“中国航天科普大使”苟利军领衔盘点 | 2021世界天文学10大进展（下）

以下文章来源于中国国家天文 ，作者苟利军 邓舒夏

中国国家天文.

《中国国家天文》杂志官方微信，国家天文台主办，特邀顾问李政道。本刊着力于天文人文结合，涉及天文学、空间科学及航天、地理、历史、哲学等。为美国著名天文杂志《Sky&Telescope》中国独家版权合作者，内容权威，图片精美。欢迎订阅。

今天是太空与您相伴的【第1368期 】

2021年虽然艰难，但是人们探索太空和宇宙的热情和雄心依旧。放眼全世界，众多天文进展让人激动，在此我们回顾了2021年间的诸多进展——

●所有火星任务获成功，中国深空探测展宏图●“嫦娥五号”革新月球认知，“玉兔二号”不断创造历史●韦布望远镜终将升空，中国太阳卫星首发成功●中国空间站始建设，私人空间站未来可期待●FAST探测能力继续提升，新发现不断让人惊喜●郭守敬望远镜巡天数据领先，新的冷湖光学台址受追捧●行星探测日新月异，打开人类认知新世界

●黑洞研究更深入，新旧X射线望远镜可期

●引力波最新列表释放，霍金黑洞定理再验证

●高能粒子遍布宇宙，多信使探测器显威力

7/ 行星探测日新月异，

打开人类认知新世界

自1995年发现第一颗类太阳周围的系外行星起，人类了就开启了探索系外行星的序幕。随着2008年开普勒望远镜的发射以及2018年凌星系外行星巡天卫星（TESS）的发射，人类发现系外行星的数目更是突飞猛进。截至2021年12月18日，已经确认系外行星4884颗，还有7958颗候选体等待确认。与此同时，随着探测能力的提升，我们不仅探测到了临近区域很多新奇的系外行星，之前诸多理论预测正在被逐步验证，而且还看到了银河系外的首颗系外行星。

2018年发射的凌星系外行星巡天卫星（TESS）工作想象图。版权／NASA

2021年12月发表在《科学》杂志上的一篇文章指出，科学家们首先利用TESS的数据发现了一颗超短周期的系外行星GJ 367b，它只需7.7小时就完成一次轨道运行。GJ 367b正在围绕一颗距离我们仅31光年的红矮星GJ 367（直径约是太阳的一半）转动。

发现一颗遥远的类木行星绕着一颗白矮星运动，让我们看到了我们太阳系的遥远未来。版权／Keck Observatory/Adam Makarenko

与开普勒卫星的搜寻方法类似，TESS也是利用“凌星法”来寻找行星的。当绕转的行星从恒星前边经过时，行星的遮挡效应会造成恒星观测亮度发生微小下降。科学家在TESS对红矮星GJ 367的观测中就发现了这种下降，并通过下降比例推断出它相对于主星的大小。科研人员首先证实这个信号是由一颗行星的绕转引起的，之后借助安装在智利欧洲南方天文台3.6米望远镜上的高精度径向速度行星搜索（HARPS）光谱仪，对这颗行星进行了光谱观测。结合各种观测结果，科学家们最终发现，GJ 367b是一个岩石世界，大小约为地球的70%，质量约为地球的55%，是已知质量最小的系外行星之一。天文学家确定了GJ 367b的密度高于地球，从而推断这颗行星可能由奇怪的富含铁的材料构成。关于它的起源，科研人员猜测，它可能是一颗更大行星的残余，其大部分质量被恒星辐射或巨大撞击剥离。无论如何，关于这颗行星的发现又为我们的认知世界增添了一个与众不同的元素。

GJ 367b大小和火星差不多，但是性质和水星差不多。版权／NASA

凌星法通常只应用于光学波段的探测，而且也仅限于银河系内的临近区域，因为在星系距离尺度上，寻找渺小且信号微弱的行星是极其困难的。不过，2021年10月份发表在《自然》杂志上的一项研究表明，这种方法可以被用于其它更高能波段来寻找更远的行星。哈佛史密松天体物理中心的研究团队将凌星法拓展到X射线波段，从而发现了银河系外的第一个行星。

区别于通常的恒星系统，这个系统是由致密天体（中子星或者黑洞）和普通恒星组成的双星系统。当致密天体吞噬伴星物质，会发出强大的X射线信号，由于X射线发射区域的横截面面积非常小，因此围绕致密星运动的行星经过X射线发射区前，能够遮挡大部分甚至全部X射线源，产生类似于光学波段的凌星现象。研究人员使用钱德拉X射线天文台的数据，对三个潜在的星系进行了凌星现象搜寻，最终在旋涡星系M51中发现了候选源。这个行星候选体位于M51-ULS-1双星系统中，距离地球2800万光年，围绕着一个黑洞或中子星旋转。

左图：M51星系在X射线波段和光学波段图像的叠加图。右图：艺术家对M51-ULS-1系统的想象图，该系统由中子星或黑洞正从伴星上吸积物质，吸积盘产生X射线，而行星从这个致密物体前经过时会遮挡产生的X射线，从而使X射线流量降低。版权／NASA

科学家观测到这个双星系统中发生了持续约三小时的凌日现象，期间X射线强度几乎降为零。通过模拟各种可能原因产生的光变曲线，研究团队排除了气体和尘埃云构成的吸积盘造成光源遮挡的可能性，由于X射线源物理性质发生变化而产生光变，科学家认为这次X射线强度降低的事件是行星大小的天体过境造成的，而非气体云团的遮挡所导致。但由于轨道周期较长并且存在不确定性，我们需要几十年的时间才能再次观测到凌日现象，从而确认这次现象的来源是一颗行星。遗憾的是，因为周期不是很确定，所以也暂时无法预测下次观测时间。在未来，研究团队将继续利用XMM牛顿望远镜（XMMNewton）、钱德拉等望远镜的存储数据库，搜寻更多银河系外的行星迹象。

中子星和黑洞是大质量恒星的内核在聚核停止后，经历内核坍缩和外壳层的向外抛射而形成的，所以行星能够存在于中子星或者黑洞周围也让人好奇。对于致密星周围存在行星的实例，之前已经发现过，比如1992年人类第一次确认发现的两个系外行星正是位于脉冲星PSR B1257+12周围，而脉冲星就是能够产生射电脉冲辐射的中子星。

中子星周围能够存在行星，科学家也预测到产生自小质量恒星的白矮星周围也可以存在行星。《自然》杂志10月份发表了一篇天文学论文，描述了一颗大约为木星质量的气态巨行星，在沿一个宽广轨道围绕银河系内的一颗白矮星转动。此前的理论模型表明，类似木星大小和轨道的行星，应该可以从其恒星变为白矮星的巨星阶段幸存，但在此之前，科学家从未观察到这样的行星。

针对之前引力透镜方法探测到的行星MOA2010BLG477Lb，澳大利亚塔斯马尼亚大学的天文学家们利用凯克望远镜对此源进行了深度观测，发现这颗行星距离中心恒星仅约2.8个天文单位，而之前通常认为，围绕白矮星的气态巨行星会移动至5到6个天文单位距离的轨道上。与此同时，研究人员还确认，该行星与其主恒星是同时形成的，而且是在恒星核心停止燃烧氢之后幸存下来的。这些发现为之前的诸多理论提供了证据，表明行星的确可以从主恒星演化的巨星阶段幸存下来，并支持了一种理论预测：超过半数白矮星有类似的行星相伴。

银河系里绝大多数恒星都是小质量恒星，它们最终都会演化成白矮星。白矮星及其气态巨行星的发现，不但能够帮助我们揭示一个恒星系统的历史，还让我们看到太阳系遥远的未来。

自1995年发现第一颗类太阳周围的系外行星起，人类了就开启了探索系外行星的序幕。随着2008年开普勒望远镜的发射以及2018年凌星系外行星巡天卫星（TESS）的发射，人类发现系外行星的数目更是突飞猛进。截至2021年12月18日，已经确认系外行星4884颗，还有7958颗候选体等待确认。与此同时，随着探测能力的提升，我们不仅探测到了临近区域很多新奇的系外行星，之前诸多理论预测正在被逐步验证，而且还看到了银河系外的首颗系外行星。

自1995年发现第一颗类太阳周围的系外行星起，人类了就开启了探索系外行星的序幕。随着2008年开普勒望远镜的发射以及2018年凌星系外行星巡天卫星（TESS）的发射，人类发现系外行星的数目更是突飞猛进。截至2021年12月18日，已经确认系外行星4884颗，还有7958颗候选体等待确认。与此同时，随着探测能力的提升，我们不仅探测到了临近区域很多新奇的系外行星，之前诸多理论预测正在被逐步验证，而且还看到了银河系外的首颗系外行星。

8/ 黑洞研究更深入，

新旧X射线望远镜可期

黑洞的性质极为简单，只需要质量和自转速度就可以完整地描述它，而精确测量也是天文学家深入研究黑洞的基石。2021年2月，来自澳大利亚、美国和中国的国际团队在《科学》杂志上联合发表了一篇对恒星级黑洞天鹅座X-1（CygnusX-1）的距离、质量和自旋进行最为精确测量的文章。结果显示，CygnusX-1是唯一一个黑洞质量超过20倍太阳质量，且拥有极端自旋的X射线双星系统。

天鹅座X-1于1964年首次被美国的探空火箭Aerobee发现，是一个由黑洞和蓝巨星伴星组成的X射线双星系统，这颗位于双星系统中的黑洞也是第一颗被探测到的恒星量级黑洞。研究团队基于三角视差方法，利用甚长基线射电望远镜阵（VLBA）的数据对CygnusX-1的距离进行了重新测定，得到的最新距离为7240光年，并通过对光学波段伴星的光变曲线和视向速度曲线拟合，得到其黑洞质量为21倍的太阳质量。

艺术家想象的天鹅座X-1系统，新测量的参数使得此黑洞成为最重并且转动最快的X射线系统。版权／ICRAR

此外，中国科学院国家天文台的研究人员基于最新测量的距离和质量参数，对钱德拉天文台的X射线数据进行分析，利用连续谱拟合方法，测量得到了一个以至少95%的光速旋转的极端克尔黑洞。此次精确测量能够帮助天文学家对于恒星演化途径做出更好的限制。

黑洞的最小质量是多少，和中子星之间是否存在着一定的质量间隙（mass gap），这是天文学家一直以来关心的问题。2021年4月，英国《皇家天文学会月刊》发表了来自美国俄亥俄州立大学（OSU）的天文学家寻找到一个最小黑洞的最新结果，黑洞质量为3倍太阳质量，这个被称为“独角兽”的黑洞也是迄今为止发现的距离地球最近的黑洞。获名独角兽，一方面由于它是在麒麟座（又称独角兽座）被发现的，另外一方面也是因为它的独一无二。该黑洞距离地球约1500光年，处于一个双星系统中。

这个小质量黑洞是研究人员在分析其伴星红巨星的数据时偶然找到的，他们发现这颗红巨星似乎还受到周围某种不可见天体的拉扯。通过对伴星红巨星的速度、轨道等方面进行研究，科学家们推断，红巨星周围可能存在一个质量约为3倍太阳质量的黑洞，这一黑洞质量刚好位于黑洞和中子星之间的质量间隙。质量间隙是现有被探测到的黑洞群体质量分布的缺失，主要集中为2.5-5倍的太阳质量之间的小质量黑洞。期待未来会发现更多类似处于质量分布间隙当中的黑洞，这对于我们理解恒星演化有很大的帮助。

2019年4月10日，事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）合作组织发布了第一张黑洞照片，这是人类科技史上的大事件。历经两年的数据处理，2021年3月24日，该合作组织在《自然·天文学》杂志上又发布了首张黑洞偏振照片的研究成果。这标志着天文学家首次成功探测到了黑洞的外部区域，并首次在黑洞边缘探测到了电磁波的偏振信息。

偏振光中M87超大质量黑洞的图像。这些线标志着极化的方向，这与黑洞阴影周围的磁场有关。版权／EHT合作组织

在上一次发布的黑洞照片基础上，天文学家利用广义相对论磁流体力学（GRMHD）对黑洞周围的磁场形态进行了数值模拟，经过两年数据处理及后期的艺术加工，才有了如今看到的位于5500万光年之外的M87星系中心超大质量黑洞的高清偏振照片。与之前的照片相比，此次发布的照片涵盖了更多细节，照片上清晰可辨的“旋涡烟花”状纹路代表了黑洞阴影周围的辐射极化的方向。这标志着人类第一次触及黑洞视界面附近的极端磁场，这一研究将有助于科学家更好地理解黑洞周围的极端磁场如何与物质之间相互作用，以及相对论性喷流的产生等相关问题。

虽然真实的黑洞照片已经发布，但是电影《星际穿越》中的黑洞影像依旧让人记忆犹新，黑洞后面的吸积盘的辐射在黑洞上下形成两个半圆环，让人震撼，这是因为黑洞造成了时空扭曲，光线也被弯曲了。就在2021年7月，《自然》杂志称科学家首次探测到了来自黑洞后面的辐射。

这是一个质量为1000万倍太阳质量的超大质量黑洞，位于距离我们约有八亿光年的赛弗特Ⅰ型星系（I Zwicky 1，I Zw1）的中心。美国斯坦福大学的研究人员使用核分光望远镜阵（NuSTAR）和XMM-Newton望远镜，探测到了来自于中心超大质量黑洞的X射线耀发。在明亮的主耀发消失之后，他们还发现了一系列更小的耀发，这些耀发被认为是来自黑洞背后的吸积盘，这一发现也验证了爱因斯坦广义相对论中关于极端引力场下光线行为的预言。

中国的硬X射线调制望远镜（HXMT，又称慧眼）于2017年6月发射，到目前为止，已经做出了不少重要发现，包括双子星电磁对应体的观测等，2021年也不例外。2021年2月，慧眼卫星团队在《自然·天文学》杂志发表了首个与快速射电暴FRB 200428相关联的X射线暴的研究成果，确认其二者的起源均来自于银河系内的磁星SGR J1935+2154。SGR J1935+2154是人类历史上首个认证的快速射电暴起源天体，同时FRB 200428也是首个起源于银河系内的快速射电暴。快速射电暴的产生机制依旧是天文学当中的疑难问题，这一发现有助于更好理解快速射电暴的产生与辐射机制。

慧眼卫星发现了第一个与快速射电爆发相关的X射线爆发，并确认它来自软伽马重复暴。版权／中科院高能物理研究所

尽管X射线辐射的探测已经有了众多望远镜，然而对于X射线辐射的偏振探测几乎还是一片空白。就在2021年12月9日，美国航天局和意大利航天局利用猎鹰9火箭在肯尼迪航天中心联合成功发射了第一个专门用于X射线偏振测量的探测器——X射线偏振成像探测器（Imaging X-ray Polarimetry Explorer，IXPE）。

IXPE将扩展我们对于X射线宇宙的认识，它能够探索中子星和黑洞等物体附近的极端物理条件下如何产生X射线辐射，从而打开认知的新维度。版权／NASA

探测器的工作轨道距离地面540千米。发射33分钟后，探测器达到预定轨道与发射火箭分离，太阳能板开始供电工作。发射大约40分钟，地面的控制中心收到了来自卫星的首批数据，表明一切工作正常。因为X射线卫星的焦距过长，达到了4米，很难直接放入到火箭的整流罩中，探测器需要先折叠起来，进入到太空当中再伸开，类似于NuSTAR卫星的发射方式。因为X射线镜面的有效面积通常都很小，所以这个探测器采用了三组同样的望远镜，以此来提升它的探测能力。

这项耗时两年、耗资2.14亿美元的小型任务将研究宇宙中的一些高能现象（黑洞、中子星、脉冲星、超新星遗迹、磁星、类星体和活动星系核），帮助天文学家绘制它们周围的磁场图形。研究X射线的偏振状态，也可以让科学家们了解这些物体的物理特性，并增强对它们产生高能辐射环境的理解。

9/ 引力波最新列表释放，

霍金黑洞定理再验证

从广义相对论在1916年第一次预测引力波的存在，到2015年9月14日的第一次直接探测到引力波，人类一直等待了一百年。引力波也为人类打开了一扇探测宇宙的新窗口。而作为引力波探测的主要设备：美国的引力波激光干涉天文台，从2015年9月12日起，已经进行了3次观测运行（第三次分为a/b两个阶段）。因为疫情影响，最近一次的运行还要追溯到2020年的3月27日。在过去的2021年，引力波探测并没有新的观测，主要进展表现在两个方面：1、引力波运行所有列表的释放；2、对之前数据的深度挖掘，确认了中子星和黑洞合并事件以及验证了黑洞面积不减定律。

电磁波和引力波探测到的黑洞和中子星对比图（引力波数据一直到最新的O3）。版权／LIGO-Virgo / Aaron Geller / Northwestern University

2021年11月8日，引力波观测LIGO-VirgoKAGRA合作组织发布了最新一期引力波事件列表，整个列表包含了运行以来发现的所有90次引力波事件，相较2020年10月发布的列表，此次增加了第三次运行的第二阶段所发现的35次引力波事件，时间从2019年11月1日到2020年3月27日。这35例引力波事件中，其中32个极有可能是双黑洞合并所产生，从而使得黑洞并合产生的引力波总数达到83次，占总数的92.2%。这个列表也成为科学家们研究引力波事件最为重要的一个来源。

在此次释放的列表中，有两例黑洞中子星合并事件，这是首次确认此类合并事件。这两例事件分别为GW200105和GW200115，GW200105被LIGO利文斯顿和Virgo观测到，但遗憾的是，Virgo探测到的信噪比较低，LIGO汉福德在此期间没有运行。这次事件中并合双星的质量分别为8.9M⊙和1.9M⊙，这个引力波源的距离为280兆秒差距（Mpc），相当于9.1亿光年。第二起事件GW200115同时被LIGO和Virgo所有的三个探测器观测到，其中主星和伴星的质量分别为5.7M⊙和1.5M⊙，距离为300Mpc，即为9.8亿光年。不过遗憾的是，在两次事件中均没有探测到电磁信号，说明中子星在被黑洞潮汐瓦解之前就已经掉入到黑洞当中去了。相应的成果发表在2021年7月的《天体物理学杂志快报》上。

黑洞-中子星合并的艺术家想象图。版权／OzGrav/ Carl Knox /Swinburne University

值得一提的是，在第三次观测运行的第一阶段（O3a阶段）探测到两例中子星-黑洞并合疑似事件，分别是GW190426和GW190814。

说到黑洞，一个非常知名的定律就是黑洞面积不减定理，它是指黑洞的表面积（视界面，event horizon）不可能随时间变小，是霍金在1971年根据广义相对论推导而出。后来美国理论物理学家雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）在黑洞面积定理基础上提出黑洞熵概念，即黑洞表面积与它的熵成正比。随着黑洞吞噬更多的物质，它的质量和表面积都会增加。尽管黑洞随着尺寸增长，它的转动速度也会加快，从而减少了它的表面积，不过黑洞面积定理认为，黑洞质量增加的表面积永远大于自旋引起减少的表面积。

来自麻省理工学院的研究团队在《物理评论快报》上发布了他们的研究成果。为了验证这一理论，他们仔细分析了第一例引力波事件GW150914，它是13亿年前两个黑洞合并成一个更大质量黑洞的引力波事件。合并前，两个质量分别为29M⊙和36M⊙，而合并后的黑洞为62M⊙。

为了更好地理解引力波事件GW200115中黑洞与中子星的合并场景，科学家通过计算机创建模拟动画（视频截图）。版权／APOD

计算结果得出，2个黑洞合并前的总面积约23.5万平方千米，而黑洞合并后的表面积则增加到36.7万平方千米。新产生的黑洞表面积大于最初两个黑洞的表面积总和，以压倒性的数据验证了霍金黑洞面积定理。

10/ 高能粒子遍布宇宙，

多信使探测器显威力

星际空间中充满了以近光速运动的质子和其它原子核，被称为宇宙线（cosmic ray）的粒子是一个多世纪前由物理学家维克多·赫斯（Victor Hess）首次发现的。现代地面天文台发现，宇宙线的能量可以超过1拍电子伏（1PeV，1000万亿电子伏）。能将粒子加速到具有如此巨大能量的天体物理加速器被称为PeVatron（拍电子伏特宇宙线加速器）。

目前为止，PeVatron到底是什么、银河系中又有多少PeVatron，都没有明确答案。要找到它们面临着一个巨大挑战，那就是宇宙线本质上是带电粒子，它们的运动轨迹会被星际磁场改变，因此要想确定宇宙线的源头是不太可能的。然而，有一种解决方案就是追踪伽马射线（γ-ray）的路径。

宇宙线与星际物质（如分子云）碰撞时，或与靠近加速器的星际磁场相互作用时，都会产生伽马射线。这些伽马射线的能量通常为其前身宇宙线的1/10左右，并且不受磁场影响沿直线运动，直到被可能的观测器发现。因此，发现能发射能量超过0.1PeV伽马射线的位置是该区域存在PeVatron的强力证据。

空中俯视“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）探测器。版权／中科院高能物理研究所

2021年5月17日，国家重大科技基础设施高海拔宇宙线观测站（LHAASO）在《自然》杂志发布了最新成果。它在银河系内发现了12个超高能宇宙加速器，这几乎是迄今已发现PeVatron候选体数量的两倍。LHAASO记录到能量达1.4PeV的伽马光子，这是人类观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了“超高能伽马天文学”时代。

LHAASO是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施，位于四川稻城县海拔4410米的海子山，占地面积约1.36平方千米。建成之后，它将形成一个由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的一平方千米地面簇射粒子阵列（KM2A）、78000平方米水切伦科夫探测器、18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。此次研究成果仅仅利用了1/2平方千米阵列不到一年的观测数据。未来，LHAASO的完工以及更多数据的获得，将进一步提高观测灵敏度，将会为PeVatron候选体产生的超高能伽马射线的发现提供更多信心。

LHAASO的核心科学目标是：探索高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化和高能天体活动，并寻找暗物质；广泛搜索宇宙中尤其是银河系内部的伽马射线源，精确测量它们从低于1TeV（1万亿电子伏）到超过1PeV的宽广能量范围内的能谱；测量更高能量的弥散宇宙线的成分与能谱，揭示宇宙线加速和传播的规律，探索新物理前沿。

2021年3月，来自中国和日本的国际团队利用西藏羊八井ASγ实验阵列，首次发现了由距离地球约2600光年的超新星遗迹SNR G106.3+2.7辐射出的超过0.1PeV的伽马射线，预示着这个超新星遗迹也是一个PeVatron候选体。相关研究发表在《自然·天文学》杂志上。

就在LHAASO发布PeVatron候选体后，2021年7月9日，《科学》杂志上发布了准确测量蟹状星云在超高能段（0.3～1.1PeV）亮度的成果。

蟹状星云产生于公元1054年一次明亮的超新星爆发，当时中国、印度、阿拉伯和日本天文学家都记录了这一天文现象。它是一个由脉冲星旋转提供能量的伽玛射线明亮源，其低至射电波段、高至伽马波段的光谱都已被大量观测，在多个波段被作为标准烛光，即测量其它天体辐射强度的标尺。不过由于之前的探测能力有限，此前在300TeV以上的谱段并无准确测量。对于蟹状星云高能能谱的发布再一次展现了LHAASO强大探测能力。

除了利用伽玛光子研究宇宙射线之外，中微子也是另外一种非常重要的方式。世界上最大的中微子探测天文台之一的冰立方中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory），就是过去十年中负责许多重要高能中微子研究的设施。

南极冰立方中微子天文台示意图。版权／IceCube

2016年12月6日，一粒名为电子反中微子的高能粒子从太空携带6.3PeV的能量，以接近光速射向地球，在南极冰盖深处与一粒电子碰撞并产生共振，生成了一个新粒子，随后迅速衰变为次级粒子。建立在南极冰川下的冰立方成功捕获了这一事件。2021年3月的《自然》杂志发表了对冰立方中微子天文台团队于2016年探测结果的深度分析，确认冰立方捕捉到了一起格拉肖共振（Glashow resonance）事件。

这个共振现象是物理学家谢尔顿·格拉肖（Sheldon Glashow）在1960年提出来的，共振的过程中会产生新的粒子：W-玻色子。不过限于以往探测器的灵敏度，一直没有被观测到。这一探测成功为中微子天文学打开了崭新篇章，标志着科学家开始区分中微子和反中微子的差异，也标志着基础物理研究能力的提升。

“悟空”号暗物质粒子探测卫星在轨示意图。版权／中科院紫金山天文台

2021年12月17日是暗物质粒子探测器（Dark Matter Particle Explorer，DAMPE，又名悟空）成功发射6周年的日子，这是我国发射的首颗专用于空间高能粒子观测卫星。它具备宽的探测能段和优秀的电荷分辨能力，主要科学目标是间接探测暗物质粒子，从太空当中研究宇宙射线物理。

“悟空”曾在2019年发布质子宇宙线40GeV-100TeV能段的精确能谱，并以高置信度在约1.4TeV处观测到能谱的拐折。2021年5月，“悟空”再次取得重大成果，相应的结果发表在《物理评论快报》杂志上。基于卫星前四年半的在轨观测数据，“悟空”公布了宇宙线氦核70GeV至80TeV能段的精确能谱，并发现氦核能谱在约34TeV处出现拐折结构。氦核能谱的整体表现和质子能谱体现非常类似，二者能谱均出现拐折结构，拐折的位置近似正比于其电荷，这预示着二者可能存在共同的起源。“悟空”探测器自运行以来状态良好，期待它在未来做出更大的突破。

—— 本文节选自《中国国家天文》2021年12月号

作者简介 /

苟利军，中国科学院国家天文台研究员，中国科学院大学天文学教授。《中国国家天文》杂志执行总编，北京天文学会副理事长。主要研究兴趣为高能天体物理。曾获得中国国家优秀科普图书奖、国家图书馆文津奖以及全国优秀科普微视频一等奖等奖项。2020年12月11日，苟利军被授予“中国航天科普大使”荣誉。

邓舒夏，《中国国家天文》特邀编辑，前《第一财经周刊》记者，科普作者。

来源 | 我们的太空（ID：ourspace0424）

原标题：《“中国航天科普大使”苟利军领衔盘点 | 2021世界天文学10大进展（下）》

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