项目的开展(2dF,6dF,RAVE,SDSS,LAMOST和Gaia等).这些大规模光学巡天项目主要是光学光谱巡天,目的是获取数以十万、百万甚至千万计天体的光谱.本文着重介绍了国际上的SDSS项目和我国自主创新的LAMOST望远镜以及所取得的光谱巡天成果.LAMOST是一种新型的反射施密特望远镜,突破了大规模光谱巡天所需要的大视场兼备大口径望远镜的技术瓶颈,成为世界上天体光谱获取率最高的望远镜.已经发布的LAMOST光谱数据集DR1中有200万条天体光谱,其中有170万条恒星光谱和包括108万条恒星光谱的参数星表.     

利用LAMOST搜寻富锂K巨星

锂在~2MK时就被损耗,因而在恒星大气中表现出较低丰度.根据标准恒星演化理论,当演化至巨星分支并经历第1次挖掘过程后,锂元素丰度从原始的A(Li)≈3.3dex降低至A(Li)≤1.5dex.然而,约有1%的K巨星被发现A(Li)1.5dex,被称为富锂巨星,甚至发现了一些超富锂A(Li)3.3dex巨星,这些发现对标准恒星演化理论提出了挑战.根据富锂K巨星的特性,在郭守敬望远镜(LAMOST)海量的低分辨率光谱中开展了富锂K巨星搜寻工作;介绍了导致富锂过程的可能机制,探讨了这些理论的不足.     

天鹅座X-1中的恒星级黑洞的新测量

对恒星级黑洞的研究是当前天体物理学最重要的课题之一.过去几十年,天文学家通过对X射线双星的观测与来自双黑洞并合产生的引力波信号,确定了一些恒星级黑洞并确定了它们的一些物理性质.最近,一个团队重新测定了X射线双星天鹅座X-1的精确距离,并在此基础上确定了其中的黑洞V1357 Cyg的质量、自转及其他重要性质.这项新的研究表明V1357 Cyg的质量为(21.2±2.2) M_⊙,是截至目前被发现的质量最大的位于X射线双星中的黑洞.它的质量挑战了当前的大质量双星演化模型.未来对类似的位于X射线双星中的黑洞的精确测量将进一步加深人们对恒星演化模型与恒星级黑洞物理性质的理解.     

黑洞-脉冲星系统强引力中的光传播效应

脉冲星是宇宙中最精确的时钟,其信号周期的精确度能够超过原子钟;它发出的脉冲在到达地球的过程中,如果途径黑洞附近,会被强引力场弯曲,原则上可以通过观测接收到的脉冲来研究黑洞和强引力场的性质.我们以围绕银河系中心超大质量黑洞做圆周运动的脉冲星为研究对象,分析了强引力场对脉冲路径的影响和脉冲到达时间的延迟.结果表明,脉冲轨迹和时延敏感依赖于观测者的观测倾角.观测角越大,强引力场效应就越显著.相比于黑洞的引力质量,黑洞自旋对结果的影响较小;当观测者偏离脉冲星轨道平面较大,即观测角较小时,黑洞的自旋效应明显变小;因此,需要借助高精度和灵敏度的望远镜来探究黑洞自旋的影响.     

LAMOST多目标光纤光谱仪的研制及试运行

LAMOST望远镜（郭守敬望远镜）配置了16台低分辨率多目标光纤光谱仪,一次曝光可同时获得4000个天体的光谱信息.LAMOST低分辨率光谱仪采用新型体位相全息光栅,双通道大视场施密特光学系统,准直光束口径200mm.每台光谱仪分红、蓝区两个通道,红蓝区各配置按工作波段优化的4K×4K科学级CCD芯片,CCD采用液氮制冷.光谱仪波长覆盖范围370～900nm,光谱分辨率R=1000～10000.研制完成后的16台光谱仪安装于国家天文台兴隆观测站LAMOST焦面楼光谱房内,这些光谱仪已经用于科学试观测并取得了一批科研成果.     

首次目睹黑洞吞噬恒星全过程

最近,天文学家用太空望远镜观测到一个巨大的黑洞正将它的黑手伸向一颗恒星。在这个黑洞看来,这颗恒星不过是宇宙中的一块点心罢了,一有机会便可以随时“享用”。此次发现是天文学家第一次目睹一个     

恒星不永恒

忽然间，一场大规模的爆炸照亮了宇宙的一角。这可能意味这一颗恒星生命的结束，然而，恒星的生命是怎么开始的呢?那些不爆炸的恒星是怎样消逝的?黑洞是怎样形成的?脉冲星、白矮星、变星、双星到底是怎么一回事?本文，将一一解答这些问题，并详细介绍这些苍穹中迷人的“钻石”。     

婴儿宇宙时的种子黑洞

<正>最近,事件视界望远镜(EHT)拍摄到首张黑洞影子的照片在全球引起了轰动,黑洞这一话题又一次回到人们的视野中。目前我们熟知的黑洞形成机制是,在年老恒星死亡时,内部核反应产生的压力无法抗衡自身重力后坍缩形成黑洞。然而还有一类鲜为人知的宇宙学起源黑洞,那就是原初黑洞(Primordial BlackHole,PBH),这是一种由于宇宙极早期局域的超致密扰动坍缩形成的天体。可以想象     

NASA发现“另一颗地球”——Kepler-452b解析

2015年7月24日,美国国家航空航天局(NASA)宣布了开普勒空间望远镜发现的一颗新的地外行星——Kepler-452b,因其位于一颗非常类似太阳的恒星周围的"可居住带"中,且半径接近地球,被称为"地球2.0"。本文介绍了开普勒望远镜在系外行星搜寻方面的最新进展,对这颗行星的发现和验证过程进行了详细介绍。     

距离地球最近的黑洞

正近日,天文学家们利用智利拉西拉天文台的MPG/ESO天文望远镜发现了迄今为止距离我们最近的黑洞。该黑洞与另外两颗恒星一起组成了三重系统,距离地球仅有1000光年。起初,研究人员观测的是位于望远镜座的双星系统HR6819。但观测数据显示,其中一颗恒星正在围绕着一个不可见的物体运行,环绕周期约为40天。通过分析恒星的运行轨道,研究人员推算出这个不可见     

一种基于CNN和RF的恒星大气参数测量方法

随着LAMOST项目的相继实施,基于光谱的恒星大气参数自动测量方法的研究成为天文光谱分析的重要课题之一。本文使用“伪二维光谱”进行恒星大气参数自动测量,提出了卷积神经网络（Convolutional neural network,CNN）和随机森林（Random Forest,RF）结合的方法,利用卷积神经网络的特征提取能力和随机森林的回归拟合能力实现对恒星大气参数的高精度预测。通过对比实验得出,有效温度、表面重力、化学丰度三大参数的平均绝对误差分别达到123.65K、0.2055dex、0.1486dex,与传统方法相比精度提升5.24%,15.50%,15.52%。实验结果验证了该算法的有效性,也证明了利用基于一维光谱设计构造的伪二维谱可以保留更多相关的特征信息,进而提升了恒星大气参数测量结果的精度。     

双星对星族合成研究的重要性

观测显示星系中的大部分恒星是双星,因此星族合成研究必须考虑双星的作用。综述双星对星族合成研究的重要性。主要讨论了双星对早型星系和球状星团的能谱、谱指数、颜色、颜色一星等图、星系参数确定和恒星形成历史研究的影响。主要结论为双星有助于对星系和星团的光谱、颜色一星等图的解释,以及对星系和星团多个参数的准确确定。因此,双星是准确星族合成研究的必然要求。     

基于偏差估计卷积神经网络恒星光谱数据自动分类

天体物理学科中恒星光谱具有极其重要的研究前景,中国自主研制的大科学天文巡天项目大天区多目标光纤光谱望远镜(large sky area multi-object fiber spectroscopy telescope,LAMOST)自启用以来,已经成为世界上空间光谱获取数据量最大的科学装置.目前,第6期数据(sixth data,DR6)已对全球的天文工作者开放.恒星光谱数据分类在研究天文观测数据分析领域中极为重要,为了同时兼顾快速的运行速度和准确的分类精度,基于偏差估计卷积神经网络方法(bias estimation convolu-tional neural network,BECNN),分析了DR5中F、G、K、M型恒星光谱.BECNN核心思想主要是利用偏差函数泰勒展开式的偏差参数代替柔性最大值传输函数的偏差参数,进而减小误差,提高准确度.将本文方法与现有的神经网络(neural network,NN)和卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)算法进行对比,BECNN算法在F、G、K、M型恒星光谱自动分类准确率分别为93.177％、88.349％、93.807％、89.255％;CNN算法分别为91.646％、87.671％、92.701％、89.054％;NN算法分别为90.819％、87.417％、91.325％、88.092％.同时,将两两恒星光谱数据融合作为测试样本集,做进一步验证.结果表明:BECNN光谱自动分类准确率高于CNN和NN方法,在今后特殊天体索搜与恒星光谱精细分类研究中,本文方法有较好的借鉴价值.     

LAMOST光纤定位技术

对于在建的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(large sky area multi-object fiber spectroscopy telescope,LAMOST)而言,如何在直径为1.75 m的球冠形焦面板上将4 000根光纤快速定位,实现同时观测4 000个天体目标,是其两大关键技术问题之一.本文介绍了由中国科学技术大学提出的分区并行可控光纤定位技术的总体设计思想,以及在研制过程中解决的技术问题;讨论了亟待解决的光纤定位的位置测量问题.安装后的LAMOST焦面光纤定位小系统在兴隆现场已完成了与其他系统的联调,成功地批量获得了天体光谱.     

基于深度学习的高维光谱分类识别研究

光谱分类识别一直是天文学家研究中的基础问题,也是LAMOST巡天计划的一项重要任务.从LAMOST发布的海量天体光谱数据库中选取F、G、K 3种型星光谱数据,采用深度学习模型进行分类识别研究和对比实验研究,解决原有方法对光谱分类可信度低的问题.实验结果证明:对于F、G、K 3种型星的分类精确度问题,深度学习方法明显优于原有其他分类方法.     

关于我国未来天文大设备的一点战略思考

本文回顾了近年来国际上天文大设备的现状和发展态势,简要叙述了国内目前天文观测设备的现状,并指出一批重要观测设备的建成标志着我国初步形成了天文学研究的实测基础.一个突出的例子是由我国天文学家自主创新的郭守敬望远镜LAMOST.这是一架新型光谱巡天型望远镜,它的建成标志着我国大型天文光学望远镜技术的突破.正在建设的500m口径球面射电望远镜(FAST)是目前世界上最大的单天线望远镜,它的建成将使我国射电天文研究走到世界前列.本文还介绍了一些已经提出的天文地面和空间大设备计划,并对我国未来天文大设备的发展进行了一点战略思考,提出了一些个人的建议.     

相接双星中的理论模型研究

相接双星是一类特殊的密近双星系统。相接双星的一些奇特观测结果目前还没有得到恒星演化理论的完美解释。本文阐述了相接双星的一些观测特性以及理论模型研究的现状,相接双星理论模型中存在的问题以及一些解决相接双星演化的方法。     

基于天文台址条件提升LAMOST-Kepler/K2巡天项目的预研究

为充分利用Kepler空间望远镜2009年4月-2018年10月对约80万颗恒星的超高精度时序测光数据，LAMOST望远镜于2012和2015年分别开启了对Kepler(K1)和K2天区的低分辨率光谱观测，即LK1和LK2巡天项目.在统计了LK1和LK2项目的观测覆盖率之后，就台址条件优化对项目的提升进行了预研究.结果表明：截至2021年6月，LAMOST对K1天区目标星的覆盖率为43%，对K2天区可观测目标星的覆盖率为38%；如能将台址视宁度、天光背景，以及晴夜数这3个方面提升至品质较好的天文台址水平，则LAMOST对K1天区的覆盖率将在2个观测季后达到80%，对K2天区也将在4个观测季后达到70%.     

Privileged chiral catalysts in asymmetric Morita-Baylis-Hillman/aza-Morita-Baylis-Hillman reaction

In the past decade, the asymmetric Morita-Baylis-Hillman (MBH)/aza-Morita-Baylis-Hillman (aza-MBH) reaction has attracted great attention because it leads to the formation of densely functionalized products in a catalytic and atom-economic way. The MBH/aza-MBH adducts can be further applied in a wide variety of organic synthesis, such as peptide synthesis and heterocyclic compounds synthesis. After a lot of attempts to improve the enantioselectivity, many types of chiral organocatalysts have been identified as highly enantioselective organocatalysts in MBH/aza-MBH reaction. Especially, certain “privileged chiral catalysts” are highly enantioselective in MBH/aza-MBH reaction, which are designed and developed through introducing bi-/multi-functional groups on the so-called “privileged structures” such as cinchona alkaloids, BINAP/BINOL. This review summarizes the exciting advances about the design and development of chiral catalysts derived from “privileged structures” and their applications in asymmetric MBH/aza-MBH reaction.