关键词 它们组成了天文学家的2016（上）

黑洞，射电暴，系外行星，引力透镜，暗物质，脉冲星，银河系，引力波，活动星系，类星体，暗能量……...

黑洞，射电暴，系外行星，引力透镜，暗物质，脉冲星，银河系，引力波，活动星系，类星体，暗能量……

它们，让你不明觉厉了吗

它们，真实存在吗

它们，遥不可及吗

它们，就是我们天文台的天文学家们每天都在琢磨的那些事儿

甚至是在开车、吃饭、喝茶、侃八卦的时候……

岁末之际，

小编带你一起梳理2016年中国各大天文台的【科研进展】——

国家天文台在超大质量黑洞自旋起源研究中获进展





黑洞想象图。已有的观测证据暗示宇宙中的大质量超大质量黑洞和小质量超大质量黑洞很可能起源于不同的演化机制。小质量超大质量黑洞的自旋起源就一直是一个谜团。研究明确地指出大质量和小质量的超大质量黑洞的自旋有完全不同的起源。与大质量的超大质量黑洞的自旋起源于黑洞-黑洞并合不同，小质量的超大质量黑洞的自旋起源于黑洞对周围气体的吸积。

云南天文台米波太阳射电频谱仪观测到罕见的断裂II型射电暴





米波太阳射电频谱仪观测到一个罕见的具有断裂结构的II型射电暴及其射电精细结构。经研究发现，该射电暴的断裂结构源于日冕物质抛射驱动的激波穿越之前CME拉伸出的电流片的物理过程。

系外行星空间超高对比度成像关键技术研究取得进展


为下一步搭载空间天文望远镜开展系外类地/类木冷行星的天文成像探测和大气光谱特征研究奠定技术基础。

首次提出的在大面积工作区域内产生超高对比度成像技术方案，为下一步搭载空间天文望远镜开展系外类地/类木冷行星的天文成像探测和大气光谱特征研究奠定技术基础。超高对比度成像系统实验结果：未经过星冕仪校正，行星淹没在恒星散斑噪声之中（左）；经过星冕仪精确校正之后，由系统静态波相差产生的散斑噪声被有效消除，使得较恒星光暗109倍的行星（白色圆圈内）清晰可见（右）。

国家天文台研究人员测量到银河系弥漫同步辐射的三维分布



MWA望远镜在88MHz观测到的银道面二维图像．大部分的弥漫辐射来自同步辐射。使用平方公里阵（SKA）先导－默奇森宽场阵（MWA）的最新巡天数据，研究得出结论：银心附近辐射强度最大，离银心越远越小，这将有助于更好地了解低频射电波段银河系的三维结构。

 

国家天文台利用哈勃望远镜发现一批全新的强引力透镜系统





哈勃太空望远镜获得的21个强引力透镜候选者的图像数据。每一幅小图中心橘黄色是前景的透镜星系，围绕着透镜星系的蓝紫色结构是背景莱曼-阿尔法发射体的多重像。

 科学家首次利用LAMOST巡天数据测算太阳附近暗物质密度



暗物质3D模型图。暗物质是宇宙中最神秘的物质，由于暗物质粒子不参与电磁相互作用，因此不会发光，天文学上只能通过其产生的引力作用来探测它的存在。使用天文观测对太阳附近的暗物质质量密度进行可靠测量是寻找暗物质粒子、理解暗物质在银河系中分布特点的重要一步。研究利用精心挑选的LAMOST巡天观测数据，对太阳附近的暗物质密度进行了重新估算，得到新结果。同大多数前人的工作相比，这一新结果认为太阳周围暗物质的质量密度要更大一些。

新疆天文台提出脉冲星子脉冲漂移新模型



脉冲星想象图。最新观测发现，一些脉冲星的漂移子脉冲具有随时间变化、异常且复杂的演化特征，表明脉冲星的磁层以动态形式存在，这与传统的理解恰恰相反。

 

上海天文台在黑洞活动性基本面研究中取得进展



活动星系核和黑洞X射线双星是高能天体物理的重要研究方向。人们发现，它们的黑洞质量、X射线光度、射电光度之间在对数空间里存在非常简单的线性相关。这个相关关系被称为黑洞活动性的基本面关系，对研究活动星系核反馈、喷流的形成机制等具有重要的理论意义。此研究发现了首个符合拐折型相关关系的活动星系核NGC 7213，证实了早期对射电-X射线三段式相关关系的理论解释。 

新疆天文台在电子回旋脉泽辐射机制研究方面取得进展



高能电子束普遍存在于各种宇宙等离子体中，太阳高能电子一般由耀斑磁重联加速或日冕激波加速产生

 国家天文台等通过数值模拟为FAST脉冲星观测提供目标源





实心圆圈为低于1000次漂移扫描就可能探测到脉冲星的球状星团（共19个）。红色空心圆圈表示预计结果中无脉冲星存在的球状星团，共10个。蓝色空心圆圈表示需要多于1000次扫描来探测脉冲星的球状星团，共11个。

 

射电望远镜在巨型旋涡星系中发现一对超大质量黑洞





欧洲甚长基线干涉仪观测到超级黑洞产生的致密射电喷流。右：空间X射线望远镜钱德勒天天台观测结果。所有图像均为伪彩色图。 国家天文台在高偏振星系统中发现小行星存在的可能证据





小行星艺术假想图（喻京川）。左边的白矮星从右边的伴星吸收物质，这些物质沿着磁力线撞击到白矮星的磁极。在双星系统的外围蓄积了大量的小行星，这些小行星不时受到扰动落入白矮星的引力范围，被蒸发成环绕白矮星的星周介质。 

上海天文台在耀变体光变研究中取得进展





活动星系核示意图。耀变体在所有电磁波段都有光变，光变时标从几分钟到几年不等。这项研究工作却表明，耀变体并不一定在所有电磁波段上都具有多种时标的光变。 

紫金山天文台等在GRB 050709中发现巨新星





短暴或长短暴、引力波信号、macronova信号的关联性示意图。GRB

050709是人类首次探测到光学对应体的短暴，该光学信号一直被解释为伽玛暴的喷流在星际空间运动产生的余辉辐射。此研究发现，VLT在伽玛暴结束后2.5天处测得的能谱与余辉模型显著不同，而与巨新星信号一致，可以被将来的观测进一步检验，一旦得到验证，将是中子星并合过程合成重元素的观测证据。 

LAMOST解开太阳系外行星轨道之谜





不同观测方法每年发现系外行星的个数。近几年来，LAMOST在开普勒卫星观测天区得到了数万条光谱，其中包括数百个行星的宿主恒星。通过与其他高精度方法的比较论证，发现LAMOST光谱对恒星基本属性的测量结果非常可靠，达到相当高的精度，可以用来解开太阳系外行星轨道偏心率的谜题。 国家天文台兴隆基地实现与“墨子号”天地对接





兴隆地面站星地对接再次验证（摄影 / 陈颖为）。量子科学实验卫星“墨子号”是中国科学院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一，中科院国家天文台兴隆观测基地1米望远镜作为量子科学实验卫星重要通信地面站承担了多项测试实验和天地一体化实验任务。8月16日凌晨“墨子号”发射成功后，卫星进入了在轨测试阶段。对全国布站的5个量子通信地面光学站而言，完成天地一体化实验的最大难度为星-地光路的对准，即要求卫星发射的光子准确到达预定的地面光学站，让天上的“针尖”对上地面的“麦芒”，而“针尖”始终处于高速飞行状态，能否实现“针尖对麦芒”的高精度天地对接是天地一体化实验的重要基础。 

国家天文台发现活动星系核中罕见的X射线准周期振荡现象




M87星系喷流。为了在活动星系核中寻找到新的高置信度的高频准周期探测，研究人员对一个窄线赛弗特1类型活动星系核样本的X射线观测数据分析，系统地搜寻了它们的高频准周期振荡信号。该研究还对目前有高频准周期振荡信号的恒星级质量黑洞和超大质量黑洞进行了分析，发现高频准周期振荡倾向于出现在具有高吸积率的吸积系统中，此发现将有助于相关理论模型的限制。

 

上海天文台提出X射线双星中的中子星半径下限




中子星想象图。中子星是除黑洞之外密度最大的星体。大质量恒星在演化晚期以超新星爆炸的形式告别世界，最后残余的星体大多由中子构成，整颗星也因此被称为中子星。研究人员提出并首次应用“毫赫兹准周期振荡给出中子星半径下限”的方法，给出了一个X射线双星4U1636-53中的中子星半径大于11公里的限制，该工作为将来使用下一代X射线时变观测卫星测量更加紧致的中子星半径开辟了新视角。

 国家天文台利用开普勒星震数据校正LAMOST恒星表面重力



R136a1是目前在巨大质量恒星列表中已知质量最大的恒星，位于大麦云的恒星生成区。研究人员将“开普勒”望远镜星震学数据与LAMOST得到的光谱学参数结合起来，测定了数千颗恒星的精确物理参数，显著改善了恒星表面重力的精度。经计算表明，对于一颗典型的有效温度为4000K的K型巨星，将LAMOST数据应用此关系可以改正最多高达3倍的表面重力系统误差，以及高达58%的半径误差和距离误差。因此该研究对利用LAMOST精确测定大样本恒星在银河系中的位置和运动速度，以及据此开展的银河系结构和动力学研究来说至关重要。

 

紫金山天文台在银河系结构研究中取得进展





银河系原来普遍认为可能类似旋涡星系M51(A),现在看来可能像旋涡星系NGC1232(B)。研究者利用美国甚长基线干涉阵(VLBA)，发现了一条连接银河系本地臂和人马臂的很长的旋臂次结构，其长度约12000光年；同时，新的结果表明本地臂长度已经超过20000光年，大约是以前普遍接受尺度的4倍；另外，发现天鹅座方向的各个恒星形成区其实处于不同的距离上，最大相差超过13000光年，由于视线的投影效应使得它们看起来在同一个恒星形成复合体。这些研究结果表明银河系不大可能是原来普遍认同的主要由主旋臂组成，而其更可能是有着丰富次结构的旋涡星系。

 上海天文台在顶部电离层模型改进研究中取得进展



空间站拍摄的极光。电离层是构成地球大气的一个重要部分，当中存在着相当多的自由电子和离子，能够使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射。对电离层的研究不仅是探索地球外部空间环境的重要课题之一，也是进行无线电通讯、广播、导航和雷达定位等人类通讯活动的必要需求。在过去的两年内，研究人员尝试通过引入掩星探测计划“COSMIC”提供的掩星观测资料，从中分析提取标高Hsc信息，对IRI顶部电离层廓线进行约束，从而提高IRI模型的精度，使其计算得到的顶部电子密度更接近真实的电离层情况。

紫金山天文台利用引力波信号对爱因斯坦弱等效原理进行高精度检验

引力波想象图。美国激光干涉引力波天文台（LIGO）科学合作组织于1016年初宣布人类第一次直接探测到了引力波，自此引力波研究宇宙的窗口被正式打开。研究团队指出，引力波及其电磁对应体信号的联合探测有望把后牛顿参数γ的差值上限限制到10-10量级。这一结果比之前相关限制至少提高了1个量级，而且比超新星1987A的多信使检验结果提高了7个量级，从而进一步证明了爱因斯坦等效原理假设的正确性。

紫金山天文台等发现原恒星质量外流中高速旋转的“子弹”


NGC1333恒星形成区中具有变星特征的原恒星SVS13进行了观测研究恒星形成区NGC 1333。恒星形成于致密寒冷的分子云核之中。在恒星形成与早期演化的过程中，必然伴随着大量的角动量流失。但如此多的角动量是如何转移到系统外界的？这就是在恒星形成领域长期困扰大家的“角动量难题”。研究对NGC 1333中具有变星特征的原恒星SVS13进行了观测研究。SVS13驱动了目前已知的最高速度的分子质量外流；这个分子外流由一串高速的“子弹”组成。基于SMA高分辨率的观测，该团队首次发现这些“子弹”具有清晰的旋转结构。这些旋转的“子弹”所携带的角动量极其可观，可以高效、迅速地将原恒星系统中的角动量释放到外界。这个发现将有助于解决困扰大家已久的“角动量难题”，并印证了质量外流在恒星形成过程中不可或缺的作用。

上海天文台等提出选择M型巨星的新方法



人马座星流被银河系吸积的示意图。LAMOST第一次释放数据中证认的M型巨星和M型矮星，研究团队地将LAMOST的数据与国际上空间红外巡天WISE和2MASS的数据综合起来，提出了更好的选取M型巨星的条件，该条件的使用极大地减少M型矮星、K型巨星以及类星体的污染。此外，他们还基于M型巨星，对人马座星流进行了轨道研究，填补了前人轨道研究的空缺，发现星流的痕迹延伸至银河系外围边缘，且很可能仍然处在演化中。

科学家在超大质量黑洞吞噬恒星引发的爆发事件中探测到“新生”射电喷流



活动星系及其延伸的射电喷流。射电天文学家前所未有地在一起罕见的超大质量黑洞吞噬恒星引发的爆发事件中发现了极其致密的射电喷流。理论预测，当恒星运动到超大质量黑洞附近时，在黑洞强大引力场的潮汐力支配下，整个恒星会被“撕裂”成气体流，其中约一半质量的气体会被黑洞捕获后环绕黑洞形成一个吸积盘。在此过程中释放出大量的引力能，一部分转化为电磁辐射，导致在几乎整个电磁波谱上都出现强烈的爆发现象。在某些特定的物理条件下，黑洞和吸积盘系统会将部分物质以接近光速的速度抛射出去，形成喷流。Swift J1644+57是一颗距离银河系约47亿光年的星系，2011年3月观测到一次剧烈的爆发事件，它是第一个据信存在高速相对论性喷流的超大质量黑洞潮汐瓦解恒星事件，因此对理解宇宙天体之间弱肉强食的残酷竞争非常关键。

新疆天文台大质量恒星形成区演化阶段的化学示踪研究获进展



恒星形成区S106。大质量恒星形成过程的化学研究已成为恒星形成研究的一个热点领域。其中一个重要议题就是找到合适的化学方法示踪大质量恒星区的演化阶段，即化学时钟。科研人员得到的积分强度比和丰度比变化幅度更大，能更好地示踪大质量恒星形成区的演化阶段。

紫金山天文台高精度直接测量引力波速度



引力波想象图。2015年9月14日，在LIGO引力波探测器成功探测到GW150914后大约0.4秒，Fermi卫星上搭载的伽马射线暴监视器探测到了一个持续约1秒的微弱伽马射线暂现源。尽管还存在一定的争议，但Fermi/GBM的一个专门的数据分析小组认为这个信号的显著性达到3倍标准差，它在时间与空间上与GW150914也基本吻合，极有可能成协。本研究对该成协的物理意义进行了深入探讨，如果GW150914与Fermi-GBM的伽玛射线信号的成协是真实的，那么这是人类首次对引力波的速度做出高精度直接测量。

科学家发现磁重联精细结构及其演化



磁重联，是方向相反的磁力线相互靠近、断开再重新连接的现象。它在无垠宇宙中所有磁化等离子体系统中扮演着十分重要的角色。在天体物理研究中，它常被用来解释多种天文现象，但直接观测磁重联过程极其困难。本研究首次对发生在太阳暗条和冕环之间的磁重联过程中的精细结构和详细演化进行了直接的观测研究。

上海天文台发现富含长碳链分子的云核



巨蛇座著名天体：鹰状星云M16。碳是宇宙中含量最丰富的元素之一，是复杂多样的星际分子的重要组成部分。研究对巨蛇座区域内南侧的一个云核进行了碳链分子的搜寻，并在其中探测到了丰富的碳链分子。

紫金山天文台揭示银河系卫星星系奇异分布的可能起源



银河系卫星星系：大小麦云。卫星星系的奇异速度分布引发了种种解释，包括改变银河系的质量，恒星形成过程对旋转速度的影响，甚至修改冷暗物质模型等。康熙、王蕾、罗煜等人利用目前最大规模的斯隆巡天的星系群样本，研究了类似银河系卫星星系速度分布出现的概率，发现这种情况在星系群中只有1%的可能性。利用数值模拟研究，他们进一步发现出现这种奇异分布其实跟星系群的形成历史有关，大约1%的星系群在其形成过程中只吞食了一个大质量卫星星系，吞食的其他卫星星系质量都偏小，因此形成了类似银河系这样的一个较大的空白区域。卫星星系的奇异速度分布引发了种种解释，包括改变银河系的质量，恒星形成过程对旋转速度的影响，甚至修改冷暗物质模型等。研究人员利用目前最大规模的斯隆巡天的星系群样本，研究了类似银河系卫星星系速度分布出现的概率，发现这种情况在星系群中只有1%的可能性。利用数值模拟研究，他们进一步发现出现这种奇异分布其实跟星系群的形成历史有关，大约1%的星系群在其形成过程中只吞食了一个大质量卫星星系，吞食的其他卫星星系质量都偏小，因此形成了类似银河系这样的一个较大的空白区域。

云南天文台确定活动星系核的演化模式



赛弗特活动星系 NGC 1097 。活动星系核是活动星系中心一个明亮而又致密的区域，它的辐射几乎涵盖整个电磁波段，从低能的射电波段一直到高能的伽马射线波段。由于射电波段辐射不会受到尘埃吸收的影响，射电光度函数成为研究活动星系核演化的有效工具。然而，由于活动星系核的射电观测样本的不完备和统计方法的局限，计算射电光度函数存在较大的不确定性。袁尊理、王建成等完成的研究工作对揭示超大质量黑洞的密度分布和吸积过程提供了重要依据。活动星系核是活动星系中心一个明亮而又致密的区域，它的辐射几乎涵盖整个电磁波段，从低能的射电波段一直到高能的伽马射线波段。射电光度函数成为研究活动星系核演化的有效工具。然而，由于活动星系核的射电观测样本的不完备和统计方法的局限，计算射电光度函数存在较大的不确定性。此研究工作对揭示超大质量黑洞的密度分布和吸积过程提供了重要依据。

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