西藏ASγ實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超高能宇宙線加速候選天體

中國科學(xué)院高能物理研究所、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)等國內(nèi)12個(gè)合作單位及日本東京大學(xué)宇宙線研究所等16個(gè)日方合作單位聯(lián)合，開展西藏中日合作ASγ實(shí)驗(yàn)。相關(guān)成果發(fā)表于Nature Astronomy。西藏中日合作ASγ實(shí)驗(yàn)位于海拔4300米的西藏羊八井，始建于1989年。2014年，中日合作ASγ實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在原有的宇宙線表面陣列的地下增設(shè)了創(chuàng)新型的地下繆子水切倫科夫探測(cè)器（4500平方米）。合作團(tuán)隊(duì)利用我國西藏羊八井ASγ實(shí)驗(yàn)陣列，在國際上首次發(fā)現(xiàn)距地球2600光年的超新星遺跡SNR G106.3+2.7發(fā)射出超過100TeV（100萬億電子伏特）的伽馬射線。此次重要發(fā)現(xiàn)是中日合作雙方30年持之以恒的創(chuàng)新結(jié)果。

西藏ASγ實(shí)驗(yàn)（左圖：ASγ表面陣列）。2014年，中日合作ASγ實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在其表面陣列的地下增設(shè)了創(chuàng)新型的地下繆子水切倫科夫探測(cè)陣列4500平方米（右圖），可排除99.92%的宇宙線背景噪聲，從而大大提高了探測(cè)伽馬射線的靈敏度。（圖片來源于中國科學(xué)院高能物理研究所網(wǎng)站）

西藏ASγ實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到超新星遺跡（SNR）G106.3+2.7附近10TeV以上的伽馬輻射圖像，伽馬能量延續(xù)到100 TeV以上。（圖片來源于中國科學(xué)院高能物理研究所 網(wǎng)站）

鯨魚座星流形成歷史重構(gòu)

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)趙剛、常江等通過高精度動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬，在計(jì)算機(jī)中重構(gòu)了之前利用LAMOST和SDSS數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的鯨魚座星流的形成過程，為鯨魚座星流在被銀河系吞食前的形貌提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的畫像。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal。銀河系中有大量的類似鯨魚座星流這樣的并合遺跡，研究銀河系結(jié)構(gòu)和形成過程能幫助我們更好地理解宇宙中的星系是如何形成和演化的。星流的分布通常是全天的，LAMOST望遠(yuǎn)鏡能觀測(cè)鯨魚座星流的北天，該研究對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果和暗能量巡天（DES）找到的星流，找到了鯨魚座星流在南天的候選對(duì)應(yīng)體——Palca星流。

火星早期宜居氣候研究

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心劉洋研究員團(tuán)隊(duì)研究了位于火星南北分界的坦佩高地東側(cè)的脊?fàn)畹匦?。相關(guān)成果發(fā)表于Earth and Planetary Science Letters?；鹦潜砻鎻V泛分布的含水礦物和水流地貌顯示火星早期存在長期的暖濕氣候，研究火星上廣泛分布的蜿蜒脊?fàn)畹孛蔡卣骷昂V物分布為理解火星早期氣候提供重要的支撐。研究發(fā)現(xiàn)，在脊的周圍發(fā)現(xiàn)有倒轉(zhuǎn)撞擊坑和表面相對(duì)平滑的地貌單元，分別說明了該區(qū)域經(jīng)歷過很強(qiáng)烈的侵蝕作用及發(fā)生過表面重塑事件。在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)的脊?fàn)畹孛步沂玖嘶鹦潜辈抗藕Ｑ蠛０毒€附近復(fù)雜的河流和侵蝕活動(dòng)歷史。

湍流持續(xù)加熱爆發(fā)磁繩研究進(jìn)展

中國科學(xué)院云南天文臺(tái)葉景及其合作者基于太陽爆發(fā)災(zāi)變標(biāo)準(zhǔn)模型，發(fā)現(xiàn)了磁繩在失穩(wěn)上升后遠(yuǎn)離太陽表面依然被強(qiáng)烈地加熱的現(xiàn)象及日冕物質(zhì)拋射（CME）周圍相關(guān)的波狀結(jié)構(gòu)，對(duì)CME底部的湍動(dòng)等離子體特征提供了更深入的理論解釋。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal。太陽爆發(fā)是太陽系中最劇烈的活動(dòng)現(xiàn)象，其中相當(dāng)于幾十億顆巨型氫彈同時(shí)爆炸的能量，通過磁重聯(lián)過程被快速地釋放出來。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，磁繩在爆發(fā)后背離太陽的演化過程中依然被強(qiáng)烈地加熱。研究結(jié)果表明，湍流是產(chǎn)生CME周圍的強(qiáng)波列結(jié)構(gòu)及其周期性的重要來源。

“嫦娥四號(hào)”光譜熱輻射特征——助力“嫦娥五號(hào)”光譜解譯

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室林紅磊、林楊挺、魏勇等聯(lián)合國內(nèi)外合作者，利用一套數(shù)據(jù)集估算了“嫦娥四號(hào)”著陸區(qū)的月表溫度，并對(duì)“嫦娥四號(hào)”光譜進(jìn)行了熱校正處理。相關(guān)成果發(fā)表于Geophysical Research Letters。反射光譜是獲取月表物質(zhì)組成的重要手段。2019年1月3日，“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器成功降落在月球背面南極-艾肯盆地的馮·卡門撞擊坑（45.457°S，177.588°E），“玉兔二號(hào)”月球車對(duì)著陸區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的勘測(cè)?！版隙鹞逄?hào)”探測(cè)器于2020年11月23日發(fā)射，并于2020年年末成功地從風(fēng)暴洋北部采集回1.731公斤的月球樣品。“嫦娥六號(hào)”探測(cè)器在不久的未來也將從月球南極采集樣品并返回地球。

“嫦娥四號(hào)”著陸區(qū)反射率光譜數(shù)據(jù)及采集區(qū)域坡度（圖片來源于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

“嫦娥四號(hào)”著陸區(qū)不同時(shí)刻單次散射反照率光譜（圖片來源于中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所網(wǎng)站）

發(fā)現(xiàn)超致密恒星“胚胎”

中國科學(xué)院上海天文臺(tái)劉鐵博士領(lǐng)銜的ALMASOP團(tuán)隊(duì)利用ALMA（阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡）對(duì)獵戶座23個(gè)星前云核進(jìn)行了超高分辨率（~100倍日地距離）的觀測(cè)，系統(tǒng)探測(cè)了它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。ALMASOP項(xiàng)目組天文學(xué)家首次在其中5個(gè)星前云核中發(fā)現(xiàn)了超致密的“恒星胚胎”，并發(fā)現(xiàn)其中的一個(gè)“恒星胚胎”G205.46-14.56M3正在分裂形成一對(duì)“雙胞胎”恒星。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal Letters。ALMA發(fā)現(xiàn)的這些恒星胚胎蘊(yùn)藏著前所未有的高密度氣體，它們巨大的質(zhì)量使天文學(xué)家認(rèn)為它們將來會(huì)形成新的恒星。G205.46-14.56M3就像里面有兩個(gè)蛋黃的雞蛋一樣，將來很可能形成雙星系統(tǒng)。

脈沖星PSR J1326-6700的模式變換現(xiàn)象研究進(jìn)展

中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)脈沖星團(tuán)組溫志剛及其合作者使用Parkes 64米射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)脈沖星PSR J1326-6700的模式變換現(xiàn)象進(jìn)行了偏振研究。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal。某些情況下，脈沖輪廓會(huì)在兩個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)定輻射模式之間切換，這種現(xiàn)象稱為模式變換。研究發(fā)現(xiàn)，PSR J1326-6700在反常模式下持續(xù)了15%的觀測(cè)時(shí)間，而在正常模式下持續(xù)了85%的時(shí)間。正常模式的平均流量密度約為反常模式的5倍。正常模式和反常模式的持續(xù)時(shí)標(biāo)服從韋布爾分布，這表明模式變換現(xiàn)象存在某種記憶效應(yīng)和準(zhǔn)周期性。根據(jù)動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)模式變換現(xiàn)象可能是由于輻射高度的改變所引起的。

暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)中的新周日調(diào)制效應(yīng)

中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)袁強(qiáng)和上海交通大學(xué)葛韶鋒、劉江來、周寧等合作，開展了暗物質(zhì)直接探測(cè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)。相關(guān)成果發(fā)表于Physical Review Letters?，F(xiàn)代天文學(xué)觀測(cè)表明宇宙由5%的普通物質(zhì)、25%的暗物質(zhì)和70%的暗能量構(gòu)成。暗物質(zhì)的本質(zhì)是當(dāng)前物理學(xué)面臨的重大問題。暗物質(zhì)直接探測(cè)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)已開展了30余年，迄今為止還沒有明確觀測(cè)到暗物質(zhì)和普通物質(zhì)相互作用的信號(hào)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)暗物質(zhì)和普通物質(zhì)的碰撞截面給出了很強(qiáng)的限制。國際上正在開展的幾個(gè)數(shù)噸級(jí)的液氙直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)將顯著地提升暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度，該研究提出的這項(xiàng)新的效應(yīng)也將成為這些實(shí)驗(yàn)在低質(zhì)量區(qū)間的重要目標(biāo)之一。