天文宇宙

西藏ASγ实验发现超高能宇宙线加速候选天体

中国科学院高能物理研究所、中国科学院国家天文台等国内12个合作单位及日本东京大学宇宙线研究所等16个日方合作单位联合，开展西藏中日合作ASγ实验。相关成果发表于Nature Astronomy。西藏中日合作ASγ实验位于海拔4300米的西藏羊八井，始建于1989年。2014年，中日合作ASγ实验团队在原有的宇宙线表面阵列的地下增设了创新型的地下缪子水切伦科夫探测器（4500平方米）。合作团队利用我国西藏羊八井ASγ实验阵列，在国际上首次发现距地球2600光年的超新星遗迹SNR G106.3+2.7发射出超过100TeV（100万亿电子伏特）的伽马射线。此次重要发现是中日合作双方30年持之以恒的创新结果。

西藏ASγ实验（左图：ASγ表面阵列）。2014年，中日合作ASγ实验团队在其表面阵列的地下增设了创新型的地下缪子水切伦科夫探测阵列4500平方米（右图），可排除99.92%的宇宙线背景噪声，从而大大提高了探测伽马射线的灵敏度。（图片来源于中国科学院高能物理研究所网站）

西藏ASγ实验观测到超新星遗迹（SNR）G106.3+2.7附近10TeV以上的伽马辐射图像，伽马能量延续到100 TeV以上。（图片来源于中国科学院高能物理研究所 网站）

鲸鱼座星流形成历史重构

中国科学院国家天文台赵刚、常江等通过高精度动力学数值模拟，在计算机中重构了之前利用LAMOST和SDSS数据发现的鲸鱼座星流的形成过程，为鲸鱼座星流在被银河系吞食前的形貌提供了一个简单的画像。相关成果发表于The Astrophysical Journal。银河系中有大量的类似鲸鱼座星流这样的并合遗迹，研究银河系结构和形成过程能帮助我们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望远镜能观测鲸鱼座星流的北天，该研究对比数值模拟结果和暗能量巡天（DES）找到的星流，找到了鲸鱼座星流在南天的候选对应体——Palca星流。

火星早期宜居气候研究

中国科学院国家空间科学中心刘洋研究员团队研究了位于火星南北分界的坦佩高地东侧的脊状地形。相关成果发表于Earth and Planetary Science Letters。火星表面广泛分布的含水矿物和水流地貌显示火星早期存在长期的暖湿气候，研究火星上广泛分布的蜿蜒脊状地貌特征及含水矿物分布为理解火星早期气候提供重要的支撑。研究发现，在脊的周围发现有倒转撞击坑和表面相对平滑的地貌单元，分别说明了该区域经历过很强烈的侵蚀作用及发生过表面重塑事件。在该区域发现的脊状地貌揭示了火星北部古海洋海岸线附近复杂的河流和侵蚀活动历史。

湍流持续加热爆发磁绳研究进展

中国科学院云南天文台叶景及其合作者基于太阳爆发灾变标准模型，发现了磁绳在失稳上升后远离太阳表面依然被强烈地加热的现象及日冕物质抛射（CME）周围相关的波状结构，对CME底部的湍动等离子体特征提供了更深入的理论解释。相关成果发表于The Astrophysical Journal。太阳爆发是太阳系中最剧烈的活动现象，其中相当于几十亿颗巨型氢弹同时爆炸的能量，通过磁重联过程被快速地释放出来。观测发现，磁绳在爆发后背离太阳的演化过程中依然被强烈地加热。研究结果表明，湍流是产生CME周围的强波列结构及其周期性的重要来源。

“嫦娥四号”光谱热辐射特征——助力“嫦娥五号”光谱解译

中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室林红磊、林杨挺、魏勇等联合国内外合作者，利用一套数据集估算了“嫦娥四号”着陆区的月表温度，并对“嫦娥四号”光谱进行了热校正处理。相关成果发表于Geophysical Research Letters。反射光谱是获取月表物质组成的重要手段。2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功降落在月球背面南极-艾肯盆地的冯·卡门撞击坑（45.457°S，177.588°E），“玉兔二号”月球车对着陆区进行了详细的勘测。“嫦娥五号”探测器于2020年11月23日发射，并于2020年年末成功地从风暴洋北部采集回1.731公斤的月球样品。“嫦娥六号”探测器在不久的未来也将从月球南极采集样品并返回地球。

“嫦娥四号”着陆区反射率光谱数据及采集区域坡度（图片来源于中国科学院地质与地球物理研究所网站）

“嫦娥四号”着陆区不同时刻单次散射反照率光谱（图片来源于中国科学院地质与地球物理研究所网站）

发现超致密恒星“胚胎”

中国科学院上海天文台刘铁博士领衔的ALMASOP团队利用ALMA（阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜）对猎户座23个星前云核进行了超高分辨率（~100倍日地距离）的观测，系统探测了它们的内部结构。ALMASOP项目组天文学家首次在其中5个星前云核中发现了超致密的“恒星胚胎”，并发现其中的一个“恒星胚胎”G205.46-14.56M3正在分裂形成一对“双胞胎”恒星。相关成果发表于The Astrophysical Journal Letters。ALMA发现的这些恒星胚胎蕴藏着前所未有的高密度气体，它们巨大的质量使天文学家认为它们将来会形成新的恒星。G205.46-14.56M3就像里面有两个蛋黄的鸡蛋一样，将来很可能形成双星系统。

脉冲星PSR J1326-6700的模式变换现象研究进展

中国科学院新疆天文台脉冲星团组温志刚及其合作者使用Parkes 64米射电望远镜的观测数据，对脉冲星PSR J1326-6700的模式变换现象进行了偏振研究。相关成果发表于The Astrophysical Journal。某些情况下，脉冲轮廓会在两个或多个准稳定辐射模式之间切换，这种现象称为模式变换。研究发现，PSR J1326-6700在反常模式下持续了15%的观测时间，而在正常模式下持续了85%的时间。正常模式的平均流量密度约为反常模式的5倍。正常模式和反常模式的持续时标服从韦布尔分布，这表明模式变换现象存在某种记忆效应和准周期性。根据动力学效应，发现模式变换现象可能是由于辐射高度的改变所引起的。

暗物质直接探测实验中的新周日调制效应

中国科学院紫金山天文台袁强和上海交通大学葛韶锋、刘江来、周宁等合作，开展了暗物质直接探测有关实验。相关成果发表于Physical Review Letters。现代天文学观测表明宇宙由5%的普通物质、25%的暗物质和70%的暗能量构成。暗物质的本质是当前物理学面临的重大问题。暗物质直接探测的相关实验已开展了30余年，迄今为止还没有明确观测到暗物质和普通物质相互作用的信号，实验结果对暗物质和普通物质的碰撞截面给出了很强的限制。国际上正在开展的几个数吨级的液氙直接探测实验将显著地提升暗物质探测灵敏度，该研究提出的这项新的效应也将成为这些实验在低质量区间的重要目标之一。