http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-08-2
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美国宇航局现选择6项天体物理研究计划，用于进行概念性研究，将有助于揭晓宇宙谜团。
新浪科技讯 北京时间8月23日消息，据国外媒体报道，目前，美国宇航局挑选了6项天体物理学项目，其中涉及到宇宙科学研究，研究目标包括系外行星至星系。这一轮美国宇航局探索计划项目已于8月9日公布，项目包括3项探索性任务（每个任务投资2.5亿美元），以及3项机遇性任务（每个任务投资7000万美元）。
每个研究团队都有机会进行概念研究，对每项研究进行科学评估，之后美国宇航局将于2019年挑选一项探索性任务和一项机遇性任务进行投资，预期任务发射时间为2022年。依据美国宇航局声明，每项探索性任务将获得200万美元的概念研究资金，以下是3项探索性任务：
1.“艾库斯（Arcus）”计划：该太空任务旨在使用X射线光谱技术研究恒星、星系和星系团，该目标是了解这些天体周围气体的更多信息，以及气体如何与这些天体发生交互反应。计划首席调查员是美国马萨诸塞州史密森天体物理天文台物理学家兰德尔·史密斯（Randall Smith）。
2.“系外行星快速红外光谱勘测探测器（FINESSE）”：这项任务将研究行星如何形成，它们的气候，以及起源和大气层进化。其目标是掌握至少500颗系外行星的信息，其范围包括：超级地球、气态巨行星等。计划首席调查员是美国宇航局喷气推进实验室系外行星科学家马克·斯温（Mark Swain）。
3.“宇宙历史分光光度计、再电离纪元和冰层探测器（SPHEREx）”：这项任务是在近红外波长范围拍摄宇宙空间，或将揭晓宇宙起源信息，星系如何形成和进化，以及其它行星是否存在生命形式。计划首席调查员是美国加州理工学院实验宇宙学家詹姆斯·博克（James Bock）。
每项机遇性任务将获得50万美元的概念研究资金，以下是3项机遇性任务：
4.“康普顿光谱和成像探测器（COSI-X）”：这是一个安装在气球上的太空望远镜，它能够在伽马射线波长范围观测宇宙区域，其目标是检测银河系中心周围的反物质和超新星放射性元素。计划首席调查员是美加州大学伯克利分校天体物理学家史蒂芬·博格斯（Steven Boggs）。
5.“国际空间站瞬态天体物理观测（ISS-TAO）”：这是国际空间站的一个X射线探测器，其主要目标是搜寻中子星与黑洞或者其它中子星合并的X射线，同时，还将搜寻超新星激波，中子星爆炸和伽马射线暴。计划首席调查员是美国宇航局戈达德太空飞行中心天体物理学家乔丹·坎普（Jordan Camp）。
6.“ARIEL系外行星光谱勘测（CASE）”：这将为欧洲航天局提议的“大气层遥感红外系外行星探测（ARIEL）”任务提供精准指导探测，ARIEL任务的主要目标是观察系外行星释放的光线波长，观测范围从超级地球至气态巨行星。只有美国宇航局选择这项任务，以及欧洲航天局决定采用ARIEL方案，“ARIEL系外行星光谱勘测”任务才能继续进行。计划首席调查员是美国宇航局喷气推进实验室系外行星科学家马克·斯温（Mark Swain）。
探索性任务是美国宇航局长期进行的项目之一，美国宇航局的第一个任务是1958年进行的“探索者1号”探测器，同时，这也是美国第一颗人造卫星，“探索者1号”探测器发现环绕地球的范艾伦辐射带。美国宇航局进行90多项太空探索任务，其中包括：Uhuru和“宇宙背景探测（COBE）”任务，使项目调查员获得了诺贝尔奖。美国宇航局负责科学任务委员会副主席托马斯·朱伯肯（Thomas Zurbuchen）说：“探索性任务提出了一些最具创造性的想法，将有助于解开宇宙之谜。”（叶倾城）
[新浪网]
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宇宙“神秘一闪”来自何方
中外天文学家携手，首次揭示有关“快速射电暴”的起源线索
平静的外太空突然一闪，发出短暂而明亮的电波，接着一切重归平静，似乎什么都没发生过。
“是天文台的微波炉干扰了仪器？”“是外星人发来的信号？”“是两颗白矮星撞出的火花？”……这个名叫“快速射电暴”（FRB）的神秘一闪，让地球人脑洞大开。但时至今日，还没人能说清它究竟意味着什么。
日前，英国《自然》杂志的一篇论文为解开谜题又贡献了一点思路。一组包括中国科学家在内的天文学家，分析了绿堤望远镜（GBT）近700个小时的存档数据，发现了一个迄今为止包含最多细节的快速射电暴事件，其爆发地在银河系以外，30亿光年以内。
“神秘的啾啾声”
天文探索不乏“出乎意料”之事。2007年，美国摩根敦西弗吉尼亚大学天文学家邓肯·洛里默在整理帕克斯天文台数据时发现了一个特别的5毫秒：望远镜捕捉到的无线电波信号突然增强，所包含的能量比太阳几个月中发出的能量还多。
此后，不少天文学家相信，宇宙中每天都会发生成千上万次这样的爆发。但要找到它们，首先需要仔细而审慎地分析当前和存档中的日常射电天文观测记录数据。
在接下来的近十年里，从世界各地天文台浩繁的数据堆中，科学家又发现并确认了10个类似事件。但至今这种事件究竟发生在哪里，出现的原因是什么，仍是未解之谜。
“事件很短暂，突然就出现了，之后也没有重复。”参与GBT观测项目的国家天文台研究员陈学雷告诉《中国科学报》记者，确认的这11个案例有一个共同之处，即爆发之后，了无踪迹，“射电暴发生的时候，望远镜并没能探测到伽马射线、X射线或是光学的爆发现象”。
而且，“此前的观测也没有提供更多的细节”。陈学雷说，确认的案例都是天文望远镜主要观测任务的“副产品”，所有的观测细节都视主要观测任务的需要而定。
正因如此，这种现象被一些人称为太空传来的“神秘啾啾声”，而更科学的称呼是“快速射电暴”。
掀起面纱一角
最近，一组天文学家从他们收集的700个小时的存档数据里找到了“独特的”几毫秒。这些数据来自GBT的观测结果，是为了探测宇宙的大尺度中性氢分布。他们分析了所有存档数据，标记出6000多个可能的快速射电暴事件，其中一次事件包含了更多细节，特别是关于偏振的细节。
“在大量的数据中，我们发现了一个独特信号，与快速射电暴所有已知的特征都吻合，但却含有此前从未被看到的偏振数据。”参与此项研究的卡内基·梅隆大学天文学家杰弗里·彼得森说。
陈学雷表示，此前的快速射电暴中，只探测到圆偏振数据，其部分原因可能是望远镜的观测能力，还有所能存储的望远镜数据的限制。GBT既有探测完整的偏振图像的能力，又有充足的观测数据存档。
这次天文学家看到了一个名为“法拉第旋转效应”的电磁波现象。通常当无线电波通过一个强大的磁场时，线偏振矢量会一边传播一边旋转，形状就好像开启葡萄酒瓶木塞的螺旋起子。“这告诉我们关于射电暴传来的路径上的磁场信息，也给我们一些射电暴周围环境的启示。”加拿大不列颠哥伦比亚大学的天文学家增井清说。
陈学雷表示，目前可估测爆发点离地球有多远，与地球之间存在怎样的等离子体。研究结果还排除了过去猜测的一些可能性，如“设备干扰”“外星人信号”“中子星相撞”等。
神秘事件的面纱由此被掀起一角。“这项研究成果，让人类朝着解开谜团迈进了一大步。”陈学雷说。
30亿光年以内
在这次新发现的快速射电暴事件中，中国科学家也贡献了一份智慧。
自2007年发现快速射电暴以来，天文学家一直在争论，事件爆发点究竟在银河系以内还是以外。而这次快速射电暴事件发生后，这一争论有了答案。
科研人员发现，此次事件中，无线电辐射具有类似恒星的闪烁现象。“闪烁现象通常出现在脉冲星的观测中，是由于电波穿过了银河系星际介质。”国家天文台科研人员李毅超说。
李毅超将探测到的数据与快速射电暴方向上的一颗脉冲星闪烁数据作比较。“我们发现，快速射电暴也和脉冲星一样，其闪烁部分也是由银河系星际介质引起的，这也就说明事件爆发位置应当在30亿光年以内。”他说。
2011年，作为国家天文台博士生的李毅超被派到GBT项目从事研究。100米的GBT是目前世界最大的全可动射电望远镜，主要科研目标之一是探测中性氢。“我们迄今为止一共派去过3名科研人员，在从事科学研究的同时，也为我国的‘天籁项目’积累了经验。”陈学雷说。
他表示，国家天文台正在研制的天籁阵列也将进行中性氢巡天，用于探测暗能量。经过三年的科研攻关，“天籁项目”已经在新疆北部建成，成为我国第一个用于暗能量探测的射电观测站，也是目前国内互相关单元最多的射电干涉阵列。
“该阵列稍作改进后，可以在进行中性氢巡天的同时用于搜索快速射电暴。”陈学雷说，“随着更多快速射电暴的发现和更多数据的分析解读，天文学家将解开神秘的快速射电暴之谜。”（来源：2016年1月4日中国科学报 倪思洁）
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