黄金眼:詹姆斯·韦布空间望远镜

詹姆斯·韦布空间望远镜(简称韦布望远镜)于2021年12月25日顺利升空.这台6.5 m口径望远镜是人类有史以来建造的最强大、最复杂的天文设备.尽管曾面临前所未有的技术挑战并导致发射日期一再推迟,但它目前已成功部署到遥远的日-地-拉格朗日-2轨道上,预计使用寿命可达10年以上.韦布望远镜的红外观测灵敏度大约是哈勃空间望远镜的100倍,其卓越的成像和光谱能力将为天文学多个领域带来重要突破.例如,它将首次探测来自宇宙大爆炸后年轻恒星和星系的第一束光,研究星系在宇宙学时标上的形成和演化,观测形成中的恒星-行星系统,寻找太阳系外行星存在生命的证据,等等.本文回顾了韦布望远镜的历史、发展和特点,介绍了有关的科学计划和前期科学观测项目,并展望了与其他望远镜联合观测的前景.     

神奇的红外世界

红外线是介于可见光红端与微波之间的电磁辐射,其波长范围从0.75微米至1000微米,为人眼不可见光线部分。自从1800年英国天文学家威·赫谢耳(W.Herschel)在研究太阳光谱的热效应时发现以来,它在信息技术与通讯、保健与生命科学、国防与太空、科研与教育等领域中发挥出越来越重要的作用。根据红外辐射在地球大气层中传输特性的不同,可分为近红外(波长范围0.75～3微米)、中红外(波长范围3～6微米)、远红外(波长范围6～15微米)、极远红外(波长范围15～1000微米)四个波段。I.近红外波段近红外波段在通讯、药物检测、资源探测等领域存在大量应用…     

注视宇宙的“红外”目光

红外天文学威廉·赫歇尔（William Herschel）是天王星的发现者．也是恒星天文学的开创者,1800年,他用温度计测量太阳光谱的各部分温度时,发现光谱的红端之外亦有温度上升,且升得更快,于是发现了红外辐射。红外辐射的发现．加深了人们对电磁波的认识,也扩展了人类的视野,它使人们可以在红外波段上观测神秘的宇宙．探测用可见光无法看清的天体。     

韦布空间望远镜或将改写宇宙历史

詹姆斯·韦布空间望远镜的设计目标就是要回答在过去半个世纪里牵动着天文学家心绪的诸多核心问题.这架望远镜总耗资已超100亿美元,堪称有史以来最受人们期待的工程学壮举之一.不过,韦布望远镜要想充分发挥潜能——也就是改写宇宙历史、重塑人类在宇宙中的地位——很多相关工作都必须完成得恰到好处才行.     

红外天文学展望

红外天文卫星(IRAS)的诞生开创了红外天文学的新世纪. 红外天文学的创立及其意义红外线的发现开创了红外天文学. 1800年,W.Herschel在可见区进行太阳光谱测定时,意外地发现在红光外侧存在着肉眼看不到的热辐射.这就是红外线.从此,人们就开始利用红外线探索宇宙奥秘.从那时起至今,红外天文学已经历了将近200年历史.但是首次利用近红外(波长在5μm以下)观测太阳外恒星的则是在本世纪初实现的.而利用中间红外(波长在5μm至     

LAMOST望远镜

LAMOST望远镜是我国自主创新设计和研制的世界上最大口径的大视场望远镜,也是目前世界上光谱获取率最高的望远镜.它的研制成功改变了我国在大规模光谱观测和大型天文基础观测数据方面空白的面貌.LAMOST作为国家设备向全国天文界开放,并积极开展国际合作.LAMOST致力于银河系内恒星的巡天,为开展银河系结构和演化前沿研究,精确描绘银河系,特别是银盘的星族、恒星运动和金属丰度分布,揭示银河系恒星形成和化学增丰历史,精确绘制银河系物质组成等方面研究提供了大量可靠的光谱观测数据.     

类星体和Seyfert 1星系“紫外超”现象的几何薄光学厚吸积盘模型

大量观测资料表明,类星体和Seyfert 1星系从红外到可见光波段表现为典型的幂谱分布,F∝v~α,α大约为—1,而且这种幂谱分布可以外推到x射线波段,但是,在蓝和紫外波段的分布却偏离了幂谱,表现为一种平滑的谱分布,即“紫外超”。Malkan和Sargent认为这种“紫外超”现象是由幂谱,混合的Balmer连续谱和黑体谱联合产生的。在附加一个黑体谱成分(T=20,000～30,000K)的情况下,他们成功地拟合了3C273等五个样品从5000(?)到远紫外的观测谱。     

冉冉升起的天体物理学之星

西德的天文学和天体物理学研究工作简洁地按波长分工:波恩的马克斯·普朗克射电天文学研究所负贵研究光谱的射电波段部分;海德堡的马克斯·普朗克天文学研究所负责研究光谱的可见光部分;慕尼黑的物理学和天体物理学研究所(及其宇宙物理研究所)主要研究短波范围的紫外夭文学、,射线天文学和X射线天文学。慕尼黑的那个研究所是西德主要的、以卫星试验为基     

一架蚕食美国天文学的望远镜

美国宇航局(NASA)下一代空间天文台"詹姆斯·韦布空间望远镜"有望打开宇宙的新窗口,但其高昂的成本可能成为阻碍其他更多通往宇宙的途径的障碍——美国宇航局(NASA)计划于2014年发射的詹姆斯·韦布空间望远镜     

光从哪里来?

人类离不开光。太阳光为万物创造生机;电光源是现代文明的基石。我们通常所说的可见光,是指波长从0.77微米(红光)到0.39微米(紫光)的电磁波。电磁波从红光向下可延伸至3×1010微米,从紫光向上延伸可达4×10-9微米。至今,电磁波谱尚无确切的起点和终点,各个区域之间也没有清晰的界限。从17世纪中叶到20世纪初的200多年间,关于光的本性的探索经历了几次重大的发展,从牛顿的微粒说,到惠更斯、傅科、麦克斯韦的波动说,再到爱因斯坦的光子说。光的主要特性有波粒二象性和光速不变性等。光速不变性是狭义相对论的两条基本原理之一。光在真空中的速…     

Pt(100)电极上乙二醇吸附和氧化的原位时间分辨FTIRS研究

运用原位时间分辨FTIR反射光谱在分子水平研究乙二醇(EG)在Pt(100)单晶电极上吸附和氧化的动力学过程. 在0.10 V的时间分辨光谱中, 当t>5 s于2050 cm^-1附近出现的红外谱峰归因于EG解离吸附产物线性吸附态CO(COL)的红外吸收. 红外光谱特征及其变化还证实, 吸附态CO在Pt(100)表面呈均匀分布; 当t>70 s于2342 cm^-1附近出现CO₂的不对称伸缩振动谱峰, 指认为EG的直接氧化. 研究发现随着电位升高, 直接氧化逐渐成为主要反应途径, 使解离吸附反应削弱. 当电位高于0.40 V以后, EG的氧化主要通过活性中间产物(–COOH)的途径进行.     

海面油膜光谱响应实验研究

以辽东湾海水与辽河油田原油为材料, 利用ASD全谱段地物光谱仪, 针对海洋石油污染中的海面较薄油膜为研究对象, 设计海面油膜光谱响应室内实验, 模拟海面油膜厚度连续变化过程, 测量并分析油膜光谱的变化特征及其与油膜厚度的相关关系. 研究表明: 在1150~2500 nm短波红外谱段范围内, 油膜的反射率随油膜厚度变化很小, 但高于本底水体光谱反射率, 此范围中有效遥感谱段具有探测较薄油膜有无的能力; 在400~1150 nm可见光-近红外谱段范围内, 油膜光谱反射率明显低于本底水体, 并随着表面油膜厚度的增加而逐步降低, 油膜光谱反射率与油膜的厚度呈很强的幂函数负相关关系, 以550和645 nm为中心的绿光、红光波段的油膜光谱响应表现最优, 可作为海面油膜多/高光谱遥感探测与评估的最佳选择波段.     

超高分辨率荧光显微成像:2014年诺贝尔化学奖解析

<正>"长期以来人们都为现有的光学显微技术感到困扰:如果观测物比可见光波长的一半(约0.2μm)还小,现有的光学显微镜就不能解析了,称之为光学衍射极限.2014年诺贝尔化学奖获奖者们利用荧光分子‘标记’这些精细结构,使它们在显微镜下变得五彩缤纷、清晰可辨,使科学家们能一瞥纳米级别的微小世界.从此,显微技术从‘微米’时代跨入‘纳米’时代."——2014年诺贝尔化学奖颁奖词     

~(15)N~(16)O~2Π_(3/2)态激光磁共振谱的标识

在大气物理过程和空气污染中,一氧化氮自由基分子起着重要作用,因此长期以来人们对它各种范围内的谱线进行了大量的研究,可见光谱、红外谱、电子顺磁共振谱以及激光磁共振(LMR)谱都有报道,这些研究结果积累成丰富的谱数据.     

巨眼凌霄:哈勃空间望远镜的25年

"哈勃"在25年的历程中,以其一系列的突破性发现,使人们对宇宙的认识有了深刻的变化。宇宙中充满着各种波长的电磁波。地球大气的吸收、反射和散射,致使电磁波谱中大部分波段的天体辐射无法到达地面。为了充分领略"宇宙交响曲"之妙,人类必须设法全面接收来自太空的所有种类的电磁波。否则就会像一个听力障碍严重的人出席一场音乐会,现场演奏的优美乐曲实际上大多被错过或歪曲了。20世纪后期,空间天文观测摆脱了地球大气层的桎梏,使人类跨入了在电磁波谱所有波段上研究宇宙和天体的     

数字化天顶望远镜观测图像及数据处理

中国科学院国家天文台与山东科技大学合作,于2011年底成功研制出了中国第一台数字化天顶望远镜样机(DZT-1).与经典天体测量望远镜相比,DZT-1具有体积小、自动化程度高和测量精度高的优点.可用于经典的天体测量观测和大地测量领域的垂线变化及垂线偏差观测,在天文学及地球科学相关领域具有重要意义.DZT-1的测量原理和方法与经典的照相天顶筒有某些类似,但又有较大区别.本文主要介绍DZT-1观测恒星位置图像及数据的处理原理、方法和过程,介绍利用观测资料实时归算出天文经纬度的应用软件,以及该应用软件的特点和使用方法.最后介绍了该仪器的试观测情况及试观测结果.试观测结果表明,该仪器的单次观测精度可达0.2″~0.3″,单组观测精度为0.07″~0.08″.所编写的数据处理软件满足DZT-1观测图像及数据处理的要求,为仪器的自动化及高精度测量提供了保证.     

晶体中激活离子光谱线热位移的一个机制

光谱线波长随温度变化的现象是近年来经常讨论的一个问题,特别是随着受激发射光谱学的发展,可以在高达1000°K的温度下观测晶体光谱,更给谱线热位移研究提供了有力的实验手段。关于这种热位移目前已有如下机制:1.晶格热膨胀引起晶格场减弱;2.单声子吸     

一种新型的光致发光材料的原理

人们一般所熟悉的磷光体,例如荧光灯中的发光粉,都是把较短波长的辐射(紫外线)转换成较长波长的辐射(可见光).这类磷光体符合著名的斯托克斯定律,即发光的波长永远长于激发辐射的波长.按照斯托克斯定律,激发辐射的能量应当大于发光的能量.但是近年来人们发现在基质中掺入Yb~(3 )离子和Er~(3 )离子或Ho~(3 )、Tm~(3 )离子时,出现了反常的发光现象,即发光的波长短于激发辐射的波长.这种新型发光材料可以把红外辐射转换为可见光.因为这种磷光体的发光违背了斯托克斯定律,人们就把这种磷光体称为反斯托克斯磷光体,由于激发辐射的能量小于发光的能量,所以又叫做能量向上转换磷光体,简称上转换磷光体.这类磷光体主要是稀土氟化物和复合氟化物、稀土氧化物和复合氧化物、稀土卤化物以及稀土硫氧化物等晶体做为基质,其中敏化剂是Yb~(3 )离子,激活剂是Er~(3 )、Ho~(3 )及Tm~(3 )离子.此磷光体的主要成份     

我国的数字化天顶望远镜样机

经典的光学天体测量技术观测得到的是地方铅垂线在恒星背景上的指向,它受重力场变化的影响,因而可用于垂线变化的测量和研究.这对天文学和地球科学的交叉研究领域具有特殊的意义,非甚长基线干涉测量(VLBI)、激光测距(SLR)等技术所能取代.经典光学的天体测量技术的最大缺陷是观测效率低、多数仪器的自动化程度低、需要的人力较多、有的目视观测的仪器还有观测者的误差,难以降低随机观测误差的影响.为此,我们利用CCD等相关新技术、新器件,研制成功了口镜为20 cm的数字化天顶望远镜样机(digital zenith telescope DZT-1).试观测表明,DZT-1做到高效率,每晚可观测上万个星次,这对抑制随机观测误差的影响,提高观测精度起到很明显的作用.同时DZT-1自动化程度高,甚至可通过遥控实现无人值守观测.同时因其小型化和易于移动,便于垂线偏差的流动测量,适于在地学领域及天文领域推广应用.     

BaFBr:Eu~(2+)中的新型色心及其光激励发光

川芎嗪为中草药川芎的主要有效成分四甲基吡嗪.关于它与生命金属离子的作用至今未见报道.作者首次合成了川芎嗪的cu(Ⅱ)配合物并通过组分分析、红外光谱测定和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱的测定确证了此配合物的配位微环境,进而确定了配合物的结构. 我们在无水条件下将10~(-1)mol.L~(-1)的川芎嗪与相同浓度的CuCl_2的无水乙醇溶