高海拔宇宙線觀測站發(fā)現(xiàn)首批“拍電子伏加速器”和迄今最高能量光子

中國科學(xué)院高能物理研究所牽頭的LHAASO國際合作組完成國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）”在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量超高能宇宙加速器，并記錄到能量達1.4拍電子伏的伽馬光子（拍=千萬億），這是人類觀測到的最高能量光子，突破了人類對銀河系粒子加速的傳統(tǒng)認知，開啟了“超高能伽馬天文學(xué)”時代。相關(guān)成果發(fā)表于Nature。LHAASO尚在建設(shè)中，這次報道的成果是基于已經(jīng)建成的1/2規(guī)模探測裝置在2020年內(nèi)11個月的觀測數(shù)據(jù)。LHAASO是以宇宙線觀測研究為核心的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，位于四川省稻城縣海拔4410米的海子山，可以全方位、多變量地測量宇宙線。

高海拔宇宙線觀測站（LHAASO，2020.11）（圖片來源于中國科學(xué)院網(wǎng)站）

成果發(fā)布會現(xiàn)場（圖片來源于中國科學(xué)院高能物理研究所網(wǎng)站）

發(fā)現(xiàn)太陽冕洞中的感應(yīng)噴流現(xiàn)象

中國科學(xué)院云南天文臺湯澤浩等人觀測到極區(qū)冕洞內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和爆裂感應(yīng)噴流。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal Letters。太陽大氣中普遍存在許多連續(xù)電磁爆發(fā)活動現(xiàn)象。通過分析太陽光球磁場、軟X射線和極紫外波段數(shù)據(jù)，他們研究了起源于兩個相鄰日冕亮點的兩次連續(xù)的噴流爆發(fā)活動。研究發(fā)現(xiàn)第一個亮點爆發(fā)可能是由于光球閉合磁拱在浮現(xiàn)過程中與其附近的開放磁場發(fā)生磁場重聯(lián)導(dǎo)致，爆發(fā)開始后又與磁流對消明顯相關(guān)。該噴流與以往研究中所謂的標(biāo)準(zhǔn)噴流產(chǎn)生機制一致。該研究說明感應(yīng)噴流爆發(fā)之間具有明確的物理聯(lián)系，這類觀測還可用于太陽活動爆發(fā)的預(yù)報。

火星上游太陽風(fēng)的分布和變化研究

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室戎昭金研究員、魏勇研究員等與合作者對火星上游（1.4～1.7 AU）太陽風(fēng)物理參數(shù)進行統(tǒng)計，拓展了人們對1AU之外太陽風(fēng)分布和變化的認識。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal。研究結(jié)果顯示，相比地球而言，火星處太陽風(fēng)離子密度更低、動壓更低，行星際磁場強度更低，而太陽風(fēng)流速則與地球處類似，保持在370km/s左右?；顒痈吣?，太陽風(fēng)的磁場和動壓都要比活動低年時期強。研究還發(fā)現(xiàn)對于太陽風(fēng)磁場向內(nèi)的扇區(qū)較向外的扇區(qū)而言，太陽風(fēng)際磁場更接近徑向（行星-太陽連線方向），這在高年表現(xiàn)得尤為明顯。

銀河系分子氣體厚盤性質(zhì)研究

中國科學(xué)院紫金山天文臺銀河畫卷科學(xué)團隊的蘇揚、楊戟、閆慶增等人對內(nèi)銀河系近400平方度的分子氣體進行了分析。該分析結(jié)果發(fā)表于The Astrophysical Journal。觀測發(fā)現(xiàn)，分子厚盤由許多獨立、暗弱、非引力束縛的小尺寸分子云組成。新測量的分子厚盤的標(biāo)高與此前已知的原子氣體盤的標(biāo)高相當(dāng)，盤內(nèi)分子云的速度彌散與薄盤分子云相當(dāng)。通過對這些分子云樣本進行分析后發(fā)現(xiàn)，云-云之間的速度彌散隨著銀心距的增加而系統(tǒng)性地減小。因此，分子氣體的分布受到了不同銀心距處恒星形成活動的調(diào)制，厚盤的分子氣體可能起源于銀盤，盤面上恒星活動的劇烈物理過程造成了分子氣體分布的脫偶。

多視角觀測揭示日珥氣泡的三維磁場結(jié)構(gòu)

中國科學(xué)院國家天文臺李婷研究員和安徽大學(xué)張軍教授等人基于我國自主建設(shè)的新真空太陽望遠鏡（NVST）的高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)，首次在日面Hα觀測中找到一個位于暗條倒鉤附近的具有拱形明銳邊界的日珥氣泡。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal Letters。研究發(fā)現(xiàn)，日面日珥氣泡在日面觀測中很有可能不是一個稀有現(xiàn)象：若在暗條倒鉤下方存在一個磁場聚集區(qū)，那么扎根于該磁場聚集區(qū)的磁環(huán)將與倒鉤相互作用形成氣泡。此外，日面日珥氣泡的發(fā)現(xiàn)和后續(xù)的相關(guān)研究將有望直接回答“氣泡是否由日珥下方的新浮磁通量產(chǎn)生”這一日珥研究領(lǐng)域的關(guān)鍵問題，對于進一步揭示日珥磁場和動力學(xué)演化有著十分重要的作用。

首次在日面上發(fā)現(xiàn)日珥氣泡的對應(yīng)結(jié)構(gòu)（On-disk Bubble）（圖片來源于中國科學(xué)院國家天文臺網(wǎng)站）

日面日珥氣泡的三維磁拓撲結(jié)構(gòu)及其卡通模型（圖片來源于中國科學(xué)院國家天文臺網(wǎng)站）

古代赤道極光揭示西太平洋磁異常演化

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所何飛研究員、魏勇研究員、蔡書慧副研究員和朱日祥院士聯(lián)合英國利茲大學(xué)Philip W. Livermore教授團隊開展了赤道極光和地球發(fā)電機模擬的交叉研究工作，揭示出西太平洋地磁異常區(qū)（West Pacific Anomaly，WPA）百年時間尺度的震蕩特征。相關(guān)成果發(fā)表于PNAS。當(dāng)前地磁場最顯著特征是南大西洋異常區(qū)（South Atlantic Anomaly，SAA）。該研究清晰地呈現(xiàn)了地球內(nèi)部與空間的緊密聯(lián)系，內(nèi)部影響空間，空間反映內(nèi)部。WPA的演化對于理解當(dāng)今SAA的演化和地磁場的整體變化具有重要的指示作用。過去幾十年以來，SAA強度一直在持續(xù)減弱，范圍在不斷擴大，未來是否會發(fā)生下一次地磁倒轉(zhuǎn)不得而知。

形態(tài)研究疏散星團演化

中國科學(xué)院新疆天文臺光學(xué)天文及技術(shù)應(yīng)用研究室胡卿順等人利用歐洲航天局發(fā)射的蓋亞衛(wèi)星（Gaia）第二次釋放數(shù)據(jù)，對265個疏散星團進行形態(tài)分析，并對其演化進行深入研究。相關(guān)成果發(fā)表于The Astrophysical Journal。疏散星團是研究恒星形成和演化的理想實驗室，也是銀河系重要組成部分。在疏散星團演化的研究中，其形態(tài)演化是一個重要的物理過程。星團整體形態(tài)隨著年齡增大逐漸被拉伸，而星團核區(qū)形態(tài)則保持圓形或者略微趨于圓形。借助得到的形態(tài)參數(shù)，對疏散星團的分層結(jié)構(gòu)進行了分層程度參數(shù)的定義。該參數(shù)能夠在統(tǒng)計學(xué)上合理地量化星團分層結(jié)構(gòu)。

國際合作:我們經(jīng)歷的簡史

中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心原主任吳季研究員闡述了空間天氣國際合作的綜述。相關(guān)文章發(fā)表于Journal of Space Weather and Space Climate。對于單個國家來說，不可能覆蓋所有的觀測點，因為我們需要來自不同地點和不同時間的信息。任何一家機構(gòu)都無法提供具有廣譜傳感器的多個位置。文章回顧了雙星計劃（DSP）、中俄空間天氣聯(lián)合研究中心、螢火一號（Yinghuo-1）和太陽風(fēng)-磁層相互作用全景成像衛(wèi)星（SMILE）等計劃中開展的國際合作，指出空間天氣是一個全球性的問題，提煉出“自下而上”的任務(wù)提出方式和政府支持是開展空間天氣國際合作的核心要素，呼吁在空間天氣領(lǐng)域開展更深入的國際合作，為未來應(yīng)對極端空間天氣做好準(zhǔn)備。