紫金山天文台

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钿农
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1 . 台长 : 杨戟地址 : 江苏省南京市北京西路 2 号邮政编码 : 联系电话 : 图文传真 : 电子信箱 :pmoo@pmo.ac.cn 网址 : 中国科学院紫金山天文台 ( 以下简称紫台 ) 成立于 1950 年 5 月 20 日前身是 1928 年 2 月成立的国立中央研究院天文研究所紫台是我国创建的第一个现代天文学研究机构, 被誉为中国现代天文学的摇篮党和国家领导人毛泽东朱德邓小平江泽民和胡锦涛等都曾到紫台视察. 紫台是以天体物理和天体力学为主要研究方向的研究所,1999 年 3 月首批成为中国科学院知识创新工程试点单位之一依据十三五发展规划和创新 2020 组织实施方案, 紫台总体发展目标是 : 到 2020 年, 紫台进入国际天文研究机构的先进行列, 成为满足国家特定需求的核心机构之一近期, 紫台将努力建成国际先进或国内领先的以暗物质粒子探测为核心的空间天文探测研究基地 ; 以太赫兹探测技术为支撑, 面向天文学重大科学问题的南极天文和射电天文研究基地 ; 以人造天体动力学和探测技术为支撑, 面向国家 1

2 战略需求的空间目标和碎片观测研究中心 ; 以近地天体探测研究为基础, 面向深空探测的行星科学研究中心. 紫台设有 4 个研究部 : 暗物质和空间天文研究部南极天文和射电天文研究部应用天体力学和空间目标与碎片研究部行星科学和深空探测研究部, 共包含 28 个研究团组和 2 个研究中心 5 个实验室 : 暗物质和空间天文实验室毫米波和亚毫米波技术实验室天文望远镜技术实验室行星科学与深空探测实验室天体化学和行星科学实验室紫台建设和运行 4 个中国科学院重点实验室 : 中国科学院射电天文重点实验室 ( 联合 ) 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室中国科学院暗物质与空间天文重点实验室行星科学与深空探测实验室紫台是中国科学院空间目标与碎片观测研究中心中国科学院南极天文中心 ( 筹 )2 个非法人单元的挂靠单位 4 个科普创新基地 : 紫金山科普园区青岛观象台盱眙天文观测站德令哈毫米波观测基地. 德令哈毫米波观测基地盱眙天文观测站南极昆仑站天文台赣榆太阳活动观测站洪河天文观测站姚安天文观测站青岛观象台和紫金山科研科普园区其中德令哈毫米波观测基地是我国最大的毫米波射电天文观测基地, 盱眙观测站是我国唯一的天体力学实测基地, 南极昆仑站天文台是我国唯一位于南极的天文观测基地各野外台站运行 13.7 米毫米波望远镜 1 米近地天体望远镜多台套设备组成的空间目标与碎片观测网 H 太阳精细结构望远镜太阳射电频谱仪近红外太阳光谱仪等观测设备 2

3 . 截至 2017 年底, 紫台共有在职职工 333 人其中科技人员 161 人科技支撑人员 104 人, 包括中国科学院院士 2 人研究员及正高级工程技术人员 55 人副研究员及高级工程技术人员 74 人 ; 全台进入创新岗位 200 人共有国家海外高层次人才引进计划 ( 千人计划 ) 入选者 1 人青年千人计划入选者 3 人百千万人计划入选者 7 人 ; 中国科学院百人计划入选者 25 人 ; 国家杰出青年科学基金获得者 12 人优青 7 人 ; 国家万人计划科技创新领军人才 1 人 ; 江苏省 333 工程 60 人次 ; 入选中国科学院青年促进会 15 人 ; 入选中国科学院青年科学家奖 1 人 ; 入选中国科学院特聘研究员 14 人 ; 入选中国科学院创新交叉团队 1 个 ; 入选科技部重点领域创新团队 1 个 ; 紫台是 1978 年国务院学位委员会批准的首批硕士学位和 1981 年博士学位授予权单位之一现设有 1 个天文学一级学科博士硕士研究生培养点, 控制工程电子与通讯等 2 个专业一级学科硕士学位工程培养点, 天体物理天体测量和天体力学天文技术与方法等 3 个专业二级学科硕士博士研究生培养点, 并设有天文学博士后流动站, 共有在学研究生 172 人 ( 其中硕士生 75 人博士生 97 人 ) 在站博士后 10 人年, 紫台共有在研项目 344 项 ( 包括新增项目 131 项 ) 其中, 主持国家重点基础研究发展计划 (973) 项目 2 项和子项 8 项 ; 主持国家重点研发计划项目 2 项 ( 新增 1 项 ) 和课题 7 项 ( 新增 4 项 ); 主持 ( 或承担 ) 中国高技术研究发展计划 (863) 项目 4 项 ( 新增 2 项 ); 主持 ( 或承担 ) 国家其他项目 17 项 ; 主持 ( 或承担 ) 国家自然科学基金项 3

4 目 90 项 ( 新增 27 项 ), 其中主持重大项目 1 项重点项目 8 项 ( 新增 1 项 ) 面上项目 35 项 ( 新增 11 项 ) 杰出青年基金 1 项, 主持 ( 或承担 ) 国家自然科学基金重大科研仪器研制项目 1 项 ; 承担中科院战略先导科技专项课题 9 项和子课题 4 项, 院前沿科学重点研究项目 8 项 ( 新增 3 项 ), 百人计划项目 4 项 ; 承担江苏省自然科学基金 18 项 ( 新增 7 项 ); 横向项目 24 项 ( 新增 14 项 ) 年紫台共发表科技论文 285 篇 ( 国外发表 259 篇 SCI 论文 233 篇, 影响因子 3.0 以上的 166 篇, 第一单位论文篇 162 篇, 第一单位 SCI 论文 121 篇, 第一单位论文 SCI 引用 241 篇次 ); 专利授权数 14 件, 其中发明专利 14 件, 专利授权 10 件 1. 由紫台作为有效载荷总体单位牵头承研的暗物质粒子探测卫星已经运行两年, 运行状态良好, 入选习近平总书记十九大报告 2017 年重点在于科学数据处理物理分析及模拟重建等工作, 目前已完成首批成果的产出并已经在自然杂志发表 2. 空间目标与碎片观测网持续运行, 圆满完成多项国家任务 3. 重点围绕南极 5m 太赫兹望远镜 (DATE5) 和大视场巡天望远镜 (WFST) 关键技术预研展开工作, 主要包括 : 自适应光学极端台址环境下的太赫兹望远镜关键组件特性研究面向 DATE5 的热控及防霜方案研究天线近场全息测量等极端台址环境下的天文望远镜关键技术方法研究相关课题研究 4

5 4. 完成了先进天基太阳天文台 (ASO-S) 的论证报告及研制总要求的编写,ASO-S 日前已被正式列入中国科学院空间科学先导专项十三五项目, 并于 2017 年 12 月 29 日批复工程立项, 正式进入为期 18 个月的 ASO-S 方案设计研制阶段项目利用南极巡天望远镜在超新星宇宙学及太阳系外行星方面的前沿研究和国家重大仪器设备研制专项项目太赫兹超导阵列成像系统顺利验收 ; 国家重点研发计划恒星形成与星际介质的研究获得立项 1. 在对首个引力波光学对应体和双中子星并合事件研究中取得重要成果 ; 利用高分辨率观测资料, 观测到了太阳耀斑热通道最初的形成过程太阳耀斑环足点处日冕暗化现象 ; 利用宇宙射线能谱精细结构的测量开展对超新星遗迹中粒子加速过程的分析 ; 基于伽玛暴观测提出利用能谱时延关系可对洛伦兹不变性进行严格检验的方法 2. 国家重大科研仪器研制项目太赫兹超导阵列成像系统通过结题验收, 多波段多大气成分主被动综合探测系统 -- 太赫兹辐射波谱仪完成外场试验并通过技术测试 ; 银河画卷计划共计完成 1000 个巡天单元 ( 每个单元大小 ), 相关课题研究成果显著 ; 发现云云碰撞触发中低质量恒星形成的理想候选体 3. 近地天体望远镜新发现 10 个近地小行星, 其中一个是对地球构成潜在威胁的近地小行星 ; 发现系外热木星 WASP-52b 可能存在大气热成层 ; 对图塔蒂斯小行星的研究成果入选中科院创新成果展 ; 建立太阳耀斑环中快电子束流 - 回流系统激发动力学阿尔文波的物理机制 4. 完成了以引力透镜计划 (OGLE) 高光度脉动红变星的线性非绝热脉动计算, 并证认了 Wood 和 OGLE 发现的脉动 5

6 红巨星的五个周光关系 C,C, B, A 和 A 为高光度红巨星径向脉动的基模 4 阶泛音 ; 完成了目前国际上最大规模的弱引力透镜模拟 ; 近邻宇宙极疏散星系探测研究取得重要成果. 紫台于 1992 年出资组建南京紫金山天文台星河电子系统工程公司, 后更名改制为南京紫台星河电子有限责任公司至 2017 年底, 公司职工总数 96 人, 其中大专以上科技人员 50 人, 大学本科以上研发人员 20 人公司具有高级技术职称 5 人, 研究员 1 人 2017 年产值 : 万元, 利润总额万元. 中国科学院紫金山天文台 ( 以下简称紫台 )2017 年全年出访申请 210 人次 ( 其中申请出国及赴港澳 136 团组, 193 人次 ; 申请赴中国台湾地区访问 7 团组,20 人次 ), 实际完成出访任务 189 人次 ( 其中中国台湾地区 20 人次 ), 涉及 25 个国家 / 地区, 出访形式主要包括所级协议合作研究 (73 人次 ) 和国际会议 (99 人次 ) 等, 出访国家 / 地区以美国 (41 人次 ) 日本(17 人次 ) 德国(15 人次 ) 等为主出访活动中, 国际会议大会报告分会报告或墙报等 70 人次全年来访 95 团,154 人次, 涉及 23 个国家 / 地区, 主要是来华开展合作研究参加国际会议等 2017 年, 紫台执行与国外研究机构和大学签订国际合作协议 1 项,2017 年执行中欧联合培养博士研究生 1 人, 中美联合培养博士生 1 人中日联合培养博士生 1 人其中 2017 年新增 6 人中国科学院国际人才计划项目方面, 执行国际访问学者 2 项国际博士后 1 项, 新立项国际人才计划项目 2 项紫台主办 / 承办的国际会议共 4 场, 分别是 2017 年度 JCMT 望远镜用户会议第六届东亚天文台理事会 6

7 第三届新太阳望远镜国际研讨会和詹姆斯 - 克拉克 - 麦克斯韦望远镜理事会紫台主办/ 承办两岸会议海峡两岸 2017 星团研讨会 1. 悟空号获得世界上最精确的 TeV 电子宇宙射线能谱, 悟空号采用了紫金山天文台研究人员自主提出的分辨粒子种类的新探测技术方法, 实现了对高能 (5 GeV-10 TeV) 电子伽马射线的经济适用型观测悟空号于 2015 年 12 月 17 日发射成功, 是中国的首颗天文卫星该卫星的数据分析工作获得国家重点研发计划科技部 973 青年科学家专题项目国家自然科学基金委员会 - 中国科学院空间科学卫星联合基金国家基金委杰出青年基金 / 优秀青年基金中国科学院百人计划等项目的大力支持卫星在轨运行的前 530 天共采集了约 28 亿颗高能宇宙射线, 其中包含约 150 万例 25GeV 以上的电子宇宙射线基于这些数据科研人员成功获取了目前国际上精度最高的 TeV 电子宇宙射线探测结果, 如图 1 所示该成果于北京时间 2017 年 11 月 30 日在 Nature 杂志在线发表与之前结果相比 : (1) 悟空号的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备 (AMS-02, Fermi-LAT) 有显著提高, 拓展了我们观察宇宙的窗口 (2) 悟空号测量到的 TeV 电子的能量最准纯净程度最高 ( 也就是其中混入的质子数量最少 ) (3) 悟空号首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在 ~1 TeV 处的拐折, 该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力, 其精确的下降行为对于判定部分 ( 能量低于 1 TeV) 电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用 7

8 此外, 悟空号的数据初步显示在 ~1.4 TeV 处存在能谱精细结构目前悟空号运行状态极佳, 正持续收集数据, 一旦该精细结构得以确证, 将是粒子物理或天体物理领域的重大发现图 1: 悟空号工作 530 天得到的高精度宇宙射线电子能谱 ( 红色数据点 ), 以及和美国费米卫星测量结果 ( 蓝点 ) 丁肇中先生领导的阿尔法磁谱仪的测量结果 ( 绿点 ) 的比较 2. 南极巡天望远镜成功追踪引力波源重大科学发现随着 2015 年引力波在观测上被直接证实, 寻找产生引力波的宇宙起源就成为全世界天文学家最重要和最紧迫的任务中国科学院紫金山天文台在南极建设的望远镜就是一台具备追踪探测引力波源的强有力观测设备 2017 年 8 月 17 日,LIGO 和 VIRGO( 欧洲室女座引力波探测器 ) 共同探测到的引力波事件 GW170817, 是人类首次直接探测到由两颗中子星并合产生的引力波事件北京时间 2017 年 8 月 18 日 21:10 起 ( 即距离引力波事件发生 24 小时后 ), 中国南极巡天望远镜合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第 2 台望远镜 AST3-2 对 GW 开展了有效的观测此次观测持续 10 天, 获得了大量的重要数 8

据, 探测到此次引力波事件的光学信号这是我国的望远镜首次直接参与载入人类天文学历史的里程碑事件, 并观测到了引力波的辐射源, 预示着我国的天文研究逐渐步入国际先进行列图 1:AST3-2 在 8 月 18 日观测窗口期内引力波光学信号 ( 红色方框内 ) 自北京时间 2017 年 8 月 18 日 21:10 起 ( 即距离此次引力波事件发生 24 小时后 ), 中国南极巡天望远镜 AST3

9 据, 探测到此次引力波事件的光学信号这是我国的望远镜首次直接参与载入人类天文学历史的里程碑事件, 并观测到了引力波的辐射源, 预示着我国的天文研究逐渐步入国际先进行列图 1:AST3-2 在 8 月 18 日观测窗口期内引力波光学信号 ( 红色方框内 ) 自北京时间 2017 年 8 月 18 日 21:10 起 ( 即距离此次引力波事件发生 24 小时后 ), 中国南极巡天望远镜 AST3 合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第 2 台望远镜 AST3-2 对 GW 开展了有效的观测, 此次观测持续到 8 月 28 日, 期间获得了大量的重要数据, 并探测到此次引力波事件的光学信号 ( 图 1) 这些数据和全球其他天文台的观测结果一起揭示了此次双中子星并合抛射出 1 % 量级太阳质量 ( 超过 3000 个地球质量 ) 的物质, 这些物质以 0.3 倍的光速被抛到星际空间, 抛射过程中部分物质发生核合成, 形成比铁还重的元素因此, 这次引力波光学对应体的发现, 证实了双中子星并合事件是宇宙中大部分超重元素 ( 金银 ) 的起源 9

图 2: 第二台南极巡天望远镜 AST3-2 AST3-2 是我国在昆仑站安装的第二台南极巡天望远镜 ( 图 2) 其有效通光口径 50 厘米, 是南极现有最大的光学望远镜, 并且完全实现了极端环境下的无人值守全自动观测 AST3 望远镜本身就获益于新南威尔士大学所提供的发电系统在这次对 GW 170817 的观测中, 基于中澳天文联合研究中心的双边合作发挥了巨大做用 3

10 图 2: 第二台南极巡天望远镜 AST3-2 AST3-2 是我国在昆仑站安装的第二台南极巡天望远镜 ( 图 2) 其有效通光口径 50 厘米, 是南极现有最大的光学望远镜, 并且完全实现了极端环境下的无人值守全自动观测 AST3 望远镜本身就获益于新南威尔士大学所提供的发电系统在这次对 GW 的观测中, 基于中澳天文联合研究中心的双边合作发挥了巨大做用 3 紫金山天文台证实在富碳星拱星包层中探测到硫化硅脉泽中国科学院紫金山天文台龚龑博士等通过国际合作研究证实在富碳星 IRC 的拱星包层中探测到 SiS(1-0) 脉泽该研究成果近日以 SiS in the circumstellar envelope of IRC : maser and quasi-thermal emission (IRC 拱星包层中的硫化硅 : 脉泽和准热辐射 ) 为题发表在天体物理学杂志上 (The Astrophysical Journal, Volume 843, Number 1) 中低质量恒星演化至其生命周期晚年的主序后星时, 会通过星风抛出大量的气体和尘埃, 形成一个致密的拱星包层根据碳氧元素丰度比 [C/O], 可以将主序后星分为富碳星 ([C/O]>1) 和富氧星 ([C/O]<1) 由于物理化学环 10

11 境的不同, 它们的拱星包层中会形成不同的脉泽 ( 即微波波段的激光 ), 脉泽是主序后星拱星包层物理条件的强有力探针在富氧星的拱星包层中脉泽较为常见, 如已在许多富氧星的拱星包层中发现羟基 (OH) 氧化硅 (SiO) 水 (H2O) 等脉泽, 然而在富碳星的拱星包层中却鲜有脉泽的探测 IRC ( 狮子座 CW 星 ) 是一颗极其著名的富碳星 ( 见图一 ), 它距离我们约 420 光年, 在 5 微米波段是太阳系外最亮的天体, 在其拱星包层中已经探测到的星际分子超过 80 种龚龑博士等与德国马普射电天文所 (MPIfR) 和美国国立射电天文台 (NRAO) 以及加利福尼亚大学洛杉矶分校 (UCLA) 研究人员合作, 利用澳大利亚望远镜致密阵列 ATCA 对其进行了高角分辨率的 SiS (1-0) 观测, 谱线轮廓呈现典型的脉泽特征, 谱线亮温度则高达至少 3850 K ( 见图二 ), 远高于拱星包层最内部的温度 ( 约 2000 K), 甚至高于恒星的有效温度 ( 约 2800 K) 如此高的亮温度只能通过脉泽放大机制来解释, 从而首次确凿证实了在该富碳星拱星包层中探测到 SiS (1-0) 脉泽对该脉泽成分的单天线监测结果也呈现出脉泽所特有的时变特征进一步的研究表明观测到的 SiS 脉泽是非饱和的, 来自近乎完全加速的壳层, 该脉泽的主要泵浦源很可能来自中心星及其邻近尘埃的红外辐射在 Effelsberg 100 米望远镜对其他十几个富碳星拱星包层的搜寻观测中, 均未发现任何与 IRC 类似的 SiS (1-0) 脉泽特征谱线因此, IRC 是迄今为止唯一一个探测到 SiS (1-0) 脉泽的富碳星该项研究得到国家自然科学基金委和科学院中欧联合培养博士生计划的支持 4 紫金山天文台发现围绕第谷超新星遗迹的巨大空腔 11

12 Type Ia 型超新星被用做宇宙的标准烛光基于 Ia 型超新星的观测, 天文学家揭示了宇宙的加速膨胀然而, Ia 型超新星的前身星一直没有获得观测上的证认目前国际上有两类主流的前身星理论模型 : (1) 单简并模型 - 白矮星吸积周围伴星 ( 主序星或红巨星 ) 的物质, 达到 Chandrasekhar 质量上限后发生热核反应 ( 即超新星爆炸 ); (2) 双简并模型 - 处于双星系统中的两颗白矮星并合而后发生热核反应这两大类前身星模型一直处于激烈的争论之中, 由此带来的前身星难题是超新星研究领域的一个重要科学问题理论研究预测, 单简并模型中的白矮星在吸积物质的同时会驱动星风, 而持久的星风会在白矮星周围的星际介质中吹出一个巨大的空腔 ( 半径 10-30pc); 但在双简并模型中, 没有此类星风及空腔因此, 观测 Ia 型超新星遗迹并在其周围搜寻巨型空腔将是十分有效的判别其前身星的方法以此为目标, 紫台科研人员利用青海德令哈 13.7 米毫米波望远镜, 在一项名为银河画卷的银道面 CO 分子气体巡天研究计划中, 对 Ia 型超新星遗迹的典型对象第谷超新星遗迹展开了观测第谷超新星 (Tycho s supernova) 爆发于公元 1572 年, 是银河系内一颗标准的 Ia 型超新星, 也是银河画卷搜寻的第一个 Ia 型超新星遗迹目标源通过大视场高灵敏度的观测, 紫台科研人员发现, 在第谷超新星遗迹周围存在一个巨大的气体空腔, 测量到的半径值介于 13-27pc 之间观测还表明, 该遗迹周围的星际气体明显受到激波的扰动, 且整个气体空腔目前处于膨胀之中基于观测推算的星风强度和年龄也与吸积模型十分吻合以上发现为 Ia 型超新星单简并模型的理论提供了强有力的观测证据目前紫台科研人员正瞄准银道面其它 Ia 型超新星遗迹, 不断开展后续的观测, 以期取得更加系统的成果 12

13 针对第谷超新星遗迹巨大空腔的发现已于 2017 年 4 月被国际核心天文刊物天文学与天体物理 (Astronomy & Astrophysics) 接收发表, 详细文章见该项研究工作得到国家青年千人计划, 国家自然科学基金, 以及中科院先导专项的支持紫台是我国开展天文科学普及的重点单位全国科普教育基地全国重点文物保护单位,2017 年度获颁中国首批十大科技旅游基地以紫金山科研科普园区青岛观象台等重点科普基地为骨干, 开展科普宣传, 面向社会开放 2017 年共接待青少年和社会公众 27 万人次, 完成对紫金山科研科普园区的民国优秀建筑和基础设施维护与修缮 2017 年完成紫金山天文台仙林园区一期工程建设,2017 年 10 月 29 日紫金山天文台整体搬迁入住仙林园区紫台图书馆, 历经八十多年的沧桑砥砺, 是我国馆藏资源最为丰富的天文学图书馆, 图书馆现有图书和期刊 ( 合订本和单行本 ) 三十万余册, 馆藏文献库之丰富, 居全国天文领域馆藏之首, 馆藏了多种天文领域创刊开始的出版物, 也是中国科学院的特色馆藏紫台机构知识库被中国机构知识库推进组推荐在 2016 年第四届中国机构知识库研讨会上展示宣传紫台机构知识库是科学院特色库, 收集大量的科普系列文章和报告 2016 年补充 1900 多篇内容, 增加了 9 个类别, 科普报告图片音频视频学术报告等已经有 7279 条信息源浏览量已经达到次下载量次实现科技数据资源整合与共享, 提高科技创新数据驱动的发展为科技创新提供了便利可靠高效的数字资源环境, 有效发挥科研过程中的知识服务与知识利用, 进行个性化精深化对专有的信息资源跟踪和嵌入, 具有开放共享 13

14 和互操作的特点, 提升资源与服务的集成度, 推动资提升资源与服务的集成度, 推动资源与服务的共建共享, 支持无所不在的访问和使用, 实现信息化与科技活动的直接深度的融合, 促进天文学科研模式在信息化环境下的转变和提升, 有力支撑研究所一三五规划的实施中国天文学会天文学报挂靠在紫金山天文台是中文刊天文学报 ( 双月刊 ) 的第二主办单位, 及英文刊 Chinese Astronomy and Astrophysics ( 季刊 ) 的协办单位 ( 撰稿 : 徐瑾瑜朱爱仲审稿 : 赵长印 ) 14

中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所 2014

中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所中国科学院力学研究所 2014 单位名称学号上海科技大学 201428013826089 中国科学院数学与系统科学研究院 201418000206020 中国科学院力学研究所 201418000718029 中国科学院力学研究所 201418000718030 中国科学院力学研究所 201418000718031 中国科学院力学研究所 201418000718032 中国科学院力学研究所 201418000718033 中国科学院力学研究所