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中国天眼FAST纳赫兹引力波搜寻研究取得重大突破近日，由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列（ CPTA ）研究团队利用中国天眼FAST ，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据，表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。国家天文台还将积极推进FAST扩展和升级，基于脉冲星测时阵列方法，实现纳赫兹引力波事件的常规观测，从而建成纳赫兹引力波天文台，并开启更高灵敏度和更高分辨率的低频射电观测研究新纪元，将我国加快建设成为引力波天文和射电天文的强国。未来，这些区域性合作将推进国际脉冲星测时阵列合作，期待脉冲星测时阵列将很快为人类探索宇宙打开纳赫兹引力波观测新窗口。
近日，由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列（CPTA）研究团队利用中国天眼FAST，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据，表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。相关论文在我国天文学术期刊《天文与天体物理学研究（RAA）》在线发表。
纳赫兹引力波是引力波的一种，而引力波是由加速运动的有质量物体扰动周围的时空而产生时空的涟漪。对频率低至纳赫兹的引力波进行探测，将有助于天文学家理解宇宙结构的起源，探测宇宙中最大质量的天体即超大质量黑洞的增长、演化及并合过程；也有助于物理学家洞察时空的基本物理原理。
在此次研究中，CPTA团队利用FAST对57颗毫秒脉冲星进行了长期系统性监测，并将这些毫秒脉冲星组成了银河系尺度大小的引力波探测器来搜寻纳赫兹引力波。该团队基于独立开发的软件，对 FAST收集的时间跨度3年5个月的数据进行分析研究，在4.6西格玛置信度水平（误报率小于五十万分之一）上发现了具有纳赫兹引力波特征的四极相关信号的证据。
引力波信号极其微弱，却是探测宇宙中不发光物质的直接手段，探测引力波并且开辟引力波观测宇宙的新窗口是天文学家长期以来追求的目标。20世纪70-80年代，引力波的存在通过观测脉冲双星系统的轨道变化得以间接证实，并获得了1993年诺贝尔物理学奖。2016年，美国激光干涉引力波天文台（简称LIGO）宣布在百赫兹频段探测到恒星级质量双黑洞并合产生的引力波，并因此获得了2017年诺贝尔物理学奖。更大质量的天体产生的引力波频率更低。例如，宇宙中质量最大的天体，星系中心的超大质量双黑洞系统（亿到千亿倍太阳质量）系统绕转产生的引力波主要集中在纳赫兹频段，相应的信号时标为年到几十年。在这个频段内，还有宇宙早期原初引力波残存至今的部分和宇宙弦等奇异对象产生的引力波。
开辟纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口对于理解超大质量黑洞、星系并合历史、宇宙大尺度结构形成等问题具有重大意义。纳赫兹引力波由于频率极低、周期长达数年，其波长可达数光年，对它的探测十分具有挑战性。利用大型射电望远镜对一批自转极其规律的毫秒脉冲星进行长期测时观测，是纳赫兹引力波目前已知的唯一探测手段。发现纳赫兹引力波是国际物理和天文领域竞赛的焦点之一。国际上，美国NANOGrav、欧洲EPTA、澳大利亚PPTA，利用各自的大型射电望远镜，已分别开展了长达20年的纳赫兹引力波搜寻。近几年，印度脉冲星测时阵列（InPTA）和南非脉冲星测时阵列（SAPTA）也加入了这一激烈的竞争。中国脉冲星测时阵列（CPTA）于2019年开始依托FAST进行纳赫兹引力波探测。
脉冲星测时阵探测纳赫兹引力波的灵敏度强烈依赖于观测时间跨度——即灵敏度随着观测时间跨度的增长而迅速增加。CPTA研究团队面对观测时间跨度远短于美、欧、澳三个国际团队的不利局面，充分利用FAST灵敏度高、可监测脉冲星数目多、测量精度更高的优势，长期系统地监测了一大批毫秒脉冲星，自主开发独立数据分析软件，以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势弥补了时间跨度上的差距，使我国纳赫兹引力波探测灵敏度很快达到了与美、欧、澳相当的水平，从而同时实现此次重大科学突破。不过，受限于当前观测数据较短的时间跨度，CPTA团队暂时无法确定纳赫兹波段引力波的主要物理来源，但这将随着后续观测数据时间跨度的增加而解决。由于CPTA现有数据时间跨度较短，所以数据时间跨度增长带来的效果会更明显，例如，如果数据时间跨度再增长3年5个月，CPTA的数据时间跨度将翻倍，而其他国际团队仅增长不到20%。
我国最早在2002年开展了初步的脉冲星测时阵前期调研。2016年6月，中国科学院对纳赫兹引力波探测研究进行了前瞻、战略和系统布局， 部署了“多波段引力波宇宙研究”战略性先导科技专项（B类），联合国内北京大学、中国科学院新疆天文台、云南天文台、上海天文台，国家授时中心、广州大学等多家相关单位组建了中国脉冲星测时阵列研究团队，为利用FAST探测纳赫兹引力波开展科学和技术预研。2019年6月成立FAST科学委员会，进一步凝练原创突破目标，整合全国最优秀青年科技力量，依托FAST组织开展体系化、建制化科研攻关，通过遴选评议设立了中国脉冲星测时阵列优先和重大项目、提供观测时间，加快开展纳赫兹引力波探测协同攻关。由于观测数据积累的时间跨度对探测纳赫兹引力波非常重要，为尽早开始积累观测数据，2019年9月，FAST还处于调试阶段，CPTA团队就联合FAST调试工作组开始试观测，尽可能早地为探测纳赫兹引力波积累观测数据。此外，2020年科技部通过平方公里阵列射电望远镜（SKA）专项部署了“脉冲星测时和检验引力理论”科研任务，利用FAST等国内射电望远镜组成望远镜阵列，开展阵列望远镜脉冲星测时和纳赫兹引力波探测的预先研究。2020年国家自然科学基金委通过FAST专项重点群部署了“基于FAST的脉冲星前沿物理问题研究”，开展脉冲星物理特性和测时噪声研究，进一步提高脉冲星测时精度。
后续，中国科学院国家天文台将充分发挥FAST脉冲星测时精度国际领先优势，加快纳赫兹引力波探测科研攻关，积累更长期的观测数据，逐步发表更高精度的探测结果，彻底打开人类利用纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口。国家天文台还将积极推进FAST扩展和升级，基于脉冲星测时阵列方法，实现纳赫兹引力波事件的常规观测，从而建成纳赫兹引力波天文台，并开启更高灵敏度和更高分辨率的低频射电观测研究新纪元，将我国加快建设成为引力波天文和射电天文的强国。
国际上，其他脉冲星测时阵列合作组，包括欧洲EPTA-印度InPTA、北美NANOGRAV和澳大利亚PPTA也将和国家天文台同一天宣布相类似的结果。NANOGRAV、EPTA-InPTA、PPTA数据积累时间为15~25年，CPTA为3年5个月；具有纳赫兹引力波特征的四极相关信号的置信度，其他3个团队最高为4σ（σ为观测结果的置信度，数值越大置信度越高），而CPTA为4.6σ。未来，这些区域性合作将推进国际脉冲星测时阵列合作，期待脉冲星测时阵列将很快为人类探索宇宙打开纳赫兹引力波观测新窗口。
2023-06-29 -
青春绽放 逐梦苍穹——国家天文台举行2023年毕业典礼暨学位授予仪式6月21日，中国科学院国家天文台2023年毕业典礼暨学位授予仪式在国家天文台多功能厅举行，大家共同见证了75位博士、硕士和本科毕业生们的高光时刻。此次活动由国家天文台副台长刘继峰主持，国家天文台台长常进院士通过视频向毕业生同学们表达了祝福与期望。？上午10点，典礼活动在庄严的国歌声中正式开始，中国科学院院士陈建生、艾国祥、武向平、汪景琇 ，国家天文台副台长赵公博，纪委书记欧云，总工程师薛艳杰和包曙东，与54名毕业生代表、 30多位导师及学位委员代表，近40位毕业生家属代表，及北京大学吴学兵教授。6月21日，中国科学院国家天文台2023年毕业典礼暨学位授予仪式在国家天文台多功能厅举行，大家共同见证了75位博士、硕士和本科毕业生们的高光时刻。此次活动由国家天文台副台长刘继峰主持，国家天文台台长常进院士通过视频向毕业生同学们表达了祝福与期望。 上午10点，典礼活动在庄严的国歌声中正式开始，中国科学院院士陈建生、艾国祥、武向平、汪景琇，国家天文台副台长赵公博，纪委书记欧云，总工程师薛艳杰和包曙东，与54名毕业生代表、30多位导师及学位委员代表，近40位毕业生家属代表，及北京大学吴学兵教授，清华大学崔伟教授，北京师范大学仲佳勇教授、付建宁教，北京天文馆馆长王晓峰教授，中科院高能物理研究所王建民研究员等兄弟单位的特邀嘉宾，共150余人共同见证了这一庄严时刻。另外还有100余位导师、研究生及毕业生家属通过线上方式观看了典礼活动。 常进台长的寄语中表达了对毕业生们的殷切期望，他讲到：“同学们经历了千余个奋斗的日夜，在这个风云际会的时代即将踏上新的人生路，希望你们时刻铭记自己是一名天文人，仰望星空、脚踏实地、不忘初心、不负韶华，将自己的梦想融入到时代发展的洪流中，不辜负这个时代，将自己的价值选择，与国家和民族的命运紧密相连。” 刘继峰副台长主持毕业典礼及学位授予仪式 博士毕业生代表李佳东、硕士毕业生代表刘丰源和本科毕业生代表易澜洋同学依次发表了毕业感言。他们回顾了在国科大和国台几年学习生涯的宝贵经历，分享了同学之间、师生之间的友谊和情谊，更多的是感谢国台为大家提供的一流的科研平台、良好的科研环境、融洽的学习氛围，以及导师们对同学们的悉心培养，这些对于大家今后的发展是一笔宝贵的财富。正如刘丰源同学所说：“在国家天文台学习的日子里，我感受到三种精神气质，是虚怀若谷的科学胸怀、面对困难的毅力与勇气、责任感与家国情怀，这三种气质，是星空的情怀、宇宙的气魄，是这几年间，无数师长以身作则传授给我们的，无论我们未来在哪里、做什么，国台教给我们的这些品格，都必将伴随我们一生。”也正如李佳东同学所说：“无论未来我们身处什么样的工作、生活遇到何种难题，我们对知识的追求和对未知的好奇心都是珍贵且难得的初心。我希望我们能像我们的老师和前辈们一样，永远年轻、永远热泪盈眶！” 毕业生代表发言（从左向右，依次为李佳东、刘丰源、易澜洋） 北京大学天文系主任吴学兵教授作为校友代表与大家分享了他30年前加入北京天文台攻读博士学位时的所见、所感，年轻而富有朝气的团队、悉心指导学生的老师们，国台蓬勃发展的氛围，造就了一批优秀的天文人才，他们开拓科研方向、促进科研项目和科研设施发展，拓展国际交流与合作，身为其中一员，吴老师深为感慨，特别是，亲历中国天文三十年的发展，面对今天的大好时代，他表达了对同学们的祝福与期望，希望同学们不忘当初选择天文专业的初心，牢记肩上历史使命，不断努力进取，为中国天文事业作出比前辈们更大的贡献。 王东光老师作为导师代表发表了精彩的感言。表达了导师对即将走上工作岗位的学子们的祝福与期望，相信在国台及天文学领域的学习，为同学们积累了一笔宝贵的财富，因为：“你们的坐标系已是宇宙空间，你们站的更高，看得更远，愿你们永远保有好奇心，永远仰观宇宙之大，俯察品类之盛，愿你们的心中永远存有星辰大海！” 左：校友代表吴学兵教授发言；右：导师代表王东光高级工程师发言 陈建生院士和艾国祥院士为我台获得2023年度北京市优秀毕业生、中国科学院大学优秀毕业生的冯叶、刘思琦、李佳东、汪宪钰四位同学颁发了获奖证书。 陈建生院士、艾国祥院士为优秀毕业生颁奖 国家天文台学位委员会主席武向平院士宣读了学位授予决定，他向获得学位的75位同学表示热烈祝贺，向悉心指导和辛勤付出的导师们表示衷心的感谢和敬意。 学位委员会主席武向平院士宣读学位授予决定 扶正流苏仪式 陈向蕾同学的母亲代表毕业生家长发表感言，向国家天文台及导师们对孩子们的悉心培养表达了衷心的感谢，也对孩子们多年刻苦求学、顺利完成学业及取得优异成绩感到骄傲和欣慰。她表示，希望同学们用自己超人的智慧和勇敢，为祖国、为人类做出伟大的贡献，为社会创造价值，为自己实现价值。 最后，段言、何启嘉、刘思琦、王涛等四位毕业生同学，倾情朗诵诗歌《锦时筑梦 且待芳华》，他们以高亢的诗句、精美的图片，表达了毕业生同学们对国家天文台的深深眷恋以及身为国台人的荣光与骄傲。大家一起再次感受了中国天文事业的蓬勃发展，同时，也体会到了同学们为了祖国天文事业繁荣昌盛而贡献自己的力量的决心。 陈向蕾同学的母亲代表毕业生家长发表感言 毕业生段言、何启嘉、刘思琦、王涛朗诵诗歌《锦时筑梦 且待芳华》2023-06-28 -
中国天眼FAST发现轨道周期最短脉冲星系统 填补蜘蛛类脉冲星演化模型的缺失一环北京时间2023年6月21日，国际学术期刊《自然》在线发表中国天眼FAST取得的一项重要成果。研究团队利用中国天眼FAST发现了一个名为PSR J1953 + 1844 （ M71E ）的双星，其轨道周期仅为53分钟，是目前发现轨道周期最短的脉冲星双星系统(图。？天文观测已经发现一些脉冲星处于双星系统中，和其它恒星一起绕转。随着双星系统演化，恒星被大量蚕食后质量变小，脉冲星难以继续吸积并把恒星推开，其相互绕转的速度也就变慢。因为这种行为类似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供养自身的行为，天文学家就以两种蜘蛛的名字红背( redback )与黑寡妇( black widow )来命名这类天体，统称为蜘蛛类脉冲星( spider pulsar ) 。
北京时间2023年6月21日，国际学术期刊《自然》在线发表中国天眼FAST取得的一项重要成果。研究团队利用中国天眼FAST发现了一个名为PSR J1953+1844（M71E）的双星，其轨道周期仅为53分钟，是目前发现轨道周期最短的脉冲星双星系统(图1)。该发现填补了蜘蛛类脉冲星系统演化模型中缺失的一环。
天文观测已经发现一些脉冲星处于双星系统中，和其它恒星一起绕转。按照已有的天体物理学模型：如果两颗星的距离很近，脉冲星会吞掉身旁这颗恒星的物质，并使自身越转越快。因恒星初始质量较大，随着脉冲星蚕食恒星，两颗星的距离越靠越近，相互绕转速度也越来越快；随着双星系统演化，恒星被大量蚕食后质量变小，脉冲星难以继续吸积并把恒星推开，其相互绕转的速度也就变慢。因为这种行为类似自然界中雌蜘蛛吞食雄蜘蛛供养自身的行为，天文学家就以两种蜘蛛的名字红背(redback)与黑寡妇(black widow)来命名这类天体，统称为蜘蛛类脉冲星(spider pulsar)。
从“红背”(redback)到“黑寡妇”(black widow) 脉冲星-恒星系统的演化过程可长达数亿年。此前天文学界仅探测到分别处于“红背”与“黑寡妇”状态的系统，但并未发现这二者演化的中间状态。原因是在此阶段的脉冲星轨道周期非常短、两个星的距离非常近，对观测提出了极大的挑战。因此蜘蛛类脉冲星从“红背”向“黑寡妇”系统的演化理论尚未完全证实。
借助中国天眼FAST的超高灵敏度和极强探测能力，这一演化路径得到证实。研究团队使用FAST探测到M71E双星系统，长期观测后确定这一系统两颗星绕转一周的时间仅为53分钟，是目前已发现的绕转速度最快蜘蛛脉冲星系统。被确定为是处于红背到黑寡妇系统演化过程的中间状态，填补了蜘蛛脉冲星演化理论的缺失环节(图2)。同时，该双星系统轨道面近乎朝向地球、极为罕见，期待进一步研究有更多发现。
《自然》期刊审稿人评价该成果为发现了一个非常有趣的脉冲星双星系统；这个发现使得脉冲星双星系统的轨道周期最短纪录缩短约30%，预示着蜘蛛类脉冲星演化中存在新的未知过程。
文章共同第一作者包括国家天文台潘之辰、卢吉光和云南天文台陈海亮；通讯作者包括国家天文台姜鹏、韩金林和美国内华达大学拉斯维加斯分校张冰，合作者来自贵州大学贵州射电天文台，云南天文台，上海天文台，国家授时中心，北京大学，中国科学院大学，德国马克思普朗克研究所，美国内华达拉斯维加斯分校等多家国内外单位。
此项研究得到中国科学院“稳定支持基础研究领域青年团队”计划支持，得到国家自然科学基金杰出青年基金、面上项目、联合基金、青年基金，国家重点研发计划和中国科学院青年创新促进会等的资助。
左：红色箭头指示M71E的位置，旁边是球状星团M71；右：来自FAST观测数据的M71E的平均脉冲轮廓和偏振位置角。爱好者高兴提供M71及附近星空的图片。
M71E在伴星质量-轨道周期图上的位置。红色和蓝色的线均表示双星演化理论模拟的路径。M71E处于演化中间状态。
2023-06-21 -
我国天文学家建立星系批量高精度测距方法北京时间6月20日，国际学术期刊《自然·天文》在线发表了中国科学院国家天文台陈孝钿副研究员领衔完成的一项重要成果。研究团队发现双周期的天琴座RR型变星是最好的标准烛光，利用它的两个周期来测量星系距离不再需要元素丰度的信息，这使得星系批量高精度测距得以实现。一百年前，美国天文学家爱德文·哈勃测量了第一个河外星系仙女座大星云的距离，从而确定了河外星系的存在，开创了星系天文学的研究。随着技术的发展，天文学家已经能测量数百亿光年之外的遥远星系的距离，我们也知道了银河系只是浩瀚宇宙中的一粒星尘。当前，天文学家关注的是如何更准地获得一颗恒星、一个星系、甚至整个宇宙的距离。图2 ：本星系群的三维艺术图。
北京时间6月20日，国际学术期刊《自然·天文》在线发表了中国科学院国家天文台陈孝钿副研究员领衔完成的一项重要成果。研究团队发现双周期的天琴座RR型变星是最好的标准烛光，利用它的两个周期来测量星系距离不再需要元素丰度的信息，这使得星系批量高精度测距得以实现。
一百年前，美国天文学家爱德文·哈勃测量了第一个河外星系仙女座大星云的距离，从而确定了河外星系的存在，开创了星系天文学的研究。随着技术的发展，天文学家已经能测量数百亿光年之外的遥远星系的距离，我们也知道了银河系只是浩瀚宇宙中的一粒星尘。当前，天文学家关注的是如何更准地获得一颗恒星、一个星系、甚至整个宇宙的距离。
当我们仰望星空，星星是如此遥远，测量它们的距离通常需要使用量天尺，即标准烛光。标准烛光就像一盏已知功率的灯，它的内在亮度是一致的，当我们离它越远，就会感觉它越暗。我们观测到标准烛光的亮度随距离的平方降低（图1）。恒星中有两种常用的标准烛光：年轻（千万年）的造父变星和年老（百亿年）的天琴座RR型变星。它们的内在亮度分别是太阳的上万倍和一百倍。
我们如何知道这两类恒星的内在亮度呢?这类恒星的亮度是随时间周期性变化的，并且周期与内在亮度之间存在着线性的周光关系。利用周光关系，我们自然就可以得到这两类恒星的内在亮度，然后通过内在亮度与观测亮度的比较计算出距离。
使用这种方法可以得到一个误差为5-10%的天体距离，但如果想得到更准的距离，则需要判断标准烛光是否足够标准。天文学家发现，恒星的内在亮度会受元素丰度的影响，也就是说，拥有不同重元素的恒星具有不同的内在亮度。
因为这个问题，当我们想继续减小天体距离的误差时，就需要测量这些标准烛光的元素丰度。元素丰度的测量成本较高，依靠光谱测量。我国的郭守敬望远镜已经获得了数千万条光谱，是世界上最大的光谱库之一。然而，有光谱测量的天体仍然只是冰山一角。目前只有不到5个河外天体的距离误差小于2%。
陈孝钿研究团队利用我国郭守敬望远镜等数据，首次发现了双周期天琴座RR型变星的多个周期与金属丰度之间的线性关系，进而建立了双周期天琴座RR型变星的周光关系。基于该周光关系，星系的距离误差可以优化到1-2%。
我国空间站巡天望远镜将在未来两年内升空，它将能发现近百个近邻星系中的双周期天琴座RR型变星。利用该成果的方法，高距离精度的星系样本将扩大20倍。届时，我们有望看到一张精细的本星系群的三维直观图象（图2），并能得到一个误差在1%的哈勃常数。
论文链接： https://www.nature.com/articles/s41550-023-02011-y 。
图1：标准烛光艺术图
图2：本星系群的三维艺术图
2023-06-20 -
LAMOST发现第一代超大质量恒星化学遗迹北京时间6月7日，国际学术期刊《自然》在线发表了中国科学院国家天文台赵刚研究员带领的国际团队的一项重要成果。研究团队率先在银晕恒星中发现了第一代超大质量恒星演化后坍缩形成的对不稳定超新星（ pair-instability supernova , PISN ）存在的化学证据。在此之前，理论研究曾预言这种特殊超新星的存在，但从未被观测发现。该成果证实这一超新星源自于一颗质量高达260倍太阳质量的第一代恒星，刷新了人们对第一代恒星质量分布的认知。对不稳定超新星将富含多种元素的物质抛射到星际介质中，并以此形成下一代恒星。
北京时间6月7日，国际学术期刊《自然》在线发表了中国科学院国家天文台赵刚研究员带领的国际团队的一项重要成果。研究团队率先在银晕恒星中发现了第一代超大质量恒星演化后坍缩形成的对不稳定超新星（pair-instability supernova, PISN）存在的化学证据。在此之前，理论研究曾预言这种特殊超新星的存在，但从未被观测发现。该成果证实这一超新星源自于一颗质量高达260倍太阳质量的第一代恒星，刷新了人们对第一代恒星质量分布的认知。
第一代恒星给宇宙带来第一缕曙光，是终结黑暗时代的起始点，主导着早期宇宙化学增丰过程和演化历史。理论预言第一代恒星的寿命极短，只存在于高红移的宇宙之中，因此直接观测到第一代恒星的难度极大。长期以来，银河系考古领域一直致力于通过贫金属星来研究第一代恒星，部分极贫金属星（金属含量低于太阳的百分之一）可能诞生于第一代恒星终结时形成的气体云，其化学丰度完整保留了第一代恒星演化产物的特征，从而使我们能够利用这些“活化石”揭示第一代恒星的演化历史。
理论研究表明第一代恒星的质量可以达到太阳质量的数百倍，但人们一直未能从观测上发现相关证据。通常发现的极贫金属星保留了核坍缩超新星（core-collapse supernova, CCSN）的核合成产物，但这些超新星的前身星普遍小于100倍太阳质量。对于质量介于140-260倍太阳质量的第一代恒星而言，其核心处产生的正负电子对会减弱恒星内部辐射压力，并导致恒星坍缩形成一种特殊的超新星，即PISN。与核坍缩超新星相比，PISN产物具有极为特殊的化学组成，在其演化后形成的气体云中诞生的第二代恒星会展现出极其罕见的化学丰度模式。
论文第一作者邢千帆博士介绍，研究团队结合郭守敬望远镜（LAMOST）低分辨率光谱和日本昴星团（Subaru）望远镜高分辨率光谱数据发现了一颗化学丰度极为特殊的恒星（LAMOST J1010+2358），它是具有目前已知最低的钠含量。该恒星的化学丰度还显示出了强烈的“奇偶效应”，即原子序数为奇数的元素含量远低于相邻的原子序数为偶数的元素含量。此外，该恒星基本不含锶、钡等中子俘获元素，几乎未受到中子俘获过程的影响。这些化学丰度特征无法通过核坍缩超新星理论模型解释，却与260倍太阳质量的PISN理论计算结果高度吻合（见图1）。这一发现首次从观测上证实了PISN的存在，并为第一代超大质量恒星（超过100倍太阳质量）形成和演化的观测研究指明了方向。同时，PISN的前身星质量大、寿命短，小于300万年，在其爆发后诞生的恒星极可能是迄今发现的最为古老的第二代恒星。
论文通讯作者赵刚研究员称，此项研究从观测上证实第一代恒星的质量可以达到太阳质量的数百倍，揭示了PISN在宇宙早期化学增丰过程中的贡献，对研究第一代恒星的初始质量函数意义重大，并将对元素起源、宇宙早期的恒星形成和星系化学演化等方面的研究产生深远影响。
国家天文台赵刚团队长期从事天体丰度的研究工作，建立了大规模贫金属星的高分辨率光谱观测样本，完成了对其化学丰度的系统性定量分析，为这一发现提供了坚实的基础。
哈佛大学前天文系主任阿维·勒布（Avi Loeb）称：“发现PISN的证据是贫金属星研究领域的圣杯之一。”
《自然》期刊审稿人评价该成果第一次为PISN与银晕恒星化学丰度之间的联系提供了决定性证据。未来我们期待能够利用LAMOST和中国空间站工程巡天望远镜发现更多化学丰度特殊的恒星，使我们可以通过对第一代恒星遗迹的分析，进一步确定恒星初始质量函数，加深对银河系演化历史的理解。
此项研究得到国家自然科学基金委基础科学中心项目、国家重点研发计划项目和中国科学院青年创新促进会等的资助，主要合作单位包括中国科学院云南天文台、日本国立天文台和澳大利亚莫纳什大学。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06028-1。
图1：化学丰度特殊恒星LAMOST J1010+2358与超新星模型的比较。红色圆点代表LAMOST J1010+2358的元素丰度，黑色实线分别表示前身星质量为10倍太阳质量的核坍缩超新星(a); 85倍太阳质量的核坍缩超新星(b); 260倍太阳质量的对不稳定超新星(c)。
图2：第一代超大质量恒星演化成为对不稳定超新星的艺术展示图。对不稳定超新星将富含多种元素的物质抛射到星际介质中，并以此形成下一代恒星。
2023-06-07 -
中国天眼FAST联合国际巨镜揭示快速射电暴的磁场反转北京时间5月12日，国际科学期刊《科学》发表了围绕中国天眼FAST发现的最新成果，中国科学院国家天文台领导的国际合作研究论文“一个重复快速射电暴周湍动环境中的磁场反转” ，揭示了快速射电暴可能的双星起源。“重复快速射电暴周围磁场的湍动成分可能像毛线团一样杂乱无章” ，论文的合作者云南大学杨元培教授解释道。该发现表明快速射电暴源周围的磁化环境存在剧烈演化，为揭示快速射电暴的起源和环境迈出了重要一步。未来，对于中国天眼发现的FRB 20190520B的持续监测有望进一步揭示快速射电暴的起源和环境。
北京时间5月12日，国际科学期刊《科学》发表了围绕中国天眼FAST发现的最新成果，中国科学院国家天文台领导的国际合作研究论文“一个重复快速射电暴周湍动环境中的磁场反转”，揭示了快速射电暴可能的双星起源。
快速射电暴（FRB）是在无线电波段宇宙中最剧烈的爆发现象，其物理起源未知，是天文学领域重大热点前沿之一，也是中国天眼FAST的核心科学目标之一，富含科学机遇。国家天文台李菂研究员（共同通讯作者）组织国际团队，利用美国绿岸望远镜和澳大利亚帕克斯望远镜对世界首例持续活跃快速射电暴FRB 20190520B进行了17个月的长期监测。FRB 20190520B由李菂研究员领导的“FAST多科学目标同时巡天”于2019年首次发现，已经催生了一系列重要成果，包括发表在《自然》和《科学》的论文，入选了2022年度“中国科学十大进展”。在此次全球国际合作监测中，西悉尼大学代实研究员（共同第一作者）利用澳大利亚帕克斯望远镜和西弗吉尼亚大学Anna-Thomas（共同通讯作者；共同第一作者）利用美国绿岸望远镜探测到FRB 20190520B的多次爆发。利用这些长期监测数据，之江实验室冯毅研究员（共同第一作者）等细致分析了爆发信号的偏振性质，发现其法拉第旋转量经历了两次正负值剧烈转变的过程，揭示了重复快速射电暴周边存在磁场反转。
这种以月为时间单位的极端反转，很可能由伴随快速射电暴的大质量天体造成。快速射电暴信号穿过大质量恒星星风甚至黑洞喷流造成的磁化等离子体环境，随着双星相互绕转发生信号磁特征的方向反转。 “重复快速射电暴周围磁场的湍动成分可能像毛线团一样杂乱无章”，论文的合作者云南大学杨元培教授解释道。该发现表明快速射电暴源周围的磁化环境存在剧烈演化，为揭示快速射电暴的起源和环境迈出了重要一步。未来，对于中国天眼发现的FRB 20190520B的持续监测有望进一步揭示快速射电暴的起源和环境。
2023-05-12 -
国家天文台召开第四届职代会暨工代会第二次全体会议4月12日，国家天文台第四届职工代表大会暨第四届工会会员代表大会第二次全体会议在台本部多功能厅召开，台领导班子成员，台务委员、总工程师，职工/工会会员代表，台工会、团委、妇委会、研究生会负责人，各管理支撑部门负责人。非职工/工会会员代表的分工会主席等70余人参加了会议。副台长、工会主席赵公博作为本次大会执行主席主持了大会。希望各位代表继续围绕全台改革发展、科技创新、职工权益、增强活力等方面，认真开展调查研究，听取职工群众呼声意见，做到敢提案、会提案、提好案，积极建言献策，为国家天文台发展做出新的更大贡献，引领全台广大职工团结奋进、努力开创改革创新发展新局面。大会在雄壮的国际歌声中圆满结束。
4月12日，国家天文台第四届职工代表大会暨第四届工会会员代表大会第二次全体会议在台本部多功能厅召开，台领导班子成员，台务委员、总工程师，职工/工会会员代表，台工会、团委、妇委会、研究生会负责人，各管理支撑部门负责人，非职工/工会会员代表的分工会主席等70余人参加了会议。副台长、工会主席赵公博作为本次大会执行主席主持了大会。
庄严的国歌后，大会正式开始。受常进台长委托，刘继峰副台长代表台领导班子以《深入贯彻落实党的二十大战略部署，不断推进国家天文台改革创新发展》为题，向大会报告国家天文台2022年度工作。2022年，全台广大科研人员、党员干部职工以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入学习宣传贯彻党的二十大精神，深入贯彻落实党中央、国务院和院党组重大决策部署，齐心协力，开拓奋进，聚焦天文领域国家战略科技力量主力军主责主业，积极承担重大科技任务，重大科学成果不断涌现，科研管理不断优化、效能不断提升，党的建设全面加强，各项工作都取得了新的变化、新的进展和新的面貌，迈上了新的台阶，呈现出了加快发展的良好态势。2023年，国家天文台将深入学习贯彻党的二十大精神，坚决落实党中央和院党组决策部署，按照“聚焦布局、重塑队伍、提升效能”工作思路，谋划、推进国家天文改革创新发展；加快推进“十四五”科技发展规划实施，建设和持续推进国家重点实验室重组工作，协同凝聚天文领域科研队伍、加强青年人才队伍建设，聚焦天文科学主责主业，瞄准天文前沿研究领域，抓好重大科技任务攻关，统筹发展和安全，主动担当、积极作为，为实现高水平科技自立自强、全面建设社会主义现代化国家作出应有贡献。
党委委员、工会副主席李伟代表工会委员会报告了国家天文台工会职代会2022年度工作；人事处处长吕品对国家天文台人事人才制度修订原则议案进行了说明；经费审查委员会主任苏彦报告了2022年度工会经费审查情况；提案工作委员会主任王菲鹿介绍了本次大会提案征集情况和上次大会提案落实情况。
大会对获得国家天文台2022年度先进分工会、优秀协会、优秀工会干部、工会积极分子的集体和个人进行了表彰；对获得2022年度“职代会优秀提案奖”、“职代会提案落实奖”、“最美摄影人”、“建言献策奖”四个特别奖的集体和个人进行了表彰。
与会代表分成四个小组，结合年度工作报告、工会职代会工作报告、本次会议议案和职工代表提案，围绕全台改革发展、科技创新、人才制度、职工权益、增强活力等方面开展了热烈讨论，对全台2022年取得的成绩感到振奋，对工会职代会2022年开展的工作给予了高度肯定。各组代表进行了大会汇报交流。
大会审议并表决通过了《国家天文台2022年度工作报告》《国家天文台人事人才制度修订原则》。
台长常进院士代表台领导班子讲话，对本次大会的圆满召开表示祝贺，对全台广大职工辛苦付出和取得的成绩表示感谢，充分肯定了全台职工的主人翁精神和职工代表履职尽责的责任意识，对分组讨论形成的建设性意见和建议进行了回应；希望各位代表继续围绕全台改革发展、科技创新、职工权益、增强活力等方面，认真开展调查研究，听取职工群众呼声意见，做到敢提案、会提案、提好案，积极建言献策，为国家天文台发展做出新的更大贡献，引领全台广大职工团结奋进、努力开创改革创新发展新局面，引领中国天文科技事业迈向国际一流。
大会在雄壮的国际歌声中圆满结束。
2023-04-13 -
中国空间站工程巡天望远镜首次科学年会在京举办3月27日至4月1日，中国空间站工程巡天望远镜（简称CSST ）首届科学年会在北京怀柔举行。来自中国载人航天工程、中国科学院、各高校等59个参会单位的600余名代表齐聚一堂，就CSST的科学任务、技术创新、数据处理和分析等方面进行了深入的探讨和交流。中国载人航天工程总师周建平院士、副总师邓一兵，载人航天工程空间科学首席专家顾逸东院士，中国科学院国家天文台台长常进院士，中国科学院重大科技任务局副局长谢小平，载人航天工程应用系统总师赵光恒、副总指挥王强等出席大会开幕式。
3月27日至4月1日，中国空间站工程巡天望远镜（简称CSST）首届科学年会在北京怀柔举行。来自中国载人航天工程、中国科学院、各高校等59个参会单位的600余名代表齐聚一堂，就CSST的科学任务、技术创新、数据处理和分析等方面进行了深入的探讨和交流。
中国载人航天工程总师周建平院士、副总师邓一兵，载人航天工程空间科学首席专家顾逸东院士，中国科学院国家天文台台长常进院士，中国科学院重大科技任务局副局长谢小平，载人航天工程应用系统总师赵光恒、副总指挥王强等出席大会开幕式，开幕式由国家天文台副台长刘继峰主持。
本次大会由两天报告会及三天分会讨论组成。内容涉及宇宙学、星系与活动星系核、银河系与近邻星系、恒星、太阳系和系外行星等方向，涵盖各种领域的研究成果。中国科学院院士陈建生、李惕碚、景益鹏和韩占文受邀出席大会并做了精彩的报告，充分展示了科学界对CSST的期待与重视。陈建生院士做了题为“中国空间站望远镜巡天的公众性与社会性”的专题报告，为今后CSST公众性与社会性的传播推广指明了方向。与会人员进行了深入交流和讨论，为下一步更加合理有效使用好望远镜，早出成果、多出成果、出好成果、出大成果做好各项准备。
CSST是中国空间站工程最重要的空间科学设施，是我国迄今为止规模最大、指标最先进的新一代旗舰级空间天文望远镜，也将是未来十年国际最重要的空间天文观测仪器之一，被称为“中国哈勃”，精度与哈勃望远镜相当，但视场可达到哈勃望远镜的300倍。其科学研究工作涉及到暗物质、暗能量、宇宙学、星系起源与演化、恒星、太阳系和系外行星等天文学领域的前沿热点方向和重大科学问题。
国家天文台台长常进院士致辞
会议为亮点成果报告颁奖
会议合影
2023-04-03 -
LAMOST发布光谱数据突破两千万 解读宇宙再升级2023年3月30日，中科院国家天文台对国内天文学家和国际合作者发布了LAMOST DR10 （ v1.0版本）数据集。该数据集包含光谱总数2229万余条，是目前国际上其它巡天望远镜发布光谱数之和的2.9倍。LAMOST成为世界上首个发布光谱数突破两千万的巡天项目。（ 1 ）天文学家利用LAMOST和欧空局盖亚卫星（ Gaia ）的巡天观测数据，获取了银河系迄今最为精确的25万恒星的年龄信息，从时间轴上清晰还原了银河系幼年和青少年时期的成长史，刷新了人们对银河系早期形成历史的认知。LAMOST第二期光谱巡天任务将于2023年6月结束，第三期光谱巡天计划于2023年9月开启。LAMOST将继续守望星空，记录和见证我国第一个天文重大科技基础设施的发展历程。
2023年3月30日，中科院国家天文台对国内天文学家和国际合作者发布了LAMOST DR10（v1.0版本）数据集。该数据集包含光谱总数2229万余条，是目前国际上其它巡天望远镜发布光谱数之和的2.9倍。LAMOST成为世界上首个发布光谱数突破两千万的巡天项目。
千万光谱再翻倍 十年居世界之最
此次发布的DR10数据集是LAMOST于2011年10月至2022年6月观测获取的光谱数据，其中包含5923个低分辨率观测天区，1951个中分辨率观测天区。发布的2229万条光谱数据包括1181万条低分辨率光谱，1048万条中分辨率光谱，中低分辨率光谱均突破千万。此外，DR10发布数据中还包括一个约961万组的恒星光谱参数星表。LAMOST发布光谱数和恒星参数星表数量，连续十年稳居国际第一。
具体的数据信息如下：
国家天文科学数据中心搭建了LAMOST DR10数据发布平台，科学用户可登录网站（http://www.lamost.org/dr10）进行数据查询和下载。
2009年，验收专家们在项目验收时曾指出LAMOST是中国科技领域自主创新的典范，它将使人类观测天体光谱的数目提高一个数量级至千万量级，使中国在该领域处于国际领先地位。2019年，LAMOST成为全球首个发布光谱总数超千万的巡天项目。四年时间，LAMOST获取的光谱数量再翻一倍。如今，LAMOST已经获取了两千万量级的光谱数据。在过去十年间，LAMOST开启并引领了国际大规模光谱巡天之路，成为国际上大型光学望远镜的经典之作。
左图为LAMOST DR10的低分辨率天区覆盖图，右图为DR10的中分辨率天区覆盖图（袁海龙绘制）
解读宇宙再升级 抢占科学制高点
LAMOST助力全球天文学家在银河系结构与形成演化、恒星物理的探究、特殊天体和致密天体的搜寻等方面均取得了一批刷新纪录、提高量级的重大突破性成果。
截止目前，来自中国、美国、德国、比利时、丹麦等国家和地区的194所科研机构和大学的1385位用户正在利用LAMOST数据开展研究工作，已发表高质量论文1200余篇，引用13000余次。近两年的科研成果呈现出井喷式增长态势，LAMOST年均发表论文数超过200篇，其中国外天文学家发表的科学论文占40%以上，彰显了LAMOST数据的国际影响力。LAMOST的科学产出已步入国际大型（6-10米）天文望远镜的先进行列。
（一）绘制银河的时空“画像”
LAMOST两千万量级的光谱数据构筑了“数字银河系”的根基，这对于绘制银河系的时空“画像”具有不可替代的科学意义。从“身高体重”到“样貌身材”再到“成长历史”，LAMOST助力天文学家多维度刻画银河系全貌。（1）天文学家利用LAMOST和欧空局盖亚卫星（Gaia）的巡天观测数据，获取了银河系迄今最为精确的25万恒星的年龄信息，从时间轴上清晰还原了银河系幼年和青少年时期的成长史，刷新了人们对银河系早期形成历史的认知。（2）天文学家精确测量出银河系质量约为5500亿倍太阳质量，相比国际其它团队测量的平均值（约1万亿倍太阳质量）缩小了近一半，精度提高了近一倍。（3）天文学家揭示了反银心方向上的子结构起源于银河系外盘，结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。研究还发现银河系子结构可延伸至距离银心9.78万光年处，佐证了LAMOST发现银河系尺寸从“二环”扩建到“五环”的结论。
（二）破解恒星世界的谜团
恒星是研究天体物理最重要的探针，近年来，LAMOST在恒星物理的领域同样大放异彩。（1）天文学家首次观测到天体物理学中一个非常重要的基础理论——“恒星初始质量函数”，随着银河系演化历史和环境发生了显著变化。该发现挑战了恒星初始质量分布规律在宇宙各处都不变的经典理论。（2）国际团队在银河系内发现了一个目前宇宙中金属元素含量最低的球状星团遗迹，其中获取的7颗有光谱的成员星中，包含了一颗LAMOST观测的恒星，其金属元素含量约为太阳的1/2500，挑战了传统认知中球状星团的金属含量下限。
（三）推动“黑洞猎手计划”新发现
2019年，天文学家利用LAMOST巡天优势发现了一颗恒星级黑洞。近年来，LAMOST黑洞猎手计划取得多项新进展：（1）天文学家在距离地球约1037光年处发现了一颗宁静态中子星。（2）以色列天文学家用同样的方法也发现了一个包含宁静态中子星的双星系统。（3）天文学家发现了一个包含极低质量白矮星和致密天体的双星系统等。截止目前，LAMOST黑洞猎手计划已陆续发现了10余个包含致密天体候选体的双星系统。该系列工作为搜寻难以探测的宁静态中子星、黑洞等致密天体起到了实质性推动作用，为进一步研究致密天体的性质和形成理论奠定了基础。
（四）搜寻星海里的罕见“明星”
宇宙中各种各样的稀有天体如同星海中奇特又罕见的“明星”。搜寻宇宙中的稀有天体是非常有价值的工作。近年来，LAMOST发现的一批批稀有天体不断亮相。（1）天文学家一次性发现了九颗罕见的超富锂矮星，其中一颗的锂元素含量达到太阳的31倍，刷新了此类恒星的锂元素含量纪录。（2）天文学家发现了人类已知的锂元素含量最高的富锂巨星。（3）天文学家揭示富锂巨星的真身是红团簇星。（4）天文学家揭秘类太阳恒星氦闪后普遍可以产生锂元素。（5）天文学家发现了734颗极冷矮星，这是目前最大的极冷矮星样本。该发现展示了LAMOST在暗端的观测能力，证实了大口径光谱巡天望远镜研究极冷矮星的可能性。（6）天文学家构建了目前最大的、具有高度一致性的高分辨极贫金属星样本，对研究银河系形成和演化历史具有重要价值。（7）天文学家一次性发现591颗高速星，其中43颗是超高速星。这是历史上一次性捕获高速星最多的研究工作，将人类历时15年使用多个望远镜发现的高速星总量翻倍。
（五）捕获遥远宇宙的信息
天文学家利用LAMOST在捕获遥远宇宙信息方面也取得了一些重要进展：（1）类星体是宇宙中最明亮的持续发光天体，是研究遥远宇宙的重要探针。LAMOST证认的类星体总数达到56,176个，其中24,127个是LAMOST首次发现的。这使得LAMOST成为目前世界上发现类星体数目第二多的巡天项目。（2）天文学家发现了1547个致密星系，其中1417个为最新发现，包括大量绿豌豆星系、蓝莓星系及紫葡萄星系。这些星系中距离地球最远的达到90亿光年左右。这是迄今一次性发现致密星系数量最多的研究工作，为了解早期宇宙星系的形成与演化提供了新的视角。
展 望
2023年初，LAMOST DR8光谱数据库已与美国斯隆数字巡天项目（SDSS）的 CasJobs数据系统完成了融合，这是继法国斯特拉斯堡天文数据中心（CDS）VizieR系统、欧洲空间局ESASky平台、德国虚拟天文台（GAVO）后，LAMOST光谱数据库又一次与国际顶级科学数据平台的合作，此举将显著拓宽LAMOST数据使用的深度和广度，进一步提升LAMOST的国际地位和影响力。
日升月恒，昭昭之宇。LAMOST第二期光谱巡天任务将于2023年6月结束，第三期光谱巡天计划于2023年9月开启。新征程，新目标，奋楫再出发。LAMOST将继续守望星空，记录和见证我国第一个天文重大科技基础设施的发展历程。
2023-03-30 -
中国天眼FAST观测活跃重复快速射电暴系列研究成果入选2022年度中国科学十大进展2023年3月17日，科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布了2022年度中国科学十大进展， “ FAST精细刻画活跃重复快速射电暴”入选。FAST快速射电暴优先和重大项目科学研究团队，利用FAST监测另一活跃重复暴FRB20201124A ，获得了迄今为止最大的FRB偏振样本，并首次探测到FRB局域环境的磁场变化，发现了频率依赖的偏振振荡现象。针对FRB190520B 、 FRB20201124A为代表的活跃重复暴，李菂领导的团队，组织FAST和美国绿岸望远镜GBT的协同观测，揭示了描述FRB周边环境的单一参数即“ RM弥散” ，首次提出了重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制。
2023年3月17日，科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）发布了2022年度中国科学十大进展，“FAST精细刻画活跃重复快速射电暴”入选。系列工作通过观测活跃重复暴探究快速射电暴的机制，由中国科学院国家天文台、北京大学、之江实验室、中国科学院上海天文台相关科研团队完成。
快速射电暴（FRB）是宇宙无线电波段最剧烈的爆发现象，起源未知，是天文领域重大热点前沿之一。中国科学院国家天文台李菂领导团队，利用FAST发现了世界首例持续活跃的快速射电暴FRB190520B，其环境电子密度远超其它源、为已知最大，FRB190520B的持续活跃有效推进了FRB多波段研究，成为深度刻画重复FRB现象的重要进展。FAST快速射电暴优先和重大项目科学研究团队，利用FAST监测另一活跃重复暴FRB20201124A，获得了迄今为止最大的FRB偏振样本，并首次探测到FRB局域环境的磁场变化，发现了频率依赖的偏振振荡现象。针对FRB190520B、FRB20201124A为代表的活跃重复暴，李菂领导的团队，组织FAST和美国绿岸望远镜GBT的协同观测，揭示了描述FRB周边环境的单一参数即“RM弥散”，首次提出了重复快速射电暴偏振频率演化的统一机制。上述系列工作精细刻画了重复快速射电暴及其环境，为揭示其起源奠定观测基础。
“中国科学十大进展”旨在宣传我国重大基础研究科学进展，遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。终选邀请中国科学院院士、中国工程院院士、国家重点实验室主任、国家重点研发计划有关重点专项总体专家组成员和项目负责人、原973计划顾问组和咨询组专家及项目首席科学家等知名专家学者对候选科学进展进行网上投票，得票数排名前10位的最终当选。
2023-03-17