日本日地物理学研究活动与计划

这是一个有关日本的日地物理学(STP)研究活动的贡献和将来计划的报告。此报告曾在1982年5月在加拿大首都渥太华召开的日地物理讨论会上宣读过。回顾过去,我们参加国际磁层研究(IMS)计划和太阳峰活动。在IMS期间发射了EXOS-A、EXOS-B和ISSb三颗磁层——电离层探测卫星。我们希望它们对了解磁层做出较大的贡献。在1981年发射的ASTRO-A卫星,它的任务是对太阳耀斑进行X-射线照象,以便得到若干个有趣的耀斑事件的图片。     

ASO-S卫星：中国人的探日天眼

由中国太阳物理学家自主提出的中国第一颗综合性太阳探测专用卫星——先进天基太阳天文台（ASO-S）将于2022年10月在酒泉卫星发射中心发射升空,展开对太阳的探索之旅。ASO-S卫星将搭载更多空间望远镜,重点观测太阳高层大气状态,将与羲和号形成观测层次和观测波段的有效互补。     

恒星体内的寄生怪胎

<正>作为广袤宇宙中最著名的一颗恒星,我们常常将太阳当作比较其他恒星大小的标准。其实,绝大多数的恒星都很小,它们往往只有太阳质量的10%~20%。如果我们将它们称为小恒星的话,那么太阳就是中恒星,而大恒星的质量往往是太阳的几十倍甚至数百倍。恒星家族的分布规律很有趣——小的多,大的少。如果按比例来估算的话,一颗大恒星的存在,往往意味着     

暗物质粒子探测卫星研究进展

天文观测表明,宇宙中广泛存在暗物质,其丰度是普通物质的5倍,占宇宙总能量份额的约1/4.自20世纪30年代天文学家通过引力观测发现暗物质以来,经过近百年的探索,其物理本质至今仍然不为我们所知.另一个世纪谜题是高能宇宙射线的起源、加速和传播.暗物质的本质和宇宙射线的起源位列美国国家研究委员会(National Research Council)遴选出的21世纪11个宇宙物理学重大科学问题之列.探测暗物质粒子也是世界各国竞争异常激烈的科技热点.我国发射的暗物质粒子探测卫星,其主要的科学目标即通过精确观测高能宇宙射线电子和伽马射线来间接探测暗物质粒子.作为一个高能粒子探测器,暗物质粒子探测卫星观测数据也可用于宇宙射线物理和相关天体物理研究.基于暗物质粒子探测卫星的数据,我们得到了对宇宙射线电子和质子能谱的最为精确的测量,揭示了能谱上的新结构,为限制暗物质粒子属性和理解宇宙射线起源提供了重要数据.暗物质粒子探测卫星还探测到约250个伽马射线点源以及银河系弥散伽马射线辐射.本文综述了暗物质粒子探测卫星的设计、运行和数据分析进展.     

用宇宙背景探测卫星观察大爆炸辐射

美国国家航空航天局(NASA)正着手一项价值2亿3千万美元的航天任务,目的是研究150亿年前这个宇宙是如何由一次物质的大爆炸演化而来的.一般认为,宇宙中所有的星系,它的恒星、行星均由大爆炸所形成.按计划,1989年11月底将把一个宇宙背景探测卫星(COBE)发射上天.这个卫星重2.5吨,是专门设计来研究有关大爆炸理论的大多数基本科学问题的.这些问题包括:     

搜寻太阳系之外的行星

太阳系是由其中心天体——太阳和绕它公转的地球等行星体组成的天体系统.在太阳系之外,是否还有类似的天体系统?是否还有地球这样适于生命存在乃至高度文明的行星呢?这是我们人类很早就思考和力求探索的问题.然而,直接探测太阳系之外的行星是极其困难的.直到近几十年来,由于现代科学技术的发展和大量的搜寻,才在近几年间接地发现了九颗恒星有行星绕转.     

磁星大爆发 点亮银河系

2004年12月27日,一次极为猛烈的伽玛射线爆发淹没了银河系中所有其他恒星的光辉。这次大爆发历时仅1/10秒,但释放的能量却比太阳在10万-20万年里释放出的能量还多。这次爆发源于一颗直径只有20千米的磁星——“SGR 1806-20”的爆炸。“SGR 1806-20”是目前已知的大约10颗磁星之一,磁星是拥有超强磁场的中子星(中子星是全部由中子构成的星球)。“SGR 1806-20”位于人马座,距离地球大约50000光年。科学家现在     

太阳立体探测任务设想

太阳空间探测在太阳物理前沿科学问题研究和空间天气预报应用研究方面具有重要的意义.人类在60余年的太阳空间探测活动中,取得了一系列重要成果,但仍存在诸多根本性重大问题有待解决.太阳立体探测可以克服单视角观测的局限,获取全方位、多要素的物理数据,促进解决太阳物理中的重大科学问题.本文介绍了太阳内部结构和磁场起源、太阳活动机理研究、太阳活动的全日球空间天气效应和空间天气预报模式研究4个科学目标,太阳立体探测任务空间布局、系统组成和探测器总体设计,以及太阳立体探测任务的有效载荷配置和主要技术指标.     

中微子:宇宙幽灵

<正>中微子和它们奇异亚原子行为,可能有助于我们了解高能粒子、正在爆发的超巨星,以及物质本身的起源。为什么在稳定地照亮黑暗宇宙数百万年后,一颗超巨大的恒星——超巨星会突然在一阵超明亮(亮度超过1000亿颗恒星发光的总和)中爆发?深空中有什么奇异天体,在以宇宙中已知最高的能量发射粒子?最令人困惑的问题或许是为什么宇宙会包含物质?这些奥秘已经困扰了天体     

中国科学院国家天文台太阳物理研究20年

中国科学院国家天文台自2001年成立以来,汇集了与太阳物理有关的创新研究队伍和观测基地,是我国规模最大的太阳物理研究群体,拥有理论研究、观测分析和设备研制等综合优势. 20年来,国家天文台成功运行着多通道太阳磁场望远镜和太阳射电宽带动态频谱仪等世界一流的观测设备,研制了全日面太阳光学和磁场监测系统及明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)等新一代观测设备,正在研制中红外太阳磁场精确测量观测系统(accurate solar infrared magnetic measuring system, AIMS)、我国首个空间太阳望远镜ASO-S(Advanced Space-based Solar Observatory)的有效载荷全日面磁场望远镜(full-disk magnetograph, FMG)、米波-十米波射电频谱日像仪和行星际闪烁射电望远镜等新设备.本文着重回顾近20年国家天文台研究人员取得的一系列开拓性研究成果或亮点研究进展,进一步展望未来我国太阳物理界将主要在太阳磁场、太阳射电和深空太阳探测方面进行的重点突破,推动在太阳和日地物理中解决科学难题,包括太阳磁场与太阳周的起源、日冕加热、太阳爆发起源及其对日地空间环境的作用和影响等.     

我国首颗探日卫星“羲和号”发射成功

<正>近期,我国在太原卫星发射中心采用长征二号丁运载火箭,成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星"羲和号"。该星将实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测,填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白,提高我国在太阳物理领域的研究能力,对我国空间科学探测及卫星技术发展具有重要意义。     

磁星大爆发点亮银河系

2004年12月27日，一次极为猛烈的伽玛射线爆发淹没了银河系中所有其他恒星的光辉。这次大爆发历时仅1/10秒，但释放的能量却比太阳在10万-20万年里释放出的能量还多。这次爆发源于一颗直径只有20千米的磁星-“SGR 1800-20”的爆炸。     

脉冲星行星之谜

一年前,没有人会想到举行会议来讨论脉冲星周围的行里问题——因为,一年前,没有人相信有这样的行里存在。当脉冲星由爆炸中的恒星形成时,爆炸抛出了那么多的质量,以致恒星会让任何环绕它运行的行星离去.今年4月30日和5月1日,天文学家们聚集在帕萨迪纳加利福尼亚理工学院,有史以来第一次举行有关脉冲星行星的会议,如果脉冲星行星确实存在,弄明白它们在这种奇异星体周围是如何形成的,就能使我们认清太阳这种恒星周围行星是如何产生的。     

探讨我国在太阳物理领域中螺度研究的进展

太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源和磁场能量的释放机制方面具有重要意义.本文探讨了螺度的基本概念(包括磁螺度、电流螺度、运动学螺度等),以及我国太阳物理学家在螺度研究中的主要进展,并对未来太阳物理中螺度研究的问题做了一些探讨.     

发现“质量异常”的中子星和黑洞

现代恒星演化理论认为如果一颗恒星的质量比太阳大得多(12 ?10 0倍太阳质量)、则在它们演化的最后阶段终将会猛烈地爆发成为一颗超新星.爆发后残留下来的核心其质量在1.4至3倍太阳质量时它将成为中子星,而大于3倍太阳质量坍缩得更紧密的核心它将成为黑洞.虽然已在银河系内发现了一些中子星和黑洞,但前者的质量大体上接近太阳的1.35倍,后者的质量不小于5倍太阳的质量.可见,就坍缩星的质量而言,1.4～5倍太阳质量是一个空隙.　　现在,美国加州大学圣地牙哥分校的DawnGelino和新墨西哥州立大学的ThomasHarrison用新墨西哥州阿帕奇波因特天文台…     

恒星级黑洞的搜寻与研究进展

迄今为止,银河系内发现的约20颗恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星物质所发出的X射线来识别.若黑洞的X射线辐射低于望远镜探测极限,人们仍可以通过监测伴星的视向运动来发现黑洞.我们利用LAMOST望远镜对银河系的一颗B型恒星进行速度测量,发现它在围绕一颗不可见天体——大质量恒星级黑洞做周期性运动.这是国际上利用视向速度监测发现黑洞的一次成功实践.尽管引力波探测实验已经发现相似质量的恒星级黑洞,但在富金属环境中形成如此大质量的黑洞对目前的恒星演化理论形成了巨大的挑战.本文介绍了恒星级黑洞的几种探测方法,并对近些年国内外搜寻黑洞所做的努力进行了回顾,最后对未来利用视向速度监测方法和天体测量方法寻找黑洞进行了展望.     

太阳对流区模型

太阳是目前仅有足够空间分辨率的恒星。日震学提供一种探测太阳内部结构与运动的强有力的手段。因此太阳成为检验恒星演化和对流理论最理想的试验场。此外,研究太阳对流区结构对揭示太阳磁场起源和太阳活动的机理具有重要的意义。 一个成功的太阳对流区的模型要受到如下因素的制约:(1)原始太阳经过大约45亿年的演化后,必须具有其目前的光度和半径;(2)它必须给出与观测一致的太阳振荡频率;(3)     

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.     

寻找外星"超级巨厦"

有天文学家建议,使用新型太空探测器来寻找外星人建造的飞船。这种观点是不是有些异想天开? 美国宇航局最迟将于2008年6月发射一艘太空探测飞船——“开普勒号”飞船, 一旦升空它将用4年的时间,对大约10万颗恒星进行连续不断的监测。“开普勒号”飞船的目的是寻找围绕这些恒星运转的类地行星(与地球相似的行星)。“开普勒号”的工作原理说起来很简单:当行星从正面经过其所环绕的母恒星时,恒星的亮度会出现暂时性的轻微下降。通过观测这种亮度变化,也许就能找到地外行星。(要知道,     

一门新兴的边缘学科——日地物理学

一、日地物理学以及它的研究对象太阳和地球是与我们人类关系最密切的两个天体。研究太阳活动对地球影响的学科就叫做日地物理学,有时也叫做日地关系。这门学科是太阳物理学与地球物理学以及其它学科交叉渗透而形成的一门新的边缘学科。要准确地确定它的“生日”是很困难的。但可以肯定地说它诞生于国际地球物理年(IGY)以后。日地物理学的主要研究对象是:太阳微粒流和电磁发射的变化量;太阳上发射源的物理过程以及它们