爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙

爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)是一颗面向时域天文学的、发现型的X射线天文探测卫星,是中国科学院空间科学战略性先导专项十三五规划的空间科学卫星系列任务之一.展望未来十年,时域天文学将进入一个前所未有的、多波段和多信使的大视场监测的黄金时代.在软X射线窗口,灵敏且快速的全天监测为我们提供了一个难得的科学机遇.EP卫星将在这一能段窗口开展时域巡天监测,旨在发现和探索宇宙中的X射线暂现源和爆发天体,并发布预警以引导其他天文设备进行后随跟踪观测.EP的科学载荷包括一台宽视场软X射线监视器(3600平方度,0.5–4 keV)和一台后随观测X射线望远镜(0.3–8 keV).卫星具有快速机动反应能力以及暂现源警报的快速下传功能.由于采用了新颖的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术,其探测灵敏度和空间分辨率比目前在轨运行设备提高了1个数量级,将能监测更远、更大的宇宙空间范围.预期EP将在以下三方面做出贡献:高能暂现天体的系统性巡天监测,发现隐身的沉寂黑洞并测绘宇宙黑洞的分布、研究其形成演化和物质吸积过程,搜寻来自引力波事件的X射线信号并精确定位等.此外,EP的探测目标还将包括从中子星、白矮星、超新星、宇宙早期伽玛暴、X射线闪到恒星耀发等众多的天体和现象,涉及广泛的天体物理学分支.卫星计划于2022年底左右发射.运行寿命为3年,目标5年.     

快速旋转磁陀星驱动的类超新星现象研究概述

一颗快速旋转的高度磁化中子星(磁陀星)可能诞生于极端的恒星爆发或双致密星并合等过程.这一理论设想在近二十余年的伽马射线暴研究中常被提及且已受到诸多观测尤其是余辉观测的支持.因此,该新生磁陀星与这些爆发或并合产生的抛射物之间的相互作用及其产生的观测特征引起了人们的广泛关注.与此同时,近十余年来,随着宽视场高频次暂现源巡天项目的大量开展,人们陆续发现了为数不少的具有和普通超新星相似特征但又存在明显差异的光学暂现源现象,其典型代表有以高光度为主要特征的超亮超新星和以快速演化为主要特征的快变蓝色暂现源.这些现象为研究新生磁陀星驱动的类超新星爆发和辐射过程提供了现实途径.本文一方面概述了中子星的能量输出、中子星风和抛射物的相互作用及相应的辐射效应,主要包括抛射物热辐射主峰的增亮、主峰前由中子星风驱动的激波突破以及主峰后星风云非热辐射的泄漏等.另一方面,简要介绍了超亮超新星、伽马射线暴及其成协超新星或并合新星、快变蓝色暂现源等现象的主要观测特征,着重讨论了这些观测现象和中子星能源模型之间的相容性,以及模型和观测相结合所给出的参数限制.据此,可以更进一步地了解在相同的物理机制下产生不同观测现象的关键...     

2017天文学热点回眸

 天文学是一门发现型的学科。2017年天文发现和研究进展目不暇接,一些新的大型观测设备开始运行。从研究进展和天文仪器2个方面遴选了9项具有代表性的天文发现和事件。盘点了引力波、系外行星、最奇特的反复爆发超新星、暗物质卫星公布首个物理结果和第一个系外天体"奥陌陌"发现等研究进展,在天文仪器方面包括了视界面望远镜进行黑洞成像观测、中国HXMT"慧眼"卫星成功发射、"卡西尼号"探测器毁落及中国FAST射电望远镜基本完成功能性调试。随着这些新设备的正常运行,期待2018年得到更多更有趣的发现结果。     

超新星遗迹与绿色延展天体的相互关系

超新星遗迹是超新星爆发后的残留物,包含爆发喷射物以及周围与其相互作用的物质;绿色延展天体是大质量恒星形成区候选体.这两类天体都与大质量恒星的形成与死亡有密切关系.本文尝试探究超新星遗迹与绿色延展天体的相互关系,以期对超新星是否促进大质量恒星形成这一问题有进一步了解.本研究通过计算得到14组超新星遗迹和绿色延展天体的相对距离,发现最小的也在百秒差距量级.通过分析274个超新星遗迹与298个绿色延展天体的空间分布,发现相对于其他区域,超新星遗迹附近的绿色延展天体明显多一些,但可能是因为超新星遗迹附近分子云密度大造成.斯必泽红外空间望远镜的巡天范围在银纬b=±1°内,在此范围以外的超新星遗迹附近的绿色延展天体是使用美国宇航局广角红外巡天探测器(WISE)巡天数据搜寻的,找到了4个绿色延展天体.得到的初步结论是超新星遗迹并不能直接促使绿色延展天体形成,但它们之间或许有间接联系.     

新石器时代八角星图案与超新星爆发

 在已经发现的距今约4000~8000年前的新石器时代中国史前文化中,曾经出现过一次八角星图案的"暴发"。在这个时期的多达20余处的文化遗址中,都发现了八角星图案。这些遗址分布广泛,北至内蒙古,南至湖南,东至山东半岛,西至青海;已发现的最早的八角星图案出现在距今约7800年前,在湖南洪江的高庙遗址。鉴于生活在新石器时代不同地域的古人类之间,没有或者极少有通用的文字、语言等文化交流的媒介,而在他们的文化遗存中却都出现了八角星图案,这是非常值得研究的现象。考虑这样一种可能性,八角星图案是对一种发生在新石器时代、生活在广大地域的人类都能看到的非常引人瞩目天象的写照和反映。与同时代出现的类太阳图案比较表明,八角星图案很可能与一次史前的超新星爆发事件有关,是对超新星爆发后一段时间内的该天体形状的摹写和记录。结合现代天文学中银河系内超新星遗迹的观测资料,考虑超新星遗迹的距离、年龄和方位等因素,认为船帆座超新星或天鹅圈超新星的二者之一,可作为与新石器时代八角星图案有关的超新星爆发事件的候选者。     

从宋代“客星”到中国“天眼”中的脉冲星——“李约瑟难题”试答

 研究和分析了中国古代天文学的辉煌成就与当今中国“天眼”--500 m口径球面射电望远镜（FAST）科学目标--脉冲星的关系。针对宋朝天文学家记录的客星与FAST正在进行的脉冲星观测，详述了宋代客星记录在世界科技史上的贡献；介绍了脉冲星发现历史与基本天体物理特征，以及脉冲星作为FAST科学目标的意义。以客星到脉冲星的千年追寻为线索，探索和尝试回答“李约瑟难题”，认为现代科学是人类文明共同体的长期探索结晶，中国在科学早期的发育过程中播撒了创新火种，而西方在文艺复兴运动中不断完善了科学体系，其中东西方科技的交流与传播得益于蒙古帝国在丝绸之路的远征与开拓。     

大型全可动射电望远镜关键技术研究专辑·编者按

<正>射电天文学诞生的近一百年来在天文领域取得了诸多载入科学史册的成就,突出代表是现代天文学"四大发现"——类星体、脉冲星、星际分子、宇宙微波背景辐射. 21世纪,暗物质、暗能量、黑洞、宇宙起源、天体起源、生命起源等前沿研究方面仍存在着亟待解决的重大科学问题.天文学已经进入全电磁波观测时代.随着引力波观测窗口的打开,射电天文在引力波探测、引力波天体物理等方面扮演着至关重要的角色,国内外对建设大型射电天文望远镜充满期待.为了展示并总结我国110 m口径全向可动射电望远镜(QTT)的最新成果,我们特别组织"大型全可动射电望远     

夜空中的“不速之客”

有一种星星,它会突然出现在夜空中,引人注目。可在我们还来不及好好认识它时,它又消失了。是流星吗?不对。那它究竟是什么星星呢?我国古代记录中的"客星"其实,不仅我们现代人注意到夜空中出现的这些"不速之客",古人也多次观测到了这种现象,并将它们形象地称作"客     

河外极高能宇宙线的起源

由于大型宇宙线探测器Pierre Auger,Telescope Array等的观测,极高能宇宙线(能量大于1018 e V的宇宙线)的研究取得了很大进展,包括探测到高能能谱变陡,与河外天体源的可能相关性,以及化学成分组成等.然而这些宇宙线的起源天体仍未知.本文将评述河外极高能宇宙线起源的候选天体,包括伽玛射线暴,活动星系核,巨超新星等.同时我们从多信使角度(包括高能中微子,伽玛光子的观测),探讨这些天体是河外极高能宇宙线起源天体的可能性.     

超新星,对它的观测研究和科学意义

超新星，对它的观测研究和科学意义ＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄＳｔｕｐｉｅｓｏｎＳｕｐｅｒｎｏｖａｓ￥／／胡景耀（中国科学院北京天文台，研究员北京１０Ｏ０８０）超新星，作为宇宙中最激烈的天体物理现象，被天文学家视为研究的热点。在我国悠久的古代文明历史...     

广州大学天文教育和学科的发展

介绍了广州大学天文学教育及天体物理学科建设的发展现状.包括天体物理选修课和科普教育的情况,以及天体物理广东省重点学科与天文观测和技术广东省教育厅重点实验室的建设.     

论古希腊拯救现象的思想源流——以《至大论》为中心

古希腊人相信天体做匀速圆周运动,如一旦违背,就要"拯救现象".文章从古希腊早期哲学思考的转向入手,讨论了上述两个问题的提出与思想转变过程,认为托勒密在《至大论》中对"拯救现象"这一问题的处理,是将观测与数学几何模型联系在了一起.柏拉图因轻视观测而对天文学进行了"有用"和"无用"的划分,托勒密在《至大论》中对这一思想做了回应,并且表达了不同的观点.上述问题都成为托勒密构建几何模型的思想背景.     

超新星1993J的观测

1993年3月26日西班牙一位天文爱好者F.Garcia用25cm的望远镜在M81(NGC3031)的星系核的西南方向5′处发现了超新星,ST-4的CCD成像系统也记录到这一颗超新星,IAU命名为SN1993J.M81位于大熊座,是旋涡星系(Sb),其距离模数m-M=27.5,即距离d=9.46×10~(19)km.它与M82和NGC3077构成三重星系群.SN1993J是在该星系观测到的第一颗超新星.它是继SN1987A之后观测到最亮的一颗超新星,坐标为:α=9~h51~m19~s.27,δ=69°15′25″7.     

先秦儒法在宇宙观念上的斗争

我国的天文学有着悠久的历史。《尚书·夏书·胤征》记载,公元前两千多年前发生日食现象,这是世界上最早的日食记录。春秋时代,就有哈雷彗星出现的记载。在两千四百年前的战国时代,魏国的石申和齐国的甘德,已记载了一百二十个恒星黄道数和距北极的度数,是世界上最早的恒星表。随着观测材料的积累,人们逐步地认识了天体运行的一定规律,季节变化与天体运动的关系,并试图对天文观测材料做出理论上的概括,产生了对宇宙的本源、结构和演化的推测,出现了关于宇宙的各种理论。战国时代著名法家商鞅的老师尸佼,     

一类壳型超新星遗迹非热辐射稳态模型概述

超新星遗迹（SNRs）是宇宙中高能粒子产生地和高能辐射源之一,而对此类天体的粒子加速机制和多波段非热辐射的研究具有重要的意义。本文综述了壳型超新星遗迹的观测特征,动力学演化,概述了一类稳态的非线性扩散激波加速机制,并数值计算了壳型遗迹SN1006的多波段非热辐射。     

太阳系内最远天体

<正>近日,一组国际天文团队观测到了太阳系内最远的天体,并暂将其命名为2018VG18,或者更亲切地称它为"Farout"。Farout距离太阳120个天文单位(1个天文单位为太阳到地球的平均距离,约为1.5亿千米)。而在此之前观测到的太阳系内最遥远的天体阋神星(Eris)距离太阳约96个天文单位。不过,     

纪念元大都天文台建立730周年暨“天文仪器与天文学发展”专刊后记

2009年是"元大都天文台"建台730周年,又值我国最先进的望远镜LAMOST建成,我国天文学界决定以"郭守敬"冠名LAMOST.为纪念和庆祝这两个具有历史意义的天文学事件,2009年11月7-8日在中国科学院国家天文台召开了主题为"天文仪器与天文学发展"的国际学术研讨会. 此次会议由中国古天文联合研究中心主办,得到了中国科学院国家天文台、中国科学院自然科学史研究所、北京天文馆的大力支持.会议邀请了30多位国内外天文学史家和天文学家参加,其中6位来自国外. 报告的论文以大都天文台和郭守敬的天文学成就为中心,探讨了天文学发展史的多个方面,尤其是中国天文仪器史,涉及古天文遗址研究、天文台和天文仪器、天文观测、天文历法、天文仪器与当代天文学等专题.     

黑洞强引力场中恒星和吸积盘的光学表现

近十几年来,由于观测手段的长足进步,许多高能天体物理现象接连发现,从而开创了天体物理的新领域。为了解释这些高能天体物理现象,提出了各种各样学说,黑洞理论就是其中极重要的一个。利用黑洞来解释某些天体现象的模型,虽然很多,但是这些都还只能看作是一些假说而已,因为关于存在黑洞的预言,至今向未能被观测最终证实,因此当今天文学的一个最迫切的问题就是寻找黑洞。从许多事实可以间接推断出黑洞可能是存在于甚至大量存在于宇宙中的一种天体,例如维里定理和运动数据所算出的星团、星系以及星系团的动力学质量一般比由光学观测所推算的质量大,其中不能被光学观测所记录的物质中就可能有黑洞。再如,E型星系的质光比要     

2.5 m大视场高分辨率望远镜

为了显著提升我国太阳物理研究水平、满足国家对空间天气监测和预报的重大战略需求,同时兼顾夜间时域天文学观测的需要,我们建议研制一架2.5 m大视场高分辨率望远镜(WeHiT).它将是世界上首架既做白天高分辨率太阳观测又做夜间大视场巡天观测、具有重大创新设计的特殊望远镜.它的科学目标覆盖了太阳物理、时域天文学、星系物理和太阳系外行星物理等天文领域的前沿热门课题,可为我国、特别是高校的天文学家提供一流的观测资料.特别是,作为全世界最大的轴对称太阳望远镜,具有比所有大型太阳望远镜更大的视场,可提供前所未有的太阳活动区高分辨率资料,在太阳活动区和太阳爆发现象(特别是耀斑和日冕物质抛射)的研究中有望取得突破性成果,并为我国空间天气学研究提供宝贵资料;作为中国时区的大口径、大视场望远镜,对于持续严密监控超新星、伽玛暴和大质量双黑洞等时变天文现象十分重要,将填补国际上的空白,提供在中国时区的第一手观测资料;同时在窄波段星系巡天、临近星系研究及系外行星搜索等许多领域提供宝贵的高质量资料.     

第谷的鼻子

<正>丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)是中世纪后期天文学的代表人物。当时尼克劳斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus)因提出"日心说"而被教会视为异教徒,但这反而激发了大众对天文学的兴趣。为了解决哥白尼假说所引发的争议,第谷坚持不懈地观察、记录和归纳天体的运动状态。作为一个才华横溢的天文学家,第谷创造性地运用了望远镜被发明之前的那个