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  • 中国天眼揭示快速射电暴密近环境的动态演化
    快速射电暴( fast radio burst , FRB )是宇宙中偶发的射电爆发事件。中国天眼FAST快速射电暴优先和重大项目科学研究团队利用中国科学院国家天文台运行的FAST ,开展了对FRB 20201124A的深度观测,获得了迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本,首次探测到了距离快速射电暴中心仅1个天文单位(即太阳到地球的距离)的周边环境的磁场变化。? FRB 20201124A中探测到的线/圆偏振度和偏振位置角的振荡现象?团队通过Keck望远镜对FRB20201124A的宿主星系进行的光谱和高分辨率成像观测.
      快速射电暴(fast radio burst,FRB)是宇宙中偶发的射电爆发事件。在几毫秒时间内,它们所释放的射电波段的能量,相当于全世界当前总发电量累计几百亿年的总和,但目前快速射电暴的物理起源仍然不清楚,其中心机制尚属未知。中国天眼FAST快速射电暴优先和重大项目科学研究团队利用中国科学院国家天文台运行的FAST,开展了对FRB 20201124A的深度观测,获得了迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本,首次探测到了距离快速射电暴中心仅1个天文单位(即太阳到地球的距离)的周边环境的磁场变化,对确定快速射电暴中心引擎机制迈出关键一步。该成果于北京时间9月21日在国际学术期刊《自然》上发表。
      快速射电暴于2007年首次被报道发现,迄今已经发现了几百个。早先探测到的FRB主要来自银河系外,2020年探测到来自银河系磁星(一类磁场极强的中子星)的快速射电暴,表明有一些快速射电暴可以起源于磁星,但是那些宇宙学起源的快速射电暴,尤其是那些能够重复爆发的快速射电暴的起源依然未知。此外,FRB虽然有大量射电波段的观测资料,但长期以来仍缺乏对其核心区物理参数的直接观测资料。
      此次研究团队使用FAST对位于银河系外的FRB20201124A进行了长期监测,在54天共计82小时观测中测到了来自这个快速射电暴的1863个爆发脉冲信号,它的高事件率使其成为最活跃的几个重复暴之一。基于这一迄今为止最大的快速射电暴偏振观测样本,该研究团队取得了若干重要发现,均属于国际首次。该团队“拍摄”到了FRB法拉第旋转量(这可以帮助测量环境中的磁场强度)动态演化的“电影”,首次发现了法拉第旋转量的奇异演化行为,即在前36天里法拉第旋转出现了无规律的短时标演化,而在随后的18天里几乎不变;首次发现了FRB的猝灭现象,即FRB 20201124A从保持高事件率态到在72小时内突然熄灭;首次在FRB中探测到了与之前所有FRB都显著不同的高圆偏振度脉冲,其最高值达到了75%;首次发现频率依赖的偏振振荡现象。这些现象都说明了在这个FRB周围1个天文单位的环境是非常复杂并且在动态演化着的。通过偏振振荡现象,该团队对这个FRB周围1个天文单位的环境的磁场给出直接限制,达到了高斯量级以上。通过国际合作,该团队使用美国10米凯克光学望远镜(Keck)对这个FRB的宿主星系进行了深度观测,发现其宿主星系是约银河系尺度大小、富金属的棒旋星系,并且发现这个FRB所在区域恒星密度较低,处于旋臂之间,距离星系中心中等距离,表明该FRB并非起源于大质量恒星极端爆炸导致的超亮超新星或伽马射线暴后形成的年轻磁星。
      目前,中国天眼FAST快速射电暴优先和重大项目科研团队近百人在紧密合作,期待找到决定快速射电暴核心物理过程和能源机制的直接观测证据,引导国际多波段联合观测,早日揭示快速射电暴的物理起源。
       
      快速射电暴和宿主星系艺术想象图。世界最大单口径射电望远镜中国天眼(左下)和空间分辨率最高的单口径光学望远镜凯克望远镜(右上)承担本研究观测。绘图: 喻京川、傅海
       
      法拉第旋转量的短时标演化。阴影区有FAST观测,但是没有探测到FRB爆发,说明FRB是突然熄灭的。
       
      FRB 20201124A中探测到的线/圆偏振度和偏振位置角的振荡现象
       
      团队通过Keck望远镜对FRB20201124A的宿主星系进行的光谱和高分辨率成像观测
    2022-09-22
  • 中国科学家获得国际上首批宇宙大视场X射线聚焦成像天图
    2022年8月27日,在太原举行的第二届中国空间科学大会上,来自中国科学院国家天文台的研究人员发布了EP-WXT探路者的首批在轨实测结果。该设备是爱因斯坦探针( EP )卫星宽视场X射线望远镜( WXT )的一个实验模块,于北京时间2022年7月27日搭载由中科院微小卫星创新研究院抓总研制的空间新技术试验卫星( SATech-01 )发射升空。EP卫星是由中科院主导的卫星,欧洲空间局和德国马普地外物理研究所参与合作,计划于2023年底发射。结果显示,单次观测就能够同时探测到多个方向上的X射线源,包含了恒星级质量黑洞和中子星。图6 :对遥远的类星体3C 382 (红移0.056 ,距离8.14亿光年)的探测,表明仪器具有对较暗弱X射线源的探测能力。
      2022年8月27日,在太原举行的第二届中国空间科学大会上,来自中国科学院国家天文台的研究人员发布了EP-WXT探路者的首批在轨实测结果。该设备是爱因斯坦探针(EP)卫星宽视场X射线望远镜(WXT)的一个实验模块,于北京时间2022年7月27日搭载由中科院微小卫星创新研究院抓总研制的空间新技术试验卫星(SATech-01)发射升空。该项实验旨在开展一系列在轨测试和观测实验,为未来EP卫星尽早开展科学运行奠定基础。EP卫星是由中科院主导的卫星,欧洲空间局和德国马普地外物理研究所参与合作,计划于2023 年底发射。 
      该仪器采用了先进的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术,观测视场可达340平方度(18.6度x18.6度),是国际上首个宽视场X射线聚焦成像望远镜。相比国际上其它X射线聚焦成像望远镜,其视场大小提高了100倍左右。截至目前,仪器已开展了为期4天的在轨测试观测,成功获得了一批天体的真实X射线实测图像和能谱。这是国际上首次获得并公开发布的宽视场X射线聚焦成像天图。仪器的关键器件包括36片微孔龙虾眼镜片组成的X射线聚焦镜组件和4片大阵列CMOS传感器组成的焦面探测器,均为我国自主研发。这也是首次将CMOS传感器应用于空间X射线天文探测。EP卫星将搭载12个相同的WXT望远镜模块,总视场可达3600多平方度。 
      科学家利用该仪器首先观测了银河系中心天区(图1)。结果显示,单次观测就能够同时探测到多个方向上的X射线源,包含了恒星级质量黑洞和中子星。观测也捕捉到一个X射线辐射增亮数倍的中子星X射线双星(图2左)。同时,从数据中还能获得这些天体X射线辐射强度随时间变化的信息,以及天体的X射线能谱。观测结果与仿真结果(图2右)相比高度一致。该仪器也观测了银河系的近邻星系——大麦哲伦云(图3),单次观测即可覆盖整个星系,同时探测到包含黑洞和中子星的多个X射线源。通过未来更多的观测,宽视场望远镜将能高效地监测天体的X射线光变,预期将发现新的暂现源。图4展示了对著名的天鹅座超新星遗迹的成像结果,表明了龙虾眼望远镜对弥散源的成像能力。对超新星遗迹Cas A的观测,则充分展示了CMOS探测器优秀的X射线能谱分辨率(图5)。仪器还探测到距离8.14亿光年的遥远类星体的X射线,证明其对较暗弱的X射线源的探测能力(图6)。 
      初步测试结果表明,仪器功能正常,为满足EP宽视场望远镜的科学需求奠定了坚实的基础。EP卫星首席科学家、中科院国家天文台袁为民博士表示,“这些结果十分激动人心,表明我们的仪器能够获得预期科学数据,为此我们付出了十多年的努力。我对未EP的科学能力充满信心“。国际上该领域著名专家,英国莱斯特大学P.O’Brien教授和R.Willingale教授表示:“EP探路者的首光结果令人印象深刻。这是第一个宽视场X射线聚焦望远镜,创造了一个新记录。几十年来,我们一直在期待一个真正的宽视场软X射线望远镜,EP-WXT探路者的成功运行令人振奋。这项技术将对X射线天空的监测带来变革性的推动,这项试验也表明了EP卫星巨大的科学潜力。” 
      该仪器由中科院国家天文台和中科院上海技术物理研究所联合研制,国家天文台X射线成像实验室于2011年开始研发龙虾眼X射线成像技术,与北方夜视技术股份有限公司开展密切合作,联合研发核心微孔光学器件,器件由北方夜视提供。中科院国家空间科学中心和中科院电工研究所也参与仪器的研制。SATech-01是中科院空间新技术试验卫星系列的首发星,由中科院立项。EP卫星由中科院空间科学(二期)战略性先导专项支持,中科院国家空间科学中心是空间科学(二期)先导专项总体单位,卫星由中科院微小卫星创新研究院抓总研制。  
       
      图1:宽视场X射线望远镜模块对银河系中心天区单次观测获得的X射线图像(视场18.6度x18.6度)。背景为Gaia的光学全天图像(银河系Gaia图片来自https://www.sci.news/astronomy/gaia-second-release-05950.html)。 
       
      图2:对银河系中心天区单次观测获得的X射线图像(左图)和仿真图像(右图),左右图的观测时长同为800秒,视场18.6度x18.6度。(左图中红色标记的是捕捉到的一个变亮的中子星X射线双星)。 
       
      图3:左图:近邻星系大麦哲伦云的DSS光学图像(https://archive.eso.org/dss/dss);右图:宽视场X射线望远镜对大麦哲伦云进行700秒观测后得到的X射线图像(1个CMOS视场,9.3度x9.3度)。 
       
      图4:观测到的天鹅座环状星云(角直径2.5 度)的X射线伪彩色图像(颜色代表光子的能量,红色 0.3-0.6keV; 绿色 0.6-0.8 keV;蓝色 0.8-2.0keV),观测时长为600秒。 
       
      图5:观测到的超新星遗迹Cas A的X射线能谱,观测时长为1100秒。分析表明能谱分辨率为150eV。 
       
      图6:对遥远的类星体 3C 382(红移0.056,距离8.14亿光年)的探测,表明仪器具有对较暗弱X射线源的探测能力。 
      
    2022-08-27
  • 国家天文台举办庆祝建党101周年大会暨专题党课报告会
    7月1日上午,国家天文台隆重举行庆祝建党101周年大会暨专题党课报告会。国家天文台台长、中国科学院院士常进以《加快推进高水平天文科技自立自强,以优异成绩迎接党的二十大胜利召开》为题讲专题辅导党课。大会由台党委书记汪洪岩主持。台领导班子成员,老领导,院士,党委委员、纪委委员, “光荣在党50年”党员代表,中层党员领导干部,党总支、党支部书记,新党员代表,群众组织负责人,民主党派和无党派人士代表,入党积极分子代表等在主会场参加了会议。台属各党支部组织全台广大党员、离退休干部、学生在线参加了大会。
      7月1日上午,国家天文台隆重举行庆祝建党101周年大会暨专题党课报告会。国家天文台台长、中国科学院院士常进以《加快推进高水平天文科技自立自强,以优异成绩迎接党的二十大胜利召开》为题讲专题辅导党课。大会由台党委书记汪洪岩主持;台领导班子成员,老领导,院士,党委委员、纪委委员,“光荣在党50年”党员代表,中层党员领导干部,党总支、党支部书记,新党员代表,群众组织负责人,民主党派和无党派人士代表,入党积极分子代表等在主会场参加了会议,台属各党支部组织全台广大党员、离退休干部、学生在线参加了大会。
      会上,新党员进行了入党宣誓,全体党员在新党员领誓下重温了入党誓词。台长常进院士为老党员代表颁发了“光荣在党50年”纪念章,新党员代表向老党员敬献了鲜花。大会还举办了“以老科学家命名科技攻关突击队”授旗仪式,台长常进院士、原台长严俊研究员分别为“南仁东射电天文技术突击队”和“王绶琯巡天突击队”授旗,两个突击队负责人和党组织负责人共同接受授旗。 
      常进强调,习近平总书记始终高度重视科技创新工作和中国天文科技事业发展,深刻阐述了高水平科技自立自强的重要意义和内涵,多次对天文学及其重大意义作出重要论述,多次对中国天眼建设运行作出重要指示批示;党中央、国务院围绕科技创新发展出台了一系列重要的规划和文件。我们必须深刻认识这些重要指示批示精神的重要意义和丰富内涵,学习领会这些规划文件的重要内容,切实增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”,把握正确的政治方向,不断增强贯彻落实党中央重大决策部署的自觉,努力在科技自立自强上取得更大进展。 
      常进指出,世界百年未有之大变局加速演进,科研范式正发生深刻变革,各国都 寻求“科技突围”;天文学正处于高速发展并孕育重大突破的黄金时期,其创新水平也已成为世界各国实力体现的重要标志;天文学研究工作已进入举国体制、国家主导的体系化、建制化阶段。我们必须深刻把握世界科技发展态势,抢抓机遇,全面分析研判天文学科特点、国际发展态势、我国机遇窗口期,合理规划长远科研布局;要全院天文一盘棋,整体设计天文领域国重体系建设;要充分发挥优势和主动性 ,积极建议和争取承担国家重大科技任务;要坚持有所为有所不为,建设运行好大科学装置;要认真落实“基础研究十条”,确保政策举措落实落地;要推进人才政策调整,加快引进培养高水平科技人才。常进结合老一辈天文学家张钰哲、王绶琯、程茂兰、叶叔华和南仁东、艾国祥的故事,深刻诠释了科学家精神的内涵,要求全台广大科技工作者要大力弘扬科学家精神,营造良好科研生态。 
      常进号召中国天文科技界、全台上下要坚决响应习近平总书记的重要指示批示精神和党中央的决策部署,把握住科技发展的态势,大力弘扬科学家精神,主动肩负起新的使命和重任,主动融入到强化国家战略科技力量 、实现科技自立自强的伟大事业中去,为我国加快实现高水平天文科技自立自强作出应有的贡献,以优异的成绩迎接党的二十大胜利召开。 
      汪洪岩在主持大会和专题党课报告时,全面传达了习近平总书记6月28日在武汉考察时对科技自立自强和科技创新工作的重要指示精神,全面传达了中科院党组书记、院长侯建国中国科学院人才工作会议、全国重点实验室重组工作会议和全院庆祝建党101周年大会上的重要讲话精神。他指出,全台广大党员干部要坚守初心和理想,牢记责任和使命,激发动力和斗志,进一步解放思想、勇于创新、真抓实干,以最坚定、最自觉、最实际的行动迎接党的二十大胜利召开。 
      会上,中国人民解放军军乐团原团长、国家一级指挥于海先生受邀以《我们的国歌》为题作了爱国主义报告,生动讲述了中外国歌的历史和典故、《义勇军进行曲》创作历程和背后故事,阐明了国歌所具有的崇高地位,展现了国歌作为国家声音的标志、民族精神的体现、国家文化的结晶和公民爱国主义载体的重要意义;从专业角度分析了词曲特点、国歌魅力,重申了国歌教育的重要意义,彰显了博大深厚的文化自信。最后,在于海先生的亲自指挥,与会人员全体起立,饱含真情,共同高唱《中华人民共和国国歌》。 
      大会开始前还在线播放了国家天文台庆祝建党101周年文艺节目汇演视频,选取了党的十九大以来国家天文台广大党员群众、科技工作者创作的文艺节目,全面展现了国家天文台在党的坚强领导下取得的成绩,讴歌了广大天文科技工作者爱国创新、协同奉献的风采。 
      全体党员重温入党誓词
      常进台长为老党员颁发“光荣在党50年”纪念章
      新党员为老党员献花
      常进台长做党课报告
      常进台长为南仁东射电天文技术突击队授旗
      严俊研究员为王绶琯巡天突击队授旗
      于海先生做《我们的国歌》报告
      大会现场
      
    2022-07-04
  • 国家天文台举办2022年毕业典礼暨学位授予仪式
    6月23日,中国科学院国家天文台在B座广场举行2022年毕业典礼暨学位授予仪式,共同见证75位毕业生的高光时刻。10点整,在庄严的国歌声中典礼正式开始,欧阳自远院士、陈建生院士、汪景琇院士、武向平院士,以及国家天文台台长常进院士、党委书记汪洪岩与49名毕业生代表, 25位导师代表。?国家天文台党委书记汪洪岩为优秀毕业生代表牛泽茜、赵雪杉、曹烨颁奖,国家天文台学位评定委员会主席武向平院士宣读了中国科学院大学学位授予决定。
      6月23日,中国科学院国家天文台在B座广场举行2022年毕业典礼暨学位授予仪式,共同见证75位毕业生的高光时刻。疫情防控之下,口罩遮挡不住大家的欢心笑容,炎炎烈日正如导师们对学生的炽热期盼。10点整,在庄严的国歌声中典礼正式开始,欧阳自远院士、陈建生院士、汪景琇院士、武向平院士,以及国家天文台台长常进院士、党委书记汪洪岩与49名毕业生代表,25位导师代表,及来自北京大学、清华大学、北京师范大学、中科院高能物理研究所等兄弟单位的特邀嘉宾、毕业生家属们共同见证这一庄严时刻。 
       
       
      刘继峰副台长主持毕业典礼 
       
      常进台长毕业生寄语 
      国家天文台副台长、学位评定委员会副主席刘继峰研究员主持典礼,奏唱国歌后,常进台长向顺利完成学业的同学们表示热烈祝贺,向培养和陪伴成长的老师们、亲友们表示诚挚敬意!常进台长对毕业生提出三点期望:希望同学们在未来成为一名身心健康、心地善良、事业有成的人。这是一份希望也是一份祝愿。“险夷不变应尝胆,道义争担敢息肩。”希望同学们纵横四海,以丰硕的成果回馈社会。 
       
      博士毕业生代表赵雪杉发言 
      硕士生代表金高翔发言
      随后赵雪杉、金高翔分别作为博士毕业生和硕士毕业生代表发言。他们讲述了在国台数载的成长与收获,表达了对国台与导师诚挚的感谢,表示:“我们是追星星的人,头顶的这片美丽星空蕴含着无数奥秘。从改进望远镜到数据处理,从氢原子到黑洞,从太阳系内到银河系外,我们可以自豪地说,自己为揭开宇宙的神秘面纱而努力过。” 
        
      优秀校友代表仲佳勇老师发言 
      导师代表罗阿理老师发言 
      北京师范大学仲佳勇老师作为优秀校友代表也给师弟师妹们分享了自己的体会。他建议大家一要抓住机遇,勇于创新;二要树立理想目标,坚守自我;三要学会感恩。LAMOST运行和发展中心罗阿理研究员作为导师代表致辞,也给同学们提了三点建议:人生目标要远大、眼界要宽广;要立足当下,精益求精地完成每项工作;学会换位思考、勇于担责。并代表国台欢迎毕业生们常回家看看。 
      国家天文台党委书记汪洪岩为优秀毕业生代表牛泽茜、赵雪杉、曹烨颁奖,国家天文台学位评定委员会主席武向平院士宣读了中国科学院大学学位授予决定。 
      汪洪岩书记为优秀毕业生代表颁发证书
       
      武向平院士宣读中国科学院大学学位授予决定 
      接下来典礼进入学位授予仪式阶段,导师们在主席台上依次为49位本硕博毕业生代表颁发学位证书、扶正流苏。同学们在台上与导师合影的那一刻,家长眼中闪着莹莹泪光、台下导师心中也充满了感慨与不舍。 
        
      最后由在学研究生们带来的一首“一起向未来”将会场气氛点燃,冲淡了离情别绪,燃起了满怀斗志!大咖云集的嘉宾席、细节满满的照片纪念墙、随处布置的拍照打卡牌、精心组织的典礼日程,为毕业生们留下了深刻而难忘的记忆,正如刘继峰副台长所希望的那样:愿毕业生们能够脚踏实地、圆梦青春,继续站在时代的前端,放眼世界与未来,肩负起振兴国家的使命;潜心治研、厚积薄发、至诚报国,若干年后回首,能有更加精彩万分的人生故事! 
       
      
    2022-06-27
  • 嫦娥五号新成果揭示着陆区月表水的分布特征
    北京时间2022年6月15日,国际科学期刊《自然?通讯》( Nature Communications )在线发布我国嫦娥五号的一项重要研究成果。在国际上首次联合月球样品的实验室分析结果和月表就位探测的光谱数据,检验了月球样品中水的有无、形式和多少,回答了嫦娥五号着陆区水的分布特征和来源问题,为遥感探测数据中水的信号解译和估算提供了地面真值。研究受国家科技重大专项探月工程三期和中国科学院重点部署项目“嫦娥五号月球样品的综合性研究”等项目资助。
      北京时间2022年6月15日,国际科学期刊《自然 通讯》 (Nature Communications) 在线发布我国嫦娥五号的一项重要研究成果。中国科学院国家天文台李春来、刘建军研究员和上海技术物理研究所舒嵘研究员领导的团队,与地质与地球物理研究所、物理研究所、西安光学精密机械研究所、地球化学研究所,北京空间飞行器总体设计部、北京航天飞行控制中心、北京空间机电研究所等单位合作,在国际上首次联合月球样品的实验室分析结果和月表就位探测的光谱数据,检验了月球样品中水的有无、形式和多少,回答了嫦娥五号着陆区水的分布特征和来源问题,为遥感探测数据中水的信号解译和估算提供了地面真值。 
      月球有没有水,有多少水,是什么形式的水,水来自于哪里存在着很大的争议,一直是月球科学的研究热点。在嫦娥五号任务立项论证之初,研究团队提出将着陆器上的月球矿物光谱分析仪光谱范围拓展到了3.2μm,并实现了国际上首次月表水光谱吸收特征的就位探测。为了避免发动机羽流和太阳风轰击月表时的动态“水”(羟基OH)给就位光谱分析带来的影响,研究团队对获取就位探测光谱数据的时机进行了精心设计。探测时机选择在着陆6小时后以避免CE-5探测器着陆时发动机羽流成分的影响;探测时间选择在月面温度最高(约62-87摄氏度)的(接近)正午,最大限度地挥发了月表的动态“水”;光谱测量时月球(着陆区)正处于地球磁场的保护中,屏蔽了太阳风,避免了太阳风轰击产生的动态“水”(羟基OH)的因素。在这种环境下嫦娥五号光谱仪能够获得“干净”的“水”吸收光谱,经严格的校正处理和分析,研究团队发现嫦娥五号着陆区月壤中明显地含有羟基形式的“水”,但平均含量较低,仅约30ppm。 
      目前认为月球“水”的来源主要有三种可能:一是太阳风粒子与月表物质相互作用产生的(动态)羟基物质;二是撞击月球的彗星或陨石带来的水和含羟基物质;三是月球原生(内部)水。月球样品返回地球后,研究团队在实验室对返回月球样品进行了系统分析,实验室光谱分析再次验证了羟基水的明确存在,但“水”的存在形式、含量和来源的研究,需要详细的矿物岩石学分析。阿波罗月球样品研究认为,月壤中(撞击)胶结玻璃包含了太阳风长期注入形成的羟基物质,胶结玻璃的含量是影响月球样品中“水”含量的重要因素。我国返回样品的实验室分析表明,嫦娥五号月球样品是一类年轻玄武岩,胶结玻璃含量很少(不足16%),仅为Apollo 11月球样品的1/3,由此估算嫦娥五号月壤样品中来自太阳风注入胶结玻璃形成的“水”不多于18 ppm。同时,嫦娥五号着陆区月壤样品中外来撞击溅射物非常低,对“水”的贡献可以忽略。因此嫦娥五号月壤样品中肯定存在来源于月球内部的原生水。对嫦娥五号月球样品的实验室分析,发现了至少一种含水矿物——羟基磷灰石,其含量不均匀,折合样品羟基水的含量从0ppm到179 ppm不等(平均约17 ppm),证明了嫦娥五号月壤样品中存在来自岩浆结晶过程的“水”,说明“水”在月球晚期岩浆活动过程中不仅存在,而且可能起到了非常重要的作用。 
      本研究成果的月面就位探测光谱数据由中国科学院上海技术物理所研制的月球矿物光谱分析仪获取,科学探测载荷运行管理、数据接收和处理由中国科学院国家天文台(探月工程地面应用系统)完成。研究受国家科技重大专项探月工程三期和中国科学院重点部署项目“嫦娥五号月球样品的综合性研究”等项目资助。 
      
    2022-06-15
  • 中国天眼FAST发现首例持续活跃快速射电暴
    快速射电暴( FRB )是宇宙中最明亮的射电爆发现象,在1毫秒的时间内释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。此前并未发现存在持续活跃的重复快速射电暴。?近日,中国科学院国家天文台李菂研究员领导的国际团队,通过中国天眼FAST的“多科学目标同时巡天( CRAFTS ) ”优先重大项目,发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB 20190520B 。之后该团队通过组织多台国际设备天地协同观测,综合射电干涉阵列、光学、红外望远镜以及空间高能天文台的数据,将FRB20190520B定位于一个距离我们30亿光年的贫金属的矮星系,确认近源区域拥有目前已知的最大电子密度。2 .夜空下的中国天眼FAST和美国甚大天文阵列望远镜(非实景图) 。
      快速射电暴(FRB)是宇宙中最明亮的射电爆发现象,在1毫秒的时间内释放出太阳大约一整年才能辐射出的能量。FRB的研究历程并不长,2007年首次确定了它的存在,2016年探测到第一例重复爆发的FRB,打破了人们对FRB的传统认知,目前该领域已成为天文学最新研究热点之一。全球已公布了近五百例FRB,仅不到10例有活跃爆发(即在其窗口期内频繁爆发)。此前并未发现存在持续活跃的重复快速射电暴。 
      近日,中国科学院国家天文台李菂研究员领导的国际团队,通过中国天眼FAST的“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”优先重大项目,发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴 FRB 20190520B。之后该团队通过组织多台国际设备天地协同观测,综合射电干涉阵列、光学、红外望远镜以及空间高能天文台的数据,将FRB20190520B定位于一个距离我们30亿光年的贫金属的矮星系,确认近源区域拥有目前已知的最大电子密度,并发现了迄今第二个FRB持续射电源对应体(Persistent Radio Source , PRS)。上述发现揭示了活跃重复暴周边的复杂环境有类似超亮超新星爆炸的特征,挑战了对 FRB 色散分析的传统观点,为构建快速射电暴的演化模型、理解这一剧烈的宇宙神秘现象打下了基础。该成果于北京时间2022年6月9日在国际学术期刊《自然》杂志发表。 
      论文第一作者、国家天文台青年学者牛晨辉在系统处理FAST数据的过程中,发现2019年5月20日的数据存在重复的高色散脉冲。基于这一发现,团队通过与美国甚大阵列望远镜合作,在2020年7月完成亚角秒量级的精确定位,并探测到了一颗与之对应的致密的持续射电源(PRS)。随后通过美国帕洛玛 200 英寸望远镜和凯克望远镜,加拿大-法国-夏威夷望远镜和日本斯巴鲁近红外光学望远镜确定了FRB20190520B的宿主星系和红移,推导出其宿主星系贡献了总色散值的80%,为目前已知所有快速射电暴源中最高。进一步结合散射特征,团队提出宿主星系的色散主要来自邻近FRB爆发源的区域,该区域高电子密度导致的高色散值也使得FRB 20190520B远远偏离经典的色散与红移关系,如图1所示。 
      此次FAST发现的FRB 20190520B与美国阿雷西博望远镜2016年发现的FRB 20121102A非常相似。FRB 20121102A是人类发现的第一个快速射电暴重复暴和第一个被定位的FRB,也是此前唯一被确认有致密射电源对应体的FRB。二者都极为活跃,都拥有复杂的电磁环境,而FRB 20190520B各方面的特征都更为极端:例如FRB 20121102A存在爆发活跃期,但是FRB 20190520B从未停止爆发,目前FAST已经探测到了后者几百次爆发。本研究发现的初步结果公布后,引起了国际天文界的广泛关注,这一重要发现已经催生数篇创新模型文章,例如散射时标模型、超新星爆炸解释等。 
      综合FAST的近期观测数据,FRB20121102A和FRB 20190520B很可能处在快速射电暴初生阶段。FAST的持续观测,特别是执行“快速射电暴巡天”优先重大项目,有望建立全新的FRB演化图景。 
      FRB领域创始人邓肯·洛里默对此评价说:“基于FRB 20190520B这些特征及其持续射电源的存在,我认为快速射电暴可能有不同的分类。随着快速射电暴样本的持续增长,预计未来几年内,我们能够拨开快速射电暴神秘的面纱。” 
      FAST“多科学目标同时巡天(CRAFTS)”优先重大项目迄今已经发现至少6例新FRB,正在为揭示宇宙中这一神秘现象的机制、推进天文学这一全新领域的研究做出独特的贡献。 
       
      图1.从色散-红移关系上清晰可见FRB 20190520B拥有最大的宿主星系电子密度。图中斜线为包含了宇宙主要重子物质成分的“Macquart Relation[5]”。 
       
      图2.夜空下的中国天眼FAST和美国甚大天文阵列望远镜(非实景图)。 
      
    2022-06-09
  • 国家天文台召开第四届职工代表大会第一次会议
    4月26日,国家天文台第四届职工代表大会第一次会议在多功能厅召开,台领导班子成员、职代会代表、分工会主席等参加了会议。会议由副台长、工会主席赵公博主持。受台长常进院士委托,党委书记、副台长汪洪岩同志以《凝心聚力。守正创新踔厉奋发笃行不怠履行好国家战略科技力量主力军的使命》 ”为题,向大会作了国家天文台2021年度工作报告(含财务工作报告) 。他希望各位代表继续强化对提案工作的认识,围绕全台改革发展、科技创新、职工权益、增强活力等方面,认真开展调查研究,听取职工群众呼声意见,做到敢提案、会提案、提好案,积极建言献策,为国家天文台发展做出新的更大贡献。? ?会议现场.
      4月26日,国家天文台第四届职工代表大会第一次会议在多功能厅召开,台领导班子成员、职代会代表、分工会主席等参加了会议。会议由副台长、工会主席赵公博主持。
      工会主席赵公博主持大会
       庄严的国歌后,大会正式开始。受台长常进院士委托,党委书记、副台长汪洪岩同志以《凝心聚力 守正创新 踔厉奋发 笃行不怠 履行好国家战略科技力量主力军的使命》”为题,向大会作了国家天文台2021年度工作报告(含财务工作报告)。人事处处长吕品对《国家天文台人员聘用制度实施细则》议案进行了说明。提案工作委员会主任王菲鹿介绍了本次大会提案的征集情况和上次大会提案的落实情况。
      党委书记、副台长汪洪岩做年度工作汇报
      与会代表分成四个小组,结合年度工作报告、本次会议议案和职工代表提案,围绕全台改革发展、科技创新、职工权益、增强活力等方面开展了热烈的讨论,并在大会上分别进行了汇报交流。 
      根据职代会程序,大会审议并原则通过了《国家天文台2021年度工作报告》、《国家天文台人员聘用制度实施细则》。   
       
      分组讨论
      最后,汪洪岩代表台领导班子讲话。他对本次大会的圆满召开表示祝贺,充分肯定了全台职工的主人翁精神和职工代表履职尽责的责任和意识,并对分组讨论形成的建设性意见和建议进行了回应。他希望各位代表继续强化对提案工作的认识,围绕全台改革发展、科技创新、职工权益、增强活力等方面,认真开展调查研究,听取职工群众呼声意见,做到敢提案、会提案、提好案,积极建言献策,为国家天文台发展做出新的更大贡献。 
       
      会议现场
      
    2022-04-27
  • 天文学家基于LAMOST数据揭示银河系早期形成和演化历史
    北京时间3月24日,国际科学期刊《自然》以封面文章形式发布了德国马普天文研究所的研究人员向茂盛博士和Hans-Walter Rix教授合作的一项重大成果。基于中国科学院国家天文台运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜( LAMOST )和欧空局天体测量卫星盖亚望远镜( Gaia )的巡天观测数据,研究人员获取了迄今最为精确的大样本恒星年龄信息,按照时间序列清晰还原了银河系幼年和青少年时期的形成与演化图像。改写了人们对银河系早期形成历史的认知。至此,一个时间轴上被精确刻画的早期银河系形成和演化图像得以呈现, 《自然》期刊审稿人评价该成果是第一次能够对银河系的形成历史提供如此清晰地描绘。
      北京时间3月24日,国际科学期刊《自然》以封面文章形式发布了德国马普天文研究所的研究人员向茂盛博士和Hans-Walter Rix教授合作的一项重大成果。基于中国科学院国家天文台运行的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST)和欧空局天体测量卫星盖亚望远镜(Gaia)的巡天观测数据,研究人员获取了迄今最为精确的大样本恒星年龄信息,按照时间序列清晰还原了银河系幼年和青少年时期的形成与演化图像,改写了人们对银河系早期形成历史的认知。 
       
      3月24日刊《自然》杂志封面 - 追星人的银河指南  
      夜空中美丽浩瀚的银河,自古以来就引发了人们无数的想象和无尽的探索。我们所在的银河系是无数宇宙岛中一个普通盘星系,和其它类似星系一样,它在过去的一百多亿年间集成了上千亿颗恒星。这些恒星根据位置的不同,主要分布在银河系的银晕和银盘上,其中银盘又包括一个几何上相对较厚的厚盘和一个相对较薄且更延展的薄盘。然而,银河系的银晕和银盘是在什么时间,如何形成,又是如何组装起来并演化成今天绚丽多姿的银河等系列起源问题一直是天文家亟待解决的科学谜团,同时也是世界范围内多个地面和空间望远镜大规模天文巡天观测计划的主要科学目标。 
      过去的研究通常认为,我们的银河系在婴儿时期(极早期)经历了剧烈的形成过程,大量的贫金属气体塌缩(天文上把除氢和氦以外的元素都叫做金属)或者是富含气体的星系间相互碰撞和并合形成了银河系的恒星晕。然后气体逐渐冷却形成了早期银盘即银河系厚盘。最后,随着时间推移气体进一步冷却,开始形成银河系薄盘。薄盘的形成是一个持久而有序的过程,从大约80-100亿年前一直持续至今。然而,这些图像主要来自数值模拟以及人们对碎片化观测证据的推测。所幸天文观测大数据的涌现使得银河系演化图像正在被改写,开启银河尘封历史的时代已经到来。 
      LAMOST发布千万量级的恒星光谱数据,成为数字化银河的基石。欧空局发射的Gaia卫星则提供了14亿颗恒星的位置和移动地图。这样的珠联璧合为天文学家追溯银河系的集成和演化历史提供了得天独厚的优势。 
      向茂盛博士和Rix教授基于LAMOST和Gaia数据,构建了包含25万颗亚巨星的高质量数据样本,并获取了它们的精确年龄。恒星年龄是最难以精确测定的恒星物理量,也可以说是天文领域最难精确测量的物理量之一。得益于LAMOST银河系巡天及国际上其它巡天项目的开展,获取大样本恒星的年龄已在过去几年内逐渐成为现实。但是,之前的研究所获取的大样本恒星典型年龄误差为20%或更大,而实现10%年龄测定精度的恒星样本很小,样本的空间和参数范围也十分受限。 
      亚巨星是处于恒星主序演化阶段向红巨星演化阶段过渡阶段的恒星。其可观测参数尤其是光度对于其初始质量和年龄极为敏感,因此它们的年龄相对容易被精确测定。但是恒星在亚巨星阶段的演化十分迅速,导致亚巨星比较稀少。利用LAMOST光谱大数据,向茂盛精确测定了700万颗恒星的大气参数,并结合Gaia数据得到了高精度的恒星光度和轨道运动学参数。从这700万恒星中筛选出25万颗亚巨星,测定出它们的精确年龄,样本平均年龄精度为7%,金属元素丰度覆盖范围从-2.5(从太阳金属含量的300分之一)到0.5(太阳金属含量的3倍),空间覆盖范围达3万光年。这是首次在银河系如此广阔的空间范围和恒星金属丰度范围内获取如此大样本恒星的高精度年龄,成功突破了数据的局限性,为开展银河系的形成与演化历史研究跨出了标志性的一步。 
      按照运动特征和化学DNA(元素丰度)鉴定,他们把这25万恒星划分成两组:一组表征为形成于动力学相对宁静过程的银河系延展薄盘的恒星;另一组形成于动力学剧烈湍动过程的银晕和厚盘恒星。 
      研究团队发现,这两组恒星的年龄以大约80亿年为界同样清晰地被分成截然不同的两组。也就是说,从时间上看,银河系的集成和演化历史分成两个明确的阶段,从130亿年前到80亿年前的早期阶段和80亿年前至今的晚期阶段。早期阶段形成了银河系的厚盘和银晕,晚期阶段形成了银河系薄盘。
      超高的时间分辨率使得研究团队得到了清晰的银河系早期集成和增丰图像:银河系厚盘恒星从130亿年以前就已经开始形成,这距离宇宙大爆炸仅仅过去8亿年时间(对应宇宙学红移为7)。最古老的厚盘星甚至要比银河系内晕恒星年老约10-20亿年。银河系内晕结构被认为主要是百手巨人恩塞拉都斯矮星系(Gaia-Sausage-Enceladus,GSE)碰撞银河系并被吸积并合时形成。也就是说,早期厚盘要比今天我们看到的主要恒星银晕结构领先10-20亿年形成,这刷新了对银河系早期形成历史的传统认知。 
       
      银河早期集成和演化图像示意图:138亿年前宇宙大爆炸,130亿年前厚盘开始形成,110亿年前银晕形成,80亿前至今银河薄盘形成。(图源:喻京川)
      经进一步研究,向茂盛等人还发现虽然厚盘的形成一直持续了从130亿年前到80亿年前的大约50亿年时间,期间金属元素含量增加了30倍。然而,虽然这个周期持续了50亿年,但是作者发现大多数厚盘恒星却形成于约110亿年前的一次集中爆发。与此同时,他们通过年龄数据研究发现矮星系GSE与早期银河系并合发生的时间大约也是在110亿年前,这比前人认为的早了10亿年。这两个年龄高度吻合,研究团队认为这绝非偶然,而是强烈暗示了厚盘的恒星形成活动受到了GSE撞击事件的显著激发。 
      形成厚盘恒星的气体大约在80亿年前耗尽,厚盘形成停止。差不多与此同时,新的气体开始从银河系周围聚集到一个更薄的盘上形成银河系薄盘恒星。薄盘形成过程一直持续至今。 
      至此,一个时间轴上被精确刻画的早期银河系形成和演化图像得以呈现,《自然》期刊审稿人评价该成果是第一次能够对银河系的形成历史提供如此清晰地描绘。 
      银河系作为普通星系的代表,是我们研究宇宙中一般星系形成与演化问题的重点实验室,它可以帮助天文学家追溯从极早期宇宙一直到今天所发生的一个个精彩故事。 
      论文链接:www.nature.com/articles/s41586-022-04496-5。 
       
      
    2022-03-24
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