有趣天文奇观

发布单位：中国科学院紫金山天文台

　　2023年9月17日，中国科学技术大学-紫金山天文台大视场巡天望远镜（Wide-Field Survey Telescope，简称WFST，即墨子巡天望远镜）正式启用，成功发布仙女座星系图片，标志着经过一个月左右的设备运行测试，望远镜设备基本达到设计标准，已经可以开展天文观测研究。墨子巡天望远镜启用活动在青海省海西州冷湖天文观测基地举行，中国科学院、青海省海西州有关领导和国内天文领域的院士、专家等出席、参加了本次首光活动。

这张照片是墨子巡天望远镜通过每次30秒共计150次曝光，得到的150张照片叠加合成。图片来源：中国科学院紫金山天文台。

　　仙女座星系（又称M31）是距离银河系最近最大的旋涡星系，它的结构特点和金属丰度与银河系相近，是探索银河系及同类星系形成与演化的理想研究对象。由于仙女座星系在天空中跨度大，已有的天文望远镜观测仙女座星系比较费时，难以同时拍摄它的精准全貌及周围环境。墨子巡天望远镜兼具大视场和高分辨成像能力，首光获取了仙女座星系和其外围区域多色图像，揭示了仙女座星系及其周围天体的明亮至暗弱星光分布特征，可以用于细致刻画星系内部及星系间相互作用的动力学过程。首光图像利用了不同夜晚观测的150幅图像叠加而成，可以测定仙女座星系和其周围环境中的天体的亮度变化，开展时域天文学研究。此外，结合FAST射电观测数据，首光科学图像数据能够进一步揭示星系中恒星形成和气体之间的演化。

　　墨子巡天望远镜是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目，是中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台于2018年3月1日启动联合研制的大视场光学成像望远镜，2019年7月正式开展望远镜建设，2022年10月深空探测实验室开始参与望远镜建设，2023年8月望远镜建成并开展调试观测。墨子巡天望远镜是冷湖天文观测基地第一个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。

　　墨子巡天望远镜口径2.5米，采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术，可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像，配备7.65亿像素大靶面主焦相机，具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜通光面积大、杂散光少，系统探测灵敏度高，具备强大的巡天能力，能够每三个晚上巡测整个北天球一次，为北半球光学时域巡天能力最强设备。墨子巡天望远镜的建成，显著提升我国时域天文研究能力，使得我国时域天文观测能力达到国际先进水平。

墨子巡天望远镜。科技日报记者 张蕴 摄。

　　墨子巡天望远镜通过获取高精度位置和多波段亮度观测数据，可监测移动天体和光变天体，用于高效搜寻和监测天文动态事件，可以在高能时域天文（如引力波事件电磁对应体等）、太阳系天体普查（如寻找第九大行星）、银河系结构和近场宇宙学（如暗物质本质）等领域取得突破性原始创新成果。墨子巡天望远镜巡天数据叠加，将提供北天球最深的高精度、大天区、多色测光和位置星表，作为传世巡天数据，在未来数十年内可用于宇宙中各类天体的证认和系统研究。同时，墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略，开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究，服务航天安全和深空探测战略需求。

　　墨子巡天望远镜安置于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇海拔4200米的赛什腾山天文台址，距离茫崖市冷湖镇区约70公里。冷湖赛什腾山天文台址年均晴夜数多、夜天光背景低、视宁度优良、空气中尘埃含量少，是国内近期发现的优秀光学天文观测台址。墨子巡天望远镜正式投入使用后，中国科学技术大学将进一步推动冷湖作为学校最重要的科研基地之一，联合中国科学院紫金山天文台等单位，加强科教深度融合，推动天文及相关学科的高水平科学研究和国际交流合作，培养天文及相关领域拔尖创新人才，带动青海吸引、汇聚和培养高端科技人才，提升科技创新能力，支持地方经济多元化发展。

资料来源：墨子巡天望远镜

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　宇宙学中最有趣、最重要的问题之一是，「宇宙中存在多少物质？」包括日本千叶大学的科学家在内的一个国际团队现在已经第二次成功测量了物质的总量。在《天文物理期刊》上发表的报告中，研究小组确定物质占宇宙物质和能量总量的31%，其余由暗能量所组成。

图说：该团队将测量的星系团数量与数值模拟的预测进行了比较，以确定哪个答案“恰到好处”。（图片来源：Mohamed Abdullah，埃及国家天文学和地球物理研究所/日本千叶大学）

　　第一作者Mohamed Abdullah博士解释说，宇宙学家认为，只有大约20%的总物质是由普通或重子（baryonic）物质组成的，其中包括恒星、星系、原子和生命。大约80%是由暗物质构成，暗物质的神秘性质尚不清楚，但可能由一些尚未发现的亚原子粒子（subatomic particles）组成。

　　研究小组使用了一种经过充分验证的技术来确定宇宙中的物质总量，即把观测到的单位体积星系团的数量和质量与数值模拟的预测结果进行比较。美国维吉尼亚大学的Anatoly Klypin说：「宇宙中物质总量的比例越高，就会形成越多的星系团。但我们很难准确测量任何星系团的质量，因为大部分物质都是暗物质，无法直接用望远镜看到。」

　　为了克服这个困难，研究小组不得不使用一种间接的星系团质量测量方式。他们基于质量较大的比质量较小的星系团包含更多的星系，即所谓的质量丰富度关系（Mass Richness Relation，MRR）。因为星系是由发光的恒星组成，所以每个星系团中的星系数量可作为间接确定其总质量的一种方法。

　　透过测量来自史隆数位巡天（Sloan Digital Sky Survey，SDSS）的样本中每个星系团中的星系数量，研究小组能够估计每个星系团的总质量。然后，将观测到的每单位体积星系团的数量和质量与数值模拟的预测进行比较。观测和模拟之间的最佳匹配是物质佔宇宙整体的31%，这与使用普朗克卫星的宇宙微波背景（Cosmic Microwave Background，CMB）观测得到的值非常吻合。值得注意的是，CMB是另外一种天文研究的技术。

　　研究小组认为，他们的成果是首次成功利用光谱学（将辐射分离成各个波段或颜色的光谱技术）来精确测定每个星系团的距离，以及与星系团有引力约束的真正成员星系，而不是视线上的背景或前景干扰星系，足以证明MRR技术是确定宇宙参数的强大工具。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：phys.org
论文出处：APJ

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　2023年9月6日从日本种子岛宇宙中心（Tanegashima Space Center）发射的X射线成像和光谱任务（XRISM）卫星，将以前所未有的精度探测X射线波长，以深入星系团的中心，揭示黑洞和超新星的运作原理，并告诉我们宇宙的元素组成。

　　XRISM，发音为“crism”，是日本宇宙航空研究机构（JAXA）和NASA之间的一项合作任务，欧洲太空总署也参与其中。

图说：英仙座（左）和室女座（右）星系团一直是科学家感兴趣的对象。XRISM将以这些过去的观测（如上面钱卓拉X射线天文台拍摄的图像）为基础，以便更理解这些大质量天体的物理现象。(Credit: NASA/CXC/Stanford/I.Zhuravleva et al)

　　与现有的X射线望远镜不同，XRISM将能够区分不同颜色的X射线，为科学家提供大量的讯息。它携带了一种新型仪器，可以透过微小的温度变化来探测X射线。可识别出所观察的天体中存在的化学元素（铁、镍、氧或硅）、它们的丰度以及星系内外金属的分布，揭示哪种类型的爆炸恒星造成了当前宇宙的化学组成。此外，XRISM还将能够读取气体运动的速度。

　　芝加哥大学天体物理学家也是美国NASA参与该项目的科学家Irina Zhuravleva说：「透过XRISM，将对炽热而充满活力的宇宙有一个全新的视角。并以前所未有的细节观察恒星爆炸、黑洞与宿主星系的相互作用，以及星系团之间的剧烈合并。」

　　由于地球的大气层阻挡了X射线，所以这些观测必须在太空中进行，以前曾三次尝试发射和操作类似的卫星都以失败告终，科学家期望这次的任务能成功。目前XRISM卫星将进行测试和校准，以确保所有仪器都能在今年晚些时候开始观测计划。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：phys.org