宇宙尘

宇宙尘研究是近年来天文学、空间科学等多学科的活跃的研究领域,它不仅对揭示宇宙的物质过程、大阳系天体的形成演化等基础科学很重要,而且也有一定的实际意义。由于应用现代空间探测和实验技术及理论,宇宙尘研究进展迅速,本文评述行星际宇宙尘研究的一些进展情况和主要结果。第一部分概述研究宇宙尘的一些方法及可得到的资料,包括黄道光观测、流星观测、宇宙尘取样分析、空间实地探测、月球的微陨坑。第二部分综合评述宇宙尘研究的主要结果,包括宇宙尘的物质密度、化学成分、结构特征、流量、空间分布、质量分布、轨道分布特征、某些动力学问题及宇宙尘的来源。     

行星际尘中低原子序元素的丰度分析

本文根据二颗行星际尘的质谱(1～32a.m.u)和EDS谱,分析了它们的低原子序元素的丰度.结果表明,它们与相应的太阳系元素丰度值相近,是碳质球粒型宇宙尘,可能保留有较多大用系形成初期的信息。     

太阳系起源基本问题的评述

本文简要地评述了各种太阳系起源学说关于行星的物质来源、行星的形成方式、太阳系有序结构的形成等基本问题的主要观点 ;介绍了作者创立的太阳系自组织进化论新学说的基本观点     

航天飞机搭载筒及其宇宙尘和空间碎片捕集器

本文介绍航天飞机搭载简,搭载天文仪器进行空间天文观测。用该简装载宇宙尘及空间碎片捕集器,开展宇宙尘及空间碎片的捕集与研究。     

彗星动力学研究综述

彗星是太阳系中天文学的重要研究对象．它涉及到天体物理、化学、天体力学等多种领域。近年的研究表明,彗星可能是揭开太阳系起源和演化之谜的突破口,还可能与生命的起源有关．本文旨在对彗星动力学的发展情况作一简单的回顾和评述．     

太空探彗星

彗星是太阳系中的很重要的成员,在很长的历史时期内,人们对彗星的了解非常之少。科学家们考虑到,彗星很可能保留着太阳系早期的原始物质,甚至是原始生命的发源地之一,它可以为人类提供研究太阳系早期演化历史的宝贵线索。因此,从20世纪80年代     

行星科学与深空探测（二）--行星科学研究的国际现状和发展趋势

根据太阳系行星物质的主要性态和大小,人们通常将其分成行星（包括类地行星和类木行星）、卫星、小行星、彗星和流星体。类地行星包括水星、金星、地球和火星;类木行星包括木星、土星、天王星和海王星;质量较大的小行星和卫星的内部结构与类地行星相似,质量较小的小行星和卫星以及流星体主要由岩石和金属组成;彗星是含有太阳系形成时期物质且没有经过太多物理和化学演化的冰态小天体。     

漫谈太阳系大家族（一）

在浩瀚的宇宙中,我们最熟悉的家族要属太阳系了。太阳系位于银河的一条旋臂上,由恒星太阳和八颗大行星、矮行星、以及行星的卫星、小行星、彗星以及各种星际物质组成。而他周围的诸多天体,在引力的作用下,也围绕着太阳做周期运行,自1959年以来,人们就陆续通过空间探测来研究太阳系。下面就为大家介绍太阳系的诞生,构成、运动及变化,近距离接触与地球同生共息的伙伴,看清他们的真实面貌。     

太阳系角动量分布的说明

本文对今天太阳系角动量的特殊分布提出一种说明:太阳在进入主序以前,在引力收缩阶段内曾经大量抛射物质,通过沙兹曼机制而损失了绝大部分角动量;但太阳当时抛出的物质绝大部分不进入星云盘,行星物质已有足够的角动量,不需要太阳把角动量转移给它。结合对角动量特殊分布的说明,本文对太阳系形成过程的早期阶段进行了一些量的估算。     

碳质球粒陨石有机物红外光谱研究

碳质球粒陨石是太阳系中最原始的物质之一.通过对碳质球粒陨石的光谱分析,可以建立其与母体小行星之间的联系,有助于探测小行星表面物质成分、研究太阳系早期的演化历史.研究了6个CM2型碳质球粒陨石和11个煤炭样品(碳质球粒陨石所含有机质的地球类比物)可见-远红外谱段反射光谱特征,并分析了它们与有机组分的关系.结果表明,对于不...     

太阳系早期的短寿期放射性核素

较详细地介绍全新的太阳系起源理论——X-wind模式,天体化学实验发现太阳系早期存在大量的短寿期放射性核素(半衰期小于100Ma),这些核素对太阳系的形成和演化有重要的影响,一种理论认为,这些核素是在恒星内部合成,并由星风注入原太阳分子云,星风产生的激波诱发分子云核的塌缩而形成原太阳,另一种理论认为,这些核素是高能粒子与原太阳分子云或太阳星云中的气体和尘埃相互作用的产物。     

短周期彗星表面水冰升华分布研究

彗星是太阳系遗留的原始星子,研究彗星彗核的演化对理解太阳系其他天体的形成和演化历史具有重要意义.在太阳的辐射作用下,彗星携带的挥发性成分会发生升华,并带动尘埃运动,造成彗核物质的损失.因此,彗核的升华活动对其表面形貌甚至整体形状演化都会产生影响.从IAU (International Astronomical Union) MPC (Minor Planet Center)获取轨道数据,并考虑了彗核的自转以及进动,利用MONET (Mass lossdriven shape evolution model)形状演化模型对短周期彗星做数值模拟,计算得到了短周期彗星1P/Halley、9P/Tempel 1、 19P/Borrelly、 67P/C-G (Churyumov-Gerasimenko)、 81P/Wild 2和103P/Hartley 2在一个轨道周期内的太阳辐射能量以及表面侵蚀深度的分布,结合其动力学参数讨论了自转、进动和公转等特性对其表面水冰升华分布的影响以及造成南北侵蚀差异的可能性.     

3. Solar System Formation and Early Evolution: the First 100 Million Years

The solar system, as we know it today, is about 4.5 billion years old. It is widely believed that it was essentially completed 100 million years after the formation of the Sun, which itself took less than 1 million years, although the exact chronology remains highly uncertain. For instance: which, of the giant planets or the terrestrial planets, formed first, and how? How did they acquire their mass? What was the early evolution of the “primitive solar nebula” (solar nebula for short)? What is its relation with the circumstellar disks that are ubiquitous around young low-mass stars today? Is it possible to define a “time zero” (t ₀), the epoch of the formation of the solar system? Is the solar system exceptional or common? This astronomical chapter focuses on the early stages, which determine in large part the subsequent evolution of the proto-solar system. This evolution is logarithmic, being very fast initially, then gradually slowing down. The chapter is thus divided in three parts: (1) The first million years: the stellar era. The dominant phase is the formation of the Sun in a stellar cluster, via accretion of material from a circumstellar disk, itself fed by a progressively vanishing circumstellar envelope. (2) The first 10 million years: the disk era. The dominant phase is the evolution and progressive disappearance of circumstellar disks around evolved young stars; planets will start to form at this stage. Important constraints on the solar nebula and on planet formation are drawn from the most primitive objects in the solar system, i.e., meteorites. (3) The first 100 million years: the “telluric” era. This phase is dominated by terrestrial (rocky) planet formation and differentiation, and the appearance of oceans and atmospheres.     

银河系化学元素的丰度特征和合成图像(Ⅱ):太阳系原始同位素丰度异常及其解释

太阳系原始同位素组成是研究太阳系起源和演化的基础。评述了太阳星云的原始放射性核素丰度特征及解释此丰度特征的分子云自增丰模型、AGB星污染模型和散裂反应模型。陨石包体中前太阳矿物颗粒的同位素组成异常表明,前太阳颗粒中低密度石墨、X型碳硅石可能来源于超新星爆发,而AGB星或红巨星被认为是尖晶石和碳硅石的最可能的恒星来源。太阳系中比较特殊的氖和氙的同位素组成异常也与超新星爆发密切相关。     

星云中继假说: 星云中的原始生命和地球生命的起源

提出了关于地球生命起源的新模型---星云中继假说, 它是宇宙胚种论的修改版本. 在这个模型中, 作为宇宙``种子''的原始生命起源于太阳系的前身恒星系统中的生物化学过程, 并且在前身恒星死亡后充满整个原太阳星云. 地球生命的起源可以分为3个阶段: 太阳前身恒星的原始生命起源, 原太阳星云时期和太阳系形成与地球生命时期. 这个模型最主要的推论是原始生命(或其后裔)以及它们的化石存在于太阳系内各种天体之中.     

基于FPGA的空间太阳磁像仪自校正稳像系统研制

太阳磁像仪是开展太阳磁场观测研究的核心仪器,其中的稳像系统是空间太阳磁像仪的关键技术之一,针对深空探测卫星系统对载荷重量、尺寸限制严苛的要求,设计了基于图像自校正方法的稳像观测系统.介绍了一套基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)和数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),通过基于自相关算法的高精度稳像方法设计,并结合精确偏振调制、准确交替采样控制等系统软硬件设计,克服由于卫星平台抖动、指向误差等因素造成的图像模糊,实现实时相关、校正、深积分的稳像观测系统.针对像素尺寸为1 K×1 K、帧频为20 fps的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)探测器,实现了1像元以内的实时稳像观测精度.在完成实验室测试后, 2021年6月18日在国家天文台怀柔太阳观测基地35 cm太阳磁场望远镜上开展了实测验证,结果表明该系统能够有效地完成太阳磁像仪自校正稳像观测,获得了更高分辨率的太阳磁场数据.稳像系统的成功研制不仅可以为深空太阳磁像仪的研制提供轻量化、高...     

高速Ia型超新星的蓝色超出: 星周介质的尘埃散射

Ia型超新星起源于碳氧白矮星在质量接近钱德拉塞卡极限时的热核爆炸,并被广泛地用作宇宙学距离的标准烛光.然而, Ia型超新星的前身星系统和爆炸机制还存在很多不明确的地方.近几十年来, Ia型超新星的星周环境得到了越来越多的关注.星周介质的空间分布性质为探究Ia型超新星的物理起源提供了重要线索.同时星周尘埃的散射会在Ia型超新星晚期的光变曲线、光谱和偏振等方面产生可观测效应.光谱上正常的Ia型超新星可以分成两类:喷射物速度正常和高速Ia型超新星.对比两者的光变曲线可以发现高速Ia型超新星在光极大后几个月内有明显颜色偏蓝的超出.该蓝色超出可以通过星周介质中的尘埃散射拟合得到.同时, Ia型超新星晚期光谱的拟合可以限制星周尘埃的颗粒大小等性质,晚期的偏振信号可以有效地限制星周尘埃的空间分布.拟合结果表明针对Ia型超新星晚期的多次图像偏振观测是揭示其星周尘埃环境特征的重要手段.     

太阳运动IV型射电爆发的相干辐射模型

为解释太阳运动IV型射电爆发的相干辐射机制提出一个理论模型．从耀斑中产生的高能电子，可以被扩展上升的太阳磁流管俘获．在磁流管顶部，这些高能电子的速度分布形成为类束流速度分布，激发束流等离子体的不稳定性，并且主要直接放大O模电磁波．不稳定性增长率敏锐地依赖了日冕等离子体参数，fpe／fce和射束温度Tb，这能定性解释在太阳运动IV型射电爆发中观测到的高亮温度和高偏振度，以及宽频谱的特性．     

ASO-S/HXI太阳指向镜算法研究

硬X射线成像是研究太阳耀斑等爆发现象的重要手段.由于采用调制成像而非直接成像的原因, X射线图像在日面上的位置需要借助太阳指向镜提供的仪器指向的日面坐标来确定.因此,指向信息对于耀斑定位实现多波段研究,理解太阳耀斑的物理过程具有重要的科学意义.在此对两种太阳指向镜指向信息的获取算法进行了测试.结合太阳指向镜的设计方案,首先利用SDO (Solar Dynamics Observatory)/AIA (Atmospheric Imaging Assembly) 4500?的数据产生测试图像,其次对其进行二值化处理,分别提取日面轮廓和4个边角指定区域面积;最后分别利用最小二乘法和四象限法对太阳中心坐标进行反演.初步结果显示最小二乘法受随机噪声影响小,定位精度相对稳定约为0.25′′,并可提供四象限法解算的初值;后者的精度可以优于0.14′′,但受随机噪声影响较大.两种算法的精度都显著优于硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager, HXI)太阳指向镜的设计要求,可为指向数据在将来科学分析中的实际应用提供参考.