它們組成了天文學家的2016（上）

黑洞，射電暴，系外行星，引力透鏡，暗物質，脈衝星，銀河系，引力波，活動星系，類星體，暗能量……

它們，讓你不明覺厲了嗎

它們，真實存在嗎

它們，遙不可及嗎

它們，就是我們天文台的天文學家們每天都在琢磨的那些事兒

甚至是在開車、吃飯、喝茶、侃八卦的時候……

歲末之際，

小編帶你一起梳理2016年中國各大天文台的【科研進展】——

國家天文台在超大質量黑洞自旋起源研究中獲進展

黑洞想像圖。已有的觀測證據暗示宇宙中的大質量超大質量黑洞和小質量超大質量黑洞很可能起源於不同的演化機制。小質量超大質量黑洞的自旋起源就一直是一個謎團。研究明確地指出大質量和小質量的超大質量黑洞的自旋有完全不同的起源。與大質量的超大質量黑洞的自旋起源於黑洞-黑洞併合不同，小質量的超大質量黑洞的自旋起源於黑洞對周圍氣體的吸積。

雲南天文台米波太陽射電頻譜儀觀測到罕見的斷裂II型射電暴

米波太陽射電頻譜儀觀測到一個罕見的具有斷裂結構的II型射電暴及其射電精細結構。經研究發現，該射電暴的斷裂結構源於日冕物質拋射驅動的激波穿越之前CME拉伸出的電流片的物理過程。

系外行星空間超高對比度成像關鍵技術研究取得進展

為下一步搭載空間天文望遠鏡開展系外類地/類木冷行星的天文成像探測和大氣光譜特徵研究奠定技術基礎。

首次提出的在大面積工作區域內產生超高對比度成像技術方案，為下一步搭載空間天文望遠鏡開展系外類地/類木冷行星的天文成像探測和大氣光譜特徵研究奠定技術基礎。超高對比度成像系統實驗結果：未經過星冕儀校正，行星淹沒在恆星散斑雜訊之中（左）；經過星冕儀精確校正之後，由系統靜態波相差產生的散斑雜訊被有效消除，使得較恆星光暗109倍的行星（白色圓圈內）清晰可見（右）。

國家天文台研究人員測量到銀河系瀰漫同步輻射的三維分布

MWA望遠鏡在88MHz觀測到的銀道面二維圖像．大部分的瀰漫輻射來自同步輻射。使用平方公里陣（SKA）先導－默奇森寬場陣（MWA）的最新巡天數據，研究得出結論：銀心附近輻射強度最大，離銀心越遠越小，這將有助於更好地了解低頻射電波段銀河系的三維結構。

國家天文台利用哈勃望遠鏡發現一批全新的強引力透鏡系統

哈勃太空望遠鏡獲得的21個強引力透鏡候選者的圖像數據。每一幅小圖中心橘黃色是前景的透鏡星系，圍繞著透鏡星系的藍紫色結構是背景萊曼-阿爾法發射體的多重像。

科學家首次利用LAMOST巡天數據測算太陽附近暗物質密度

暗物質3D模型圖。暗物質是宇宙中最神秘的物質，由於暗物質粒子不參與電磁相互作用，因此不會發光，天文學上只能通過其產生的引力作用來探測它的存在。使用天文觀測對太陽附近的暗物質質量密度進行可靠測量是尋找暗物質粒子、理解暗物質在銀河系中分布特點的重要一步。研究利用精心挑選的LAMOST巡天觀測數據，對太陽附近的暗物質密度進行了重新估算，得到新結果。同大多數前人的工作相比，這一新結果認為太陽周圍暗物質的質量密度要更大一些。

新疆天文台提出脈衝星子脈衝漂移新模型

脈衝星想像圖。最新觀測發現，一些脈衝星的漂移子脈衝具有隨時間變化、異常且複雜的演化特徵，表明脈衝星的磁層以動態形式存在，這與傳統的理解恰恰相反。

上海天文台在黑洞活動性基本面研究中取得進展

活動星系核和黑洞X射線雙星是高能天體物理的重要研究方向。人們發現，它們的黑洞質量、X射線光度、射電光度之間在對數空間里存在非常簡單的線性相關。這個相關關係被稱為黑洞活動性的基本面關係，對研究活動星系核反饋、噴流的形成機制等具有重要的理論意義。此研究發現了首個符合拐折型相關關係的活動星系核NGC 7213，證實了早期對射電-X射線三段式相關關係的理論解釋。

新疆天文台在電子迴旋脈澤輻射機制研究方面取得進展

高能電子束普遍存在於各種宇宙等離子體中，太陽高能電子一般由耀斑磁重聯加速或日冕激波加速產生

國家天文台等通過數值模擬為FAST脈衝星觀測提供目標源

實心圓圈為低於1000次漂移掃描就可能探測到脈衝星的球狀星團（共19個）。紅色空心圓圈表示預計結果中無脈衝星存在的球狀星團，共10個。藍色空心圓圈表示需要多於1000次掃描來探測脈衝星的球狀星團，共11個。

射電望遠鏡在巨型旋渦星系中發現一對超大質量黑洞

歐洲甚長基線干涉儀觀測到超級黑洞產生的緻密射電噴流。右：空間X射線望遠鏡錢德勒天天台觀測結果。所有圖像均為偽彩色圖。

國家天文台在高偏振星系統中發現小行星存在的可能證據

小行星藝術假想圖（喻京川）。左邊的白矮星從右邊的伴星吸收物質，這些物質沿著磁力線撞擊到白矮星的磁極。在雙星系統的外圍蓄積了大量的小行星，這些小行星不時受到擾動落入白矮星的引力範圍，被蒸發成環繞白矮星的星周介質。

上海天文台在耀變體光變研究中取得進展

活動星系核示意圖。耀變體在所有電磁波段都有光變，光變時標從幾分鐘到幾年不等。這項研究工作卻表明，耀變體並不一定在所有電磁波段上都具有多種時標的光變。

紫金山天文台等在GRB 050709中發現巨新星

短暴或長短暴、引力波信號、macronova信號的關聯性示意圖。GRB 050709是人類首次探測到光學對應體的短暴，該光學信號一直被解釋為伽瑪暴的噴流在星際空間運動產生的餘輝輻射。此研究發現，VLT在伽瑪暴結束後2.5天處測得的能譜與餘輝模型顯著不同，而與巨新星信號一致，可以被將來的觀測進一步檢驗，一旦得到驗證，將是中子星併合過程合成重元素的觀測證據。

LAMOST解開太陽系外行星軌道之謎

國家天文台興隆基地實現與「墨子號」天地對接

興隆地面站星地對接再次驗證（攝影 / 陳穎為）。量子科學實驗衛星「墨子號」是中國科學院空間科學先導專項首批科學實驗衛星之一，中科院國家天文台興隆觀測基地1米望遠鏡作為量子科學實驗衛星重要通信地面站承擔了多項測試實驗和天地一體化實驗任務。8月16日凌晨「墨子號」發射成功後，衛星進入了在軌測試階段。對全國布站的5個量子通信地面光學站而言，完成天地一體化實驗的最大難度為星-地光路的對準，即要求衛星發射的光子準確到達預定的地面光學站，讓天上的「針尖」對上地面的「麥芒」，而「針尖」始終處於高速飛行狀態，能否實現「針尖對麥芒」的高精度天地對接是天地一體化實驗的重要基礎。

國家天文台發現活動星系核中罕見的X射線准周期振蕩現象

M87星系噴流。為了在活動星系核中尋找到新的高置信度的高頻准周期探測，研究人員對一個窄線賽弗特1類型活動星系核樣本的X射線觀測數據分析，系統地搜尋了它們的高頻准周期振蕩信號。該研究還對目前有高頻准周期振蕩信號的恆星級質量黑洞和超大質量黑洞進行了分析，發現高頻准周期振蕩傾向於出現在具有高吸積率的吸積系統中，此發現將有助於相關理論模型的限制。

上海天文台提出X射線雙星中的中子星半徑下限

中子星想像圖。中子星是除黑洞之外密度最大的星體。大質量恆星在演化晚期以超新星爆炸的形式告別世界，最後殘餘的星體大多由中子構成，整顆星也因此被稱為中子星。研究人員提出並首次應用「毫赫茲准周期振蕩給出中子星半徑下限」的方法，給出了一個X射線雙星4U1636-53中的中子星半徑大於11公里的限制，該工作為將來使用下一代X射線時變觀測衛星測量更加緊緻的中子星半徑開闢了新視角。

國家天文台利用開普勒星震數據校正LAMOST恆星表面重力

R136a1是目前在巨大質量恆星列表中已知質量最大的恆星，位於大麥雲的恆星生成區。研究人員將「開普勒」望遠鏡星震學數據與LAMOST得到的光譜學參數結合起來，測定了數千顆恆星的精確物理參數，顯著改善了恆星表面重力的精度。經計算表明，對於一顆典型的有效溫度為4000K的K型巨星，將LAMOST數據應用此關係可以改正最多高達3倍的表面重力系統誤差，以及高達58%的半徑誤差和距離誤差。因此該研究對利用LAMOST精確測定大樣本恆星在銀河系中的位置和運動速度，以及據此開展的銀河繫結構和動力學研究來說至關重要。

紫金山天文台在銀河繫結構研究中取得進展

銀河系原來普遍認為可能類似旋渦星系M51(A),現在看來可能像旋渦星系NGC1232(B)。研究者利用美國甚長基線干涉陣(VLBA)，發現了一條連接銀河系本地臂和人馬臂的很長的旋臂次結構，其長度約12000光年；同時，新的結果表明本地臂長度已經超過20000光年，大約是以前普遍接受尺度的4倍；另外，發現天鵝座方向的各個恆星形成區其實處於不同的距離上，最大相差超過13000光年，由於視線的投影效應使得它們看起來在同一個恆星形成複合體。這些研究結果表明銀河系不大可能是原來普遍認同的主要由主旋臂組成，而其更可能是有著豐富次結構的旋渦星系。

上海天文台在頂部電離層模型改進研究中取得進展

空間站拍攝的極光。電離層是構成地球大氣的一個重要部分，當中存在著相當多的自由電子和離子，能夠使無線電波改變傳播速度，發生折射、反射和散射。對電離層的研究不僅是探索地球外部空間環境的重要課題之一，也是進行無線電通訊、廣播、導航和雷達定位等人類通訊活動的必要需求。在過去的兩年內，研究人員嘗試通過引入掩星探測計劃「COSMIC」提供的掩星觀測資料，從中分析提取標高Hsc信息，對IRI頂部電離層廓線進行約束，從而提高IRI模型的精度，使其計算得到的頂部電子密度更接近真實的電離層情況。

紫金山天文台利用引力波信號對愛因斯坦弱等效原理進行高精度檢驗

引力波想像圖。美國激光干涉引力波天文台（LIGO）科學合作組織於1016年初宣布人類第一次直接探測到了引力波，自此引力波研究宇宙的窗口被正式打開。研究團隊指出，引力波及其電磁對應體信號的聯合探測有望把後牛頓參數γ的差值上限限制到10-10量級。這一結果比之前相關限制至少提高了1個量級，而且比超新星1987A的多信使檢驗結果提高了7個量級，從而進一步證明了愛因斯坦等效原理假設的正確性。

紫金山天文台等發現原恆星質量外流中高速旋轉的「子彈」

NGC1333恆星形成區中具有變星特徵的原恆星SVS13進行了觀測研究恆星形成區NGC 1333。恆星形成於緻密寒冷的分子雲核之中。在恆星形成與早期演化的過程中，必然伴隨著大量的角動量流失。但如此多的角動量是如何轉移到系統外界的？這就是在恆星形成領域長期困擾大家的「角動量難題」。研究對NGC 1333中具有變星特徵的原恆星SVS13進行了觀測研究。SVS13驅動了目前已知的最高速度的分子質量外流；這個分子外流由一串高速的「子彈」組成。基於SMA高解析度的觀測，該團隊首次發現這些「子彈」具有清晰的旋轉結構。這些旋轉的「子彈」所攜帶的角動量極其可觀，可以高效、迅速地將原恆星系統中的角動量釋放到外界。這個發現將有助於解決困擾大家已久的「角動量難題」，並印證了質量外流在恆星形成過程中不可或缺的作用。

上海天文台等提出選擇M型巨星的新方法

人馬座星流被銀河系吸積的示意圖。LAMOST第一次釋放數據中證認的M型巨星和M型矮星，研究團隊地將LAMOST的數據與國際上空間紅外巡天WISE和2MASS的數據綜合起來，提出了更好的選取M型巨星的條件，該條件的使用極大地減少M型矮星、K型巨星以及類星體的污染。此外，他們還基於M型巨星，對人馬座星流進行了軌道研究，填補了前人軌道研究的空缺，發現星流的痕迹延伸至銀河系外圍邊緣，且很可能仍然處在演化中。

科學家在超大質量黑洞吞噬恆星引發的爆發事件中探測到「新生」射電噴流

活動星系及其延伸的射電噴流。射電天文學家前所未有地在一起罕見的超大質量黑洞吞噬恆星引發的爆發事件中發現了極其緻密的射電噴流。理論預測，當恆星運動到超大質量黑洞附近時，在黑洞強大引力場的潮汐力支配下，整個恆星會被「撕裂」成氣體流，其中約一半質量的氣體會被黑洞捕獲後環繞黑洞形成一個吸積盤。在此過程中釋放出大量的引力能，一部分轉化為電磁輻射，導致在幾乎整個電磁波譜上都出現強烈的爆發現象。在某些特定的物理條件下，黑洞和吸積盤系統會將部分物質以接近光速的速度拋射出去，形成噴流。Swift J1644+57是一顆距離銀河系約47億光年的星系，2011年3月觀測到一次劇烈的爆發事件，它是第一個據信存在高速相對論性噴流的超大質量黑洞潮汐瓦解恆星事件，因此對理解宇宙天體之間弱肉強食的殘酷競爭非常關鍵。

新疆天文台大質量恆星形成區演化階段的化學示蹤研究獲進展

恆星形成區S106。大質量恆星形成過程的化學研究已成為恆星形成研究的一個熱點領域。其中一個重要議題就是找到合適的化學方法示蹤大質量恆星區的演化階段，即化學時鐘。科研人員得到的積分強度比和丰度比變化幅度更大，能更好地示蹤大質量恆星形成區的演化階段。

紫金山天文台高精度直接測量引力波速度

引力波想像圖。2015年9月14日，在LIGO引力波探測器成功探測到GW150914後大約0.4秒，Fermi衛星上搭載的伽馬射線暴監視器探測到了一個持續約1秒的微弱伽馬射線暫現源。儘管還存在一定的爭議，但Fermi/GBM的一個專門的數據分析小組認為這個信號的顯著性達到3倍標準差，它在時間與空間上與GW150914也基本吻合，極有可能成協。本研究對該成協的物理意義進行了深入探討，如果GW150914與Fermi-GBM的伽瑪射線信號的成協是真實的，那麼這是人類首次對引力波的速度做出高精度直接測量。

科學家發現磁重聯精細結構及其演化

磁重聯，是方向相反的磁力線相互靠近、斷開再重新連接的現象。它在無垠宇宙中所有磁化等離子體系統中扮演著十分重要的角色。在天體物理研究中，它常被用來解釋多種天文現象，但直接觀測磁重聯過程極其困難。本研究首次對發生在太陽暗條和冕環之間的磁重聯過程中的精細結構和詳細演化進行了直接的觀測研究。

上海天文台發現富含長碳鏈分子的雲核

巨蛇座著名天體：鷹狀星雲M16。碳是宇宙中含量最豐富的元素之一，是複雜多樣的星際分子的重要組成部分。研究對巨蛇座區域內南側的一個雲核進行了碳鏈分子的搜尋，並在其中探測到了豐富的碳鏈分子。

紫金山天文台揭示銀河系衛星星系奇異分布的可能起源

銀河系衛星星系：大小麥雲。衛星星系的奇異速度分布引發了種種解釋，包括改變銀河系的質量，恆星形成過程對旋轉速度的影響，甚至修改冷暗物質模型等。康熙、王蕾、羅煜等人利用目前最大規模的斯隆巡天的星系群樣本，研究了類似銀河系衛星星系速度分布出現的概率，發現這種情況在星系群中只有1%的可能性。利用數值模擬研究，他們進一步發現出現這種奇異分布其實跟星系群的形成歷史有關，大約1%的星系群在其形成過程中只吞食了一個大質量衛星星系，吞食的其他衛星星系質量都偏小，因此形成了類似銀河系這樣的一個較大的空白區域。衛星星系的奇異速度分布引發了種種解釋，包括改變銀河系的質量，恆星形成過程對旋轉速度的影響，甚至修改冷暗物質模型等。研究人員利用目前最大規模的斯隆巡天的星系群樣本，研究了類似銀河系衛星星系速度分布出現的概率，發現這種情況在星系群中只有1%的可能性。利用數值模擬研究，他們進一步發現出現這種奇異分布其實跟星系群的形成歷史有關，大約1%的星系群在其形成過程中只吞食了一個大質量衛星星系，吞食的其他衛星星系質量都偏小，因此形成了類似銀河系這樣的一個較大的空白區域。

雲南天文台確定活動星系核的演化模式

賽弗特活動星系 NGC 1097 。活動星系核是活動星系中心一個明亮而又緻密的區域，它的輻射幾乎涵蓋整個電磁波段，從低能的射電波段一直到高能的伽馬射線波段。由於射電波段輻射不會受到塵埃吸收的影響，射電光度函數成為研究活動星系核演化的有效工具。然而，由於活動星系核的射電觀測樣本的不完備和統計方法的局限，計算射電光度函數存在較大的不確定性。袁尊理、王建成等完成的研究工作對揭示超大質量黑洞的密度分布和吸積過程提供了重要依據。活動星系核是活動星系中心一個明亮而又緻密的區域，它的輻射幾乎涵蓋整個電磁波段，從低能的射電波段一直到高能的伽馬射線波段。射電光度函數成為研究活動星系核演化的有效工具。然而，由於活動星系核的射電觀測樣本的不完備和統計方法的局限，計算射電光度函數存在較大的不確定性。此研究工作對揭示超大質量黑洞的密度分布和吸積過程提供了重要依據。

看熱鬧，待續~

視頻/周昆編輯/懷塵

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