自适应光学技术在天文观测中的研究进展

自适应光学技术克服大气湍流的干扰,使大口径光学望远镜的角分辨率不再受限于大气相干长度,成像接近光学系统的衍射极限.自适应光学技术在波前探测、校正和提高成像视场等方面的不断进步,极大地促进了天文学的发展.目前,天文观测中的自适应光学技术按应用主要分为三类:传统的大视场高分辨率天文观测、系外行星观测和太阳观测等.它们对自适应光学技术的要求各不相同,本文分别对自适应光学技术在这三方面的应用和其他关键单元技术的进展,进行了详细的总结与展望,这些对未来我国发展大口径自适应光学望远镜有参考价值.     

中国将利用南极巡天望远镜搜寻太阳系外行星

<正>"除地球之外,其他行星上是否还有生命?回答这个问题,就需要我们寻找更多的太阳系外行星系统。"中科院国家天文台南极天文项目组胡义博士说,为了寻找更多的系外行星系统,需要更多地进行持续性天文观测。通过南极巡天望远镜的观测,可帮助我们实现研究银河系结构、近邻星系的距离等科学目标。     

LAMOST

LAMOST是中国天文界首个国家重大科技基础设施,是天文望远镜大口径与大视场完美结合的典范.自2011年开展光谱巡天以来,发布的光谱数据已超过国际上其他巡天项目发布的光谱数据之和,是目前世界上光谱获取率最高的望远镜.截至2017年6月第一期巡天结束时,已获得900万条光谱数据.这将是世界上最大的具有传承价值的天体光谱数据库,填补了世界大型天文基础数据的空白,为研究银河系及星系的形成与演化提供了强大的数据保障.     

LAMOST科学观测计划

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是由中国科学技术大学与国家天文台、南京天文光学技术研究所共同承担的国家重大科学工程项目.LAMOST在口径、视场和光纤数目三者结合上超过了目前国际上所有的多目标光谱巡天计划的装置.本文介绍了它将在河外星系、银河系结构与演化及多目标认证三方面的科学巡天计划.LAMOST的建成将对宇宙学、星系形成及演化、恒星物理等天文学中广泛的科学课题的研究做出重要的贡献.     

国内期刊亮点

<正>专刊推介LAMOST巡天及早期成果星系是宇宙结构的基本单元,恒星形成和演化的场所。研究和阐释星系的形成和演化是21世纪天体物理学的重大问题。银河系是唯一可以将其星族组成解析为单体并进行细致研究的旋涡星系。位于河北省兴隆县、由中国科学院国家天文台运行的大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是当今世界上光谱获取率最高的大口径、宽视场光谱巡天望远镜。2012     

中国空间站大规模多色测光与无缝光谱巡天的设想及其在暗能量研究领域的应用

大型巡天是今后数十年内国际天文学研究的重点方向,高精度大样本的巡天观测将极大地推动暗物质、暗能量、天体起源与演化等天文学和物理学的根本问题的研究.空间站的建设为我国空间天文的发展带来了不可多得的机遇.巡天观测与空间站运行模式相当匹配,而国际上尚未有大型的高分辨率光学与近紫外深度巡天计划,中国空间站正可以在此方向上实现突破,使我国在国际天文界的下一代大规模巡天工作中处于领先地位.本文阐述在空间站上开展大天区面积、高角分辨率、覆盖近紫外-光学-近红外波段的多色测光与无缝光谱巡天的设想,并讨论这个巡天在暗能量研究领域中的应用.     

中科大——紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜开建

正5月13日,记者从中国科学技术大学获悉,该校"双一流"重点建设项目"中国科学技术大学——紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜"基建工程在位于青海省赛什腾山的冷湖天文观测基地正式开工建设,中国顶级天文学家齐聚仪式现场。据该项目的总设计师孔旭介绍,中国科学技术大学——紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜项目(英文名称Wide Field Survey Telescope,简称WFST)由中科大和中科院紫金山天文台共同研制,是中科大在建的"双一流"重点建设项目。     

关于我国未来天文大设备的一点战略思考

本文回顾了近年来国际上天文大设备的现状和发展态势,简要叙述了国内目前天文观测设备的现状,并指出一批重要观测设备的建成标志着我国初步形成了天文学研究的实测基础.一个突出的例子是由我国天文学家自主创新的郭守敬望远镜LAMOST.这是一架新型光谱巡天型望远镜,它的建成标志着我国大型天文光学望远镜技术的突破.正在建设的500m口径球面射电望远镜(FAST)是目前世界上最大的单天线望远镜,它的建成将使我国射电天文研究走到世界前列.本文还介绍了一些已经提出的天文地面和空间大设备计划,并对我国未来天文大设备的发展进行了一点战略思考,提出了一些个人的建议.     

哈伯时间下的星系演化

最近这10年见证了一场观测星系方式的革命，特别是用哈勃天文望远镜的深层成像和用地面上10米级的望远镜的光谱学已经揭示了很多沿哈勃序列很难定位的物体。哈勃太空望远镜使我们得以观测到更早期的星系形态。在天文学上，看的更远也就意味着能够看到更早期的星系，这就直接揭示了星系形态层面的演化。极其微弱物体的高分辨率光谱使得研究其运动演化成为可能，星系的物质聚集空前的可以直接比较宇宙结构的情景状况。因此，从所有三个方面研究星系演化成为可能，     

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.     

斯皮策空间望远镜实现最大化科学产出

 2020年1月30日，美国主动关闭斯皮策空间望远镜。斯皮策空间望远镜已5次延寿、在轨运行超过16年，运用科学数据发表了超过9000篇科学论文，在宇宙红外观测、恒星和星系演化、系外行星证认等多个领域取得了重大发现。斯皮策空间望远镜在研制阶段采用了新颖的地球尾随日心轨道设计，当时最先进的大面阵红外探测器件；发射后科学目标紧扣空间天文观测新热点的系外行星及时调整，在3个焦面有效载荷仅剩1个红外阵列相机，且其4个波段仅存2个能正常工作的挑战下，任务运控团队和科学团队紧密协同，仍成功开展了长达10年的科学观测。空间科学先导专项部署了相关空间红外天文探测的预先研究，斯皮策任务的开放技术创新、科学目标与时俱进、协同一体化观测等实现科学产出最大化的系列实践值得借鉴。     

国内太阳物理未来观测设备建议·编者按

<正>天文学是一门基于观测的学科,即便是理论或数值模拟研究,其出发点还是源于观测的发现,其最终目的也是为了解释各种观测现象及规律.对于天文观测而言,工欲善其事,必先利其器.对夜天文如此,对太阳观测也是这样.太阳物理学家不断地刷新着望远镜的空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率、精度和     

大规模天文光谱巡天

21世纪是光学天文迅速发展的阶段,主要是得益于多个天文大规模巡天项目的开展(2dF,6dF,RAVE,SDSS,LAMOST和Gaia等).这些大规模光学巡天项目主要是光学光谱巡天,目的是获取数以十万、百万甚至千万计天体的光谱.本文着重介绍了国际上的SDSS项目和我国自主创新的LAMOST望远镜以及所取得的光谱巡天成果.LAMOST是一种新型的反射施密特望远镜,突破了大规模光谱巡天所需要的大视场兼备大口径望远镜的技术瓶颈,成为世界上天体光谱获取率最高的望远镜.已经发布的LAMOST光谱数据集DR1中有200万条天体光谱,其中有170万条恒星光谱和包括108万条恒星光谱的参数星表.     

CANDELS巡天简介

CANDELS巡天是哈勃空间望远镜历史上最大的多波段图像观测项目,其科学目标主要是借助高分辨率WFC3(Wide Field Camera 3)/近红外波段图像数据,研究高红移(z1)星系的形成与演化。CANDELS巡天包含5个观测区域,总面积约800平方角分。独一无二的空间条件和很深的图像深度已使CANDELS在天体物理学领域取得越来越多重要的科学成果。根据国内相关研究者的需要,该文对CANDELS巡天的观测、数据结构、图像数据预处理给予简要的介绍,以使国内感兴趣的同仁对该巡天项目有初步的了解。     

斯皮策空间望远镜实现最大化科学产出

 2020年1月30日,美国主动关闭斯皮策空间望远镜。斯皮策空间望远镜已5次延寿、在轨运行超过16年,运用科学数据发表了超过9000篇科学论文,在宇宙红外观测、恒星和星系演化、系外行星证认等多个领域取得了重大发现。斯皮策空间望远镜在研制阶段采用了新颖的地球尾随日心轨道设计,当时最先进的大面阵红外探测器件;发射后科学目标紧扣空间天文观测新热点的系外行星及时调整,在3个焦面有效载荷仅剩1个红外阵列相机,且其4个波段仅存2个能正常工作的挑战下,任务运控团队和科学团队紧密协同,仍成功开展了长达10年的科学观测。空间科学先导专项部署了相关空间红外天文探测的预先研究,斯皮策任务的开放技术创新、科学目标与时俱进、协同一体化观测等实现科学产出最大化的系列实践值得借鉴。     

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。     

引力波爆发事件的电磁对应体的探测

双黑洞并合产生的引力波信号由第二代地面激光干涉仪引力波探测器Advanced LIGO第一次直接探测到,开启了探索宇宙的一个崭新的窗口.伴随着Advanced LIGO科学运行期的继续运行,以及未来几年其他第二代探测器,例如Advanced Virgo,LIGO-India的陆续建设和投入使用,将有越来越多的引力波信号被探测到.最新的双中子星并合引力波事件的电磁对应体被探测到,极大地丰富了引力波天文学的科学内容,人类进入全新的多信使天文时代,例如:提高引力波源及其宿主星系空间位置精度估计,确定引力波源的红移、破除引力波模型中的简并参数,确定引力波事件前身天体的物理环境以及其产生的物理机制、测量宇宙学参数等等.由于引力波探测器的定位能力较差(Advanced LIGO~十至几百平方度),探测引力波事件电磁对应体对大视场高能观测设备提出了迫切需求.爱因斯坦探针具有大视场、高灵敏度、全天观测、快速指向能力和数据下传等方面的优势,特别是其大视场和高灵敏度,为引力波事件电磁对应体的探测提供了一个理想的观测平台.爱因斯坦探针的成功运行,将促进引力波天文学和引力波宇宙学的发展,并且使我国在引力波源的电磁波对应体研究方面处于国际领先的地位.     

麻省理工学院的Max Tegmark 访谈:星团、团块、斯隆数字巡天

斯隆数字巡天(SDSS)在其网页上将自己标榜为“曾经进行过的最具雄心的天文观测”,这样说并不夸张。由于采用了很可能是曾经建造过的最大的数字摄像机(至少对于民用而言),SDSS的2．5m望远镜可在单次观察中测量600个星系和类星体的光谱。在2005年6月完成的第一阶段运行中,该巡天观测项目记录了近2亿个天体的影像,测量了67．5万多个星系和9万多个类星体的光谱,并由此确定了它们的距离。     

太阳大气等离子体动力学射电成像探测系统

揭示太阳爆发活动的起源、研究太阳活动规律、预测预报太阳爆发事件的发生既是一个重要的天文学问题,也是保障近地空间环境安全和众多现代高技术系统安全运行的重要依据.要达到这一目标,要求望远镜具备探测太阳元爆发、并能覆盖太阳爆发能量释放区域和传播演变区域的能力.上述科学需求和太阳望远镜技术的发展趋势表明,未来伴随地基大口径光学望远镜的发展,将主要向太阳空间望远镜发展,地基则应该是发展大型射电望远镜设施.本文指出在我国现有的新一代厘米-分米波射电日像仪MUSER和即将建设的子午II期米波-10 m波射电日像仪的技术基础上,未来可建设一个地基望远镜探测阵列,其最大基线长度为30 km左右,最高空间分辨率达到0.2″,具备对太阳大气等离子体中各种爆发现象的元爆发过程进行详细观测的能力.本文对相应的阵列方案、技术参数进行了初步的研究和设计.     

我国天文学家发现147颗活动星系核

我国天文学家发现１４７颗活动星系核［本刊讯］自１９９４年以来，参加攀登计划“天体剧烈活动的多波段观测和研究”项目的我国各天文台和大学的天文工作者用中国科学院北京天文台２．１６米望远镜获得大丰收，共发现了１４７颗活动星系核。这一系列发现是使用安装在北京...