月球背面——低频射电天文观测的圣地

 宇宙辐射电磁波谱的任何一个波段背后，都有天体的物理现象和机理，只要能感知到，就可以寻找它们的规律。20世纪30年代，美国贝尔实验室工程师卡尔央斯基在短波高频波段偶然收到来自地球之外的天体辐射，开启了射电天文的大门。自此，电磁波成为了天文学家观测天体辐射的核心手段之一。由于地球空间存在的比较浓密的电离层，能够反射短波和中波波段的人造电磁波，使得电磁波无法逃出地球范围。但与此同时，来自地球以外低于10兆赫兹的电磁辐射，也无法透过地球电离层到达地面。可以说，这个波段的天文观测窗口被地球电离层“屏蔽”了。与地球相比，月球的电离层非常稀薄，在其表面的射频观测下限可以达到500 kHz，在夜间还会更低。利用月球背面“干净”电磁环境开展低频射电探测，是全世界天文学家梦寐以求的事情，将填补低频射电观测的空白。因此，嫦娥四号月球着陆探测为科学家提供了在月球背面和月球空间开展低频射电天文研究的绝佳起步机会。     

FAST及其科学目标

<正>1引言射电(1)波段是除光学外另一个对大气透明的波段,为人类了解宇宙提供了重要的观测窗口。自20世纪30年代央斯基(K.Jansky)第一次接收到来自地球之外天体的射电辐射以来,射电天文技术取得了长足进步。20世纪60年代的四大天文发现——脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子都与射电天文学紧密相关。已于2016年9月25日落成的我国自主建设的世界上最大的单天线射电望远镜——500 m口径球面射电望远镜(FAST)是射电天文技术发展史上又一里程碑。FAST覆盖70 MHz~3000 MHz频段,配备脉冲星、谱线和甚长基线干涉(VLBI)数字终端,可以开展脉冲     

哥白尼（Copernicus,1473-1543）波兰天文学家（Astronomer，Poland）

哥白尼1491年进克拉科夫大学学习，对天文学开始发生兴趣。1497年，他作了第一次天文观测——月掩恒星毕宿五。1500-1503年去意大利学习，主要在帕多瓦大学学习法律和医学。1503年回波兰后开始系统研究天文学。他发现，随着观测精度的提高，托勒密体系理论不能与观测相合。因此，产生怀疑。在古希腊人地动思想的启迪下，他提出了他的日心学说：太阳是宇宙的中心，地球绕自转轴自转，并同五大行星一起绕太阳公转；只有月球绕地球运转。     

月球背面——低频射电天文观测的圣地

<正>一、引言宇宙辐射电磁波谱的任何一个波段背后,都有天体的物理现象和机理,只要能感知到,就可以寻找它们的规律。20世纪30年代,美国贝尔实验室工程师卡尔央斯基在短波高频波段偶然收到来自地球之外的天体辐射,开启了射电天文的大门。自此,电磁波成为了天文学家观测天体辐射的核心手段之一。由于地球空间存在的比较浓密的电离层,能够反射短波和中波波段的人造电磁波,使得电磁     

从空间天文展望九十年代天文学的进展

 天文学是一门观测科学,空间天文时代的天文学仍然如此.天文学的发展史,从某种意义上来说,就是探测宇宙的能力、技术和方法的进展的历史.地面的传统的和经典的天文观测,追求的是看得更远、看得更准、看得更清楚.为此就要不断地提高贯穿本领,提高空间分辨力和时间分辨力.空间天文学除了上述那些目标外,还能在空间观察到为地球大气所屏蔽的宇宙伽马、X、远紫外和远红外辐射,并能不分昼夜地连续对天体和宇宙巡视.     

暗能量:观测证据和理论研究

自1998年发现宇宙的加速膨胀以来,大量的天文观测显示宇宙中存在压强为负的暗能量成分.暗能量已经成为目前宇宙学和理论物理的最重要的研究课题之一.文章介绍了暗能量存在的天文观测证据和理论研究现状与展望.     

打开宇宙电磁频谱的新窗口——超长波

 1800年2月11日，英国天文学家威廉·赫谢尔在观测太阳光谱热效应时意外发现了肉眼不可见的红外辐射。此后，随着麦克斯韦电磁理论的建立，人们开始意识到，在可见光之外，还存在着其他波段的电磁波，它们的差别只在于频率或者说波长。现代的天文研究综合了这些不同波段的观测以获取信息。但是，地球大气对于观测不同频段的天体辐射却有很大影响。图1为地球大气对不同波段电磁辐射的吸收。我们看到，这其中有两个几乎完全透明的窗口，分别位于可见光波段和无线电波段（米波至厘米波）。我们的眼睛之所以对可见光敏感大概是长期进化的产物。现在，地面的天文观测也是以可见光和射电（无线电）天文观测为主，而其他波段特别是X射线、伽玛射线等高能天文观测，以及红外和毫米波观测，则往往依赖航天器的空间观测或火箭、气球等近邻空间观测手段，或者至少是利用高海拔观测站以尽量减少大气吸收。仅X射线波段，空间望远镜和实验就已有几十个。这些空间观测，打开了高能天文的观测窗口。     

宇宙常数的Bulk流形的起源

关于宇宙常数问题是个至今没有解决的问题, 它的来源至今还没有一个共识. 从额外维的流形出发, 给出了宇宙常数的,bulk,流形起源的理论, 得到了不同情况下宇宙常数的取值和宇宙常数随时间演化的函数, 并且得到了可拟合现代天文观测的宇宙常数.     

仰观星座:知晓地转星移

<正>自古以来,深邃的星空时常引起人们无限的遐想,激发人们去探索宇宙的奥秘。人们通过长期观测星空,获得了无数的天文发现,不断拓展人类的宇宙视野。在自然科学门类中,天文学是最早发展起来的,这是一门主要以观测为基础的科学。由于天文学家研究的对象是距离不同、性质各异的各种天体,因此只能依靠不断发展的观测手段来探索,而不像其他自然科学,可在实验室里进行分析研究。为了进行天文观测,首先要学会认识星空,识别天体;而认识星空最好的办法是熟悉星座。许多星座涉及一些古今中外的星空文化,涉及一些著名的恒星,例如北斗七星、北极星、天狼星、心宿二、大角、织女、牛郎、猎户三星、参宿四……"九层之台,起于累土,千里之行,始于足下。"对于刚入门的爱好者来说,最初的学习内容,应该首先认识四季星空、     

第五讲暗能量和德西特时空

最近的天文观测表明，宇宙是在加速膨胀，而不是原来认为的减速膨胀．为解释加速膨胀，必须在宇宙的物质能量中引入暗能量这一成分，文章讨论了暗能量的可能侯选者，特别强调了宇宙常数问题、德西特时空问题以及和德西特时空相关的一些基本问题．     

封面说明

宇宙学从整体的角度研究宇宙的起源、结构和演化,近年来有很大的发展.在观测上,这有赖于巨型望远镜、非光学频段望远镜和空间探测器的使用;在理论上,广义相对论和高能物理学为各种宇宙模型提供了理论基石.现在正是宇宙学的黄金时期.     

暗能量研究进展

1998年,美国两个超新星观测团队发现,今天的宇宙是在加速膨胀的,而推动宇宙加速膨胀的是一种不为当时人们所知的物质组分——暗能量。暗能量的存在是近年来粒子宇宙学研究领域最重要的发现之一,并为随后一系列的天文观测实验所支持。暗能量的物理性质已经成为当今宇宙学的一个研究热点,近年来已经取得了巨大的进展。本文将会回顾一下近些年来国内外在暗能量研究方面,特别是在利用天文观测数据限制暗能量性质方面所取得的进展,并展望未来的天文观测实验研究暗能量性质的可行性。     

暗能量研究进展

1998年,美国两个超新星观测团队发现,今天的宇宙是在加速膨胀的,而推动宇宙加速膨胀的是一种不为当时人们所知的物质组分——暗能量。暗能量的存在是近年来粒子宇宙学研究领域最重要的发现之一,并为随后一系列的天文观测实验所支持。暗能量的物理性质已经成为当今宇宙学的一个研究热点,近年来已经取得了巨大的进展。本文将会回顾一下近些年来国内外在暗能量研究方面,特别是在利用天文观测数据限制暗能量性质方面所取得的进展,并展望未来的天文观测实验研究暗能量性质的可行性。     

一个了解宇宙的新窗口——分子天体物理学进展介绍

 二次大战中发展起来的雷达及微波技术推动了微波波谱学及射电天文的发展.1944年荷兰的范德胡斯特首先考虑了用射电望远镜检测广泛存在于星云之中的氢原子21厘米微波谱线(它来自氢基态超精细结构能级间的跃迁)的可能性.这个想法在1951年实现.于是天文谱线的研究由光学波段扩展到射电波段.氢21厘米谱线的观测取得了丰硕成果并积累了用微波谱线观测星际气体的经验.天文学家认识到微波特别适合于研究低温的星云,这种星云不辐射可见光并且阻碍可见光透过,而微波谱线却能携带着星云深处的各种信息投向地球.     

空间硬X射线调制望远镜

用宇宙作为物理实验室,探索在地球上无法企及的条件下,例如极早期宇宙或黑洞视界附近强引力场中的物理规律,已成为新世纪物理学和天文学共同的前沿课题;空间天文观测是其中一个最重要的研究途径.自主研制和发放空间硬X射线调制望远镜(HXMT),实现中国空间天文卫星零的突破,是中国<"十一·五"空间科学发展规划>的目标之一.HXMT将实现宽波段X射线(1-250 keV)巡天,其中在硬X射线波段具有世界最高灵敏度和空间分辨率,发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体,探测宇宙硬X射线背景辐射;HXMT还将通过对黑洞和其他高能天体宽波段X射线时变和能谱的观测,研究致密天体极端物理条件下的动力学和辐射过程.基于成像技术创新提出HXMT项目迄今已有15年,能不能抓住技术创新所提供的科学机遇仍然是一个严重的挑战.     

天籁计划:暗能量的射电探测及平方千米阵(SKA)

暗能量约占宇宙总密度的3/4,但其与普通物质的相互作用非常微弱,因此对它的探测主要是通过对宇宙膨胀历史和结构形成的精密观测间接进行的.为了提高研究的精度和可靠性,需要综合多种观测手段.目前的大部分暗能量观测实验采用光学方法,而射电观测提供了一种不同的、有独特优势的方法,但目前还处在起步阶段.我国在射电天文及相关技术方面有一定基础,且国内已有电磁环境良好的站址,有很好的条件开展这方面的研究,并有可能在这一领域中取得领先.文章介绍了作者已开始进行的天籁计划实验以及这一实验中积累的经验和研发的技术,这有助于中国参与国际上空前巨大的平方千米阵(SKA)射电望远镜项目,并在其中发挥作用.     

多波段引力波宇宙研究和空间太极计划

正1.引言2016年2月11日激光干涉引力波天文台(LIGO)实验组宣布直接观测到由两颗恒星级黑洞在十多亿年前并合后产生的引力波;时隔仅仅四个月,在6月16日LIGO宣布再一次观测到双黑洞合并产生的引力波信号。这两次实验结果不仅是对100年前爱因斯坦广义相对论所预言的引力波的直接验证,更为人类进一步探索宇宙的起源、形成和演化提供了一个全新的观测手段,也为深入研究超越爱因斯坦广义相对论的量子引力理论提供了实验基础。通过探测各个频段的引     

探索我们的宇宙 发展相对性原理——国际天文年暨爱因斯坦诞辰130周年纪

一、引言今年是国际天文年,主题为“探索我们的宇宙”。以纪念400年前伽利略开始用望远镜进行天文观测所开启的人类对宇宙的科学探索。今年又恰逢爱因斯坦这位上个世纪最伟大的科学家诞辰130周年。在国际天文年纪念爱因斯坦诞辰130周年,具有特殊的意义。     

认识和探测宇宙的基本方法介绍

人类对宇宙最早的认识和观测始于可见光,之后由于有1865年麦克斯韦对电磁波的预言,1887年赫兹的证实,以及1933年杨斯基发现银河系的射电辐射,可见光观测自此扩展到电磁波多波段观测,出现了多波段天文学。1912年,赫斯发现宇宙线,使得天文观测在电磁波观测之外多了一种手段,拉开了多信使天文学的序幕。1987年,戴维斯和小柴昌俊发现了来自超新星爆发的中微子信号,这也是人类首次探测到了来自宇宙的中微子,至此又多了一种认识和观测宇宙的信使。此后,2016年美国激光干涉引力波观测站LIGO探测到引力波,在补齐对于验证爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图的同时,也使得引力波成为多信使天文学中最新引入的一种信使。本文介绍了电磁波、宇宙线、中微子、引力波这四种信使的基本概念、发现历史以及探测宇宙的基本原理,对其代表性的实验进行了收集整理,并就其中的一个典型实验进行了简要介绍。期望能够就多波段多信使天文学的发展历程给出一个比较完整的描摹。     

甚高能γ射线天文

 天文学是一门古老的学科,它曾为计时和航海提供了科学依据.而今天正在进行着的大规模天文观测研究,巳远远超出了这种实用的目的.现代天文学与原子物理、核物理、高能物理以及宇宙学都有着密切联系,它为宇宙和大体的起源、演化提供了重要依据,成为涉及多种学科的、学术性很强的研究领域.