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天文学

2026-01-23 01-23 15:27

今日天体物理学研究聚焦于多波段、高精度观测与理论模型的深度融合,旨在揭示从恒星形成到宇宙演化的关键物理过程。核心趋势包括:利用大型巡天和新型基础模型高效处理海量数据;通过多信使观测(引力波、电磁波)探索极端天体现象;以及借助先进算法深化对暗物质、星系演化等基本问题的理解。

主要进展与看点:

  1. 天文数据处理进入“基础模型”时代:首个原生分辨率光谱基础模型OmniSpectra发布,无需重采样即可处理任意长度光谱,在恒星/星系分类、红移估计等任务上展现出卓越的零样本泛化能力,有望大幅减少针对不同任务训练专用模型的需求。
  2. 空间引力波探测迈入倒计时:LISA任务科学团队已组建,计划于2035年发射。作为首个空间引力波探测器,它将开辟低频引力波窗口,用于探测黑洞并合、检验宇宙学模型等,标志着多信使天文学新时代的来临。
  3. 恒星形成与星系演化机制获新证:ALMA在高质量恒星周围发现32个盘候选体,为各向异性吸积提供了迄今最大样本的证据。同时,对矮赛弗特星系UGC 6728的5年多波段监测,揭示了吸积盘活动与射电遮挡之间的关联,深化了对活动星系核反馈过程的理解。
  4. 暗物质与宇宙结构探测技术革新:提出了仅利用恒星流二维轨迹推断暗物质晕形状的新贝叶斯方法,以及基于最优输运、对观测噪声更稳健的宇宙空洞识别算法。这些方法将为欧几里得、LSST等下一代巡天提供强大的分析工具。
  5. 极端天体物理过程的多维度揭示:IXPE观测证实磁星1E 1547.0-5408发射高偏振X射线,支持真空双折射理论。对圆规座X-1的历史数据分析,发现了由数十年前超爱丁顿喷发驱动的相对论性外流激波,展示了X射线双星在极端条件下的活动历史。
  6. 基础物理与宇宙学的交叉检验:通过结合原初核合成与晚期宇宙观测,对修正引力理论(如f(T)理论)进行了多时期联合约束。同时,新的双流体量子反弹宇宙学模型表明,辐射与物质的共同作用可自然产生红移谱,为早期宇宙研究提供了新思路。

2026-01-23 速览 · 天文学

2026-01-23 共 24 条抓取,按综合热度排序

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astro-ph 01-23 00:00

OmniSpectra:首个原生分辨率天文光谱基础模型

OmniSpectra 是首个处理原生分辨率天文光谱的基础模型,无需重采样即可处理任意长度的光谱数据。其创新架构结合了自适应分块、正弦全局波长编码和有效性感知注意力掩码,能够同时从多个不同配置的真实巡天数据中学习。该模型在有限训练样本下展现出卓越的零样本泛化能力,在恒星与星系分类、红移估计等多项任务上达到领先水平,显著减少针对不同任务从头训练专用模型的需求。

天文光谱基础模型深度学习零样本学习天体物理
astro-ph 01-23 00:00

LISA空间引力波探测器:2035年发射前的科学团队与使命

欧洲空间局主导的LISA(激光干涉空间天线)计划于2035年发射,将成为首个空间引力波探测器。通过与NASA及成员国合作,LISA将探测低频引力波,开启黑洞并合、宇宙学等新科学窗口。为最大化科学产出,ESA与NASA已组建20人科学团队,负责发射前的关键技术准备与科学目标规划。本文概述了LISA任务进展、科学目标及相关波形研究。

引力波探测空间天文lisa任务低频引力波国际合作
astro-ph 01-23 00:00

ALMA揭示大质量恒星周围32个盘候选体,为各向异性吸积提供证据

本研究利用ALMA高分辨率观测,在30个高质量恒星形成区中分析了49个天体的气体示踪分子发射。研究发现了32个盘候选体,这是目前在高质量恒星领域、数百天文单位尺度上经过统一分析的最大样本。通过拟合位置-速度图,发现其旋转速度分布指数介于-0.5(开普勒旋转)到-1之间,中值为-0.7。在开普勒旋转假设下,估算的中心质量(未进行倾角校正)介于7到45个太阳质量之间。研究首次在统计显著的样本上成功分离了热核的盘与包层成分,并证实各向异性坍缩在喂养高质量(原)恒星过程中扮演重要角色。

大质量恒星形成原行星盘alma观测气体动力学各向异性吸积热核
astro-ph 01-23 00:00

优化超大质量黑洞双星周期性信号探测:傅里叶与贝叶斯方法对比

本研究通过模拟包含阻尼随机游走(DRW)本征噪声和轨道运动正弦信号的超大质量黑洞双星(SMBHB)光变曲线,系统评估了广义Lomb-Scargle周期图(GLSP)、嵌套贝叶斯采样器(NBS)和小波Z变换(WWZ)三种周期性探测方法的性能。研究发现,NBS在检测周期性信号和过滤纯噪声方面表现最佳。结合NBS与GLSP的联合候选体筛选策略能显著降低误报率,而对真阳性率影响甚微。在模拟LSST(时空遗产巡天)数据时,该方法可实现约40%的真阳性率和仅0.5%的误报率,为未来大规模AGN光变巡天提供了高效的数据处理方案。

超大质量黑洞双星周期性探测贝叶斯方法光变曲线分析主动星系核巡天数据
astro-ph 01-23 00:00

矮赛弗特星系UGC 6728的5年X射线与射电联合光变曲线研究

本研究首次呈现了矮赛弗特星系UGC 6728长达5年的同步X射线与射电光变曲线。X射线光变曲线显示了一个耀发期,随后是缓慢的上升与下降过程,但其硬度比和光谱未发生显著变化。射电流量在X射线耀发期间保持稳定,随后在X射线缓慢上升中期下降约一半,并在X射线下降结束时恢复至基线水平。研究团队将此现象解释为吸积盘中磁重联抛射的等离子体团块暂时遮挡了射电源,其能量学与磁盘活动预期一致。该模式与近期在NGC 2992中报道的类似事件相符,为理解活动星系核的磁活动与辐射机制提供了新线索。

活动星系核赛弗特星系x射线天文学射电观测光变曲线磁重联
astro-ph 01-23 00:00

盖亚望远镜发布最大太阳双星目录,包含6594颗恒星与年龄数据

研究团队利用盖亚DR3 GSP-Spec数据,通过模型驱动方法构建了迄今最大的太阳双星(恒星参数接近太阳的恒星)目录,包含6594颗恒星。采用贝叶斯等龄线投影法,结合有效温度$T_{\text{eff}}$、金属丰度$[\text{M/H}]$与光度$M_G$或$M_Ks$等参数,为每颗恒星确定了精确年龄。该目录填补了高精度小样本与大样本数据之间的空白,并通过年龄-化学丰度关系验证了先前在小样本中发现的趋势(如Al、Si、Ca、Y等元素)在大样本中依然成立。

太阳双星盖亚望远镜恒星年龄银河系考古贝叶斯方法化学丰度
astro-ph 01-23 00:00

英仙座年轻星团年龄序列:通过质量分布估算恒星形成历史

本研究提出了一种基于初始质量函数(IMF)一致性的新方法,用于估算英仙座恒星形成区六个年轻星团的年龄。研究团队利用盖亚DR3数据同质化构建了成员样本,并通过将2MASS测光数据与理论等龄线对比来估算恒星质量,同时采用蒙特卡洛模拟传播误差。通过比较不同年龄假设下各星团的质量分布,寻找使区域质量分布无差异的最佳年龄组合。结果显示,NGC1333+Autochthe约为1百万年,IC348为2百万年,Heleus为2-3百万年,Mestor为3-4百万年,Electryon+Cynurus为4-5百万年,Alcaeus为5-8百万年。该年龄序列与盘分数推断的相对年龄一致,可作为传统等龄线拟合法的有效补充和交叉验证。

恒星形成星团年龄初始质量函数等龄线拟合英仙座天体物理
astro-ph 01-23 00:00

超新星与不对称星周物质相互作用:光变曲线、光谱与偏振的数值模拟

本研究通过升级的二维辐射流体动力学(RHD)与多维蒙特卡洛辐射转移(MC-RT)模拟,详细计算了超新星(SN)与显著不对称星周物质(CSM)相互作用的过程。重点模拟了由双星物质转移形成的盘状CSM,以及类似高光度蓝变星(LBVs)爆发前抛射形成的双极瓣状CSM。研究计算了长达爆发后两年的光变曲线、光谱模式和偏振轮廓,并比较了不同CSM密度分层模型的可观测特性。结果显示,SN-盘相互作用的光变曲线演化相对平滑,而SN-瓣相互作用则表现出明显的变暗与增亮。与真实事件的对比为模拟实际天体物理场景时选择更准确的CSM构型提供了指导。

超新星星周物质辐射流体模拟光变曲线偏振测量天体物理数值模拟
astro-ph 01-23 00:00

星际天体3I/ATLAS水生成率呈现近日点不对称性

本研究利用SOHO/SWAN的莱曼-α观测数据与三维蒙特卡洛建模,首次测量了星际天体3I/ATLAS在近日点后的水生成率。结果显示,其峰值水生成率约为$4 \times 10^{28}$ mol s$^{-1}$,且活动表现出明显的近日点不对称性:入轨时水生成率随日心距$r_h$按$r_h^{-5.9 \pm 0.8}$陡峭上升,而出轨时则按较平缓的$r_h^{-3.3 \pm 0.3}$下降。这表明其水生成主要由稳定的活动区域受太阳辐射变化驱动,且很可能由冰粒的分布式来源主导,活动过程稳定,未出现爆发或快速耗尽迹象。

星际天体水生成率近日点不对称soho观测蒙特卡洛建模活动特征
astro-ph 01-23 00:00

双流体量子反弹宇宙学:辐射与物质共同作用产生红移谱

本研究提出了一种更现实的双流体量子反弹宇宙学模型,在收缩相中同时包含物质和辐射。研究表明,辐射的存在可以自然地诱导由遥远过去收缩期量子真空涨落产生的曲率扰动谱出现红移。由于两种流体的扰动通过引力耦合,真空初始条件需精确定义。分析表明,无需精细调节,产生的熵扰动相对于曲率扰动处于次要地位。这表明仅包含普通物质和辐射的最小双组分反弹模型,能够以观测上可行的初始条件连接到标准膨胀宇宙学。

反弹宇宙学量子扰动红移谱双流体模型初始奇点
astro-ph 01-23 00:00

Swift-BAT 150个月硬X射线源身份揭秘:软X射线观测识别251个潜在对应体

本研究利用钱德拉、XMM-牛顿等望远镜的软X射线(<10 keV)观测数据,为Swift-BAT 150个月巡天中发现的250个未关联硬X射线源(15-150 keV)成功识别出251个潜在对应体。在已识别的对应体中,37%为活动星系核,23%为星系,其余40%包括脉冲星、激变变星等。研究还提供了58个星系中9个的光谱观测结果,多数被归类为红移略高于BAT活动星系核样本中值的赛弗特2型星系。这项工作显著提升了硬X射线源的低能对应体识别率。

x射线天文学源证认活动星系核swift-bat多波段观测巡天数据
astro-ph 01-23 00:00

利用大规模光谱巡天绘制暗物质分布与宇宙大尺度结构演化

本文提出一项利用10米级望远镜(如拟议的宽视场光谱望远镜)搭载大规模多目标光谱仪,开展深度巡天观测的计划。该计划旨在绘制红移z~1.5(基线)或z~3.5(近红外扩展)范围内的暗物质分布图,并追踪宇宙大尺度结构的形成与演化过程。通过精确测量星系光谱,可反演暗物质引力势场,为理解宇宙物质组成和结构增长历史提供关键数据。

暗物质分布大尺度结构光谱巡天宇宙学红移测量
astro-ph 01-23 00:00

非均匀天线负载下嵌入式单元方向图计算与故障检测新算法

本文提出了一种新的迭代算法,用于计算天线阵列在非均匀端口负载(任意对角矩阵)下的嵌入式单元方向图。该方法通过最少数量的方向图测量,即可稳定地反演出负载的非均匀参数,从而用于阻抗故障检测。研究还评估了算法在包含噪声的实际测量环境中的收敛性,并给出了所需的最低信噪比、衰落水平以及参考天线的最优选择,以最小化估计误差。

天线阵列嵌入式单元方向图故障检测迭代算法阻抗计算测量噪声
astro-ph 01-23 00:00

利用恒星流约束暗物质晕形状:无需运动学测量的分层贝叶斯方法

本研究提出了一种分层贝叶斯框架,仅利用外部星系中恒星流的二维投影轨迹,即可推断暗物质晕形状的总体分布。研究团队开发了JAX加速的粒子喷射模拟包StreaMAX,将恒星流生成速度提升了数个数量级。通过对每个恒星流拟合轴对称暗物质晕模型获得扁平化后验,再通过分层重加权方法聚合这些后验,从而约束总体分布。模拟数据表明,该方法能准确区分扁球状、球状和长球状暗物质晕种群,为欧几里得太空望远镜和鲁宾天文台/LSST即将获得的大样本数据提供了无需运动学测量的实用分析路径。

暗物质晕形状恒星流分层贝叶斯天体物理统计星系动力学jax加速计算
astro-ph 01-23 00:00

揭秘恒星形成星系射电光度关键因素:基于LoTSS巡天的新校准

本研究利用LOFAR巡天二期数据,通过非参数决策树回归算法,分析了近1.9万个本地恒星形成星系,以探究其射电连续谱-恒星形成率关系的影响因素。研究发现,预测星系射电光度最重要的因素是恒星形成率,其次是恒星质量,两者均具有超过$5\sigma$的统计显著性。研究还基于总样本(约3.5万个星系)获得了新的射电连续谱-恒星形成率关系校准,该校准在使用光谱或测光数据时结果稳定,凸显了决策树算法在处理射电巡天样本中的实用性。

射电天文学恒星形成率星系演化机器学习巡天数据
astro-ph 01-23 00:00

基于最优输运重构的宇宙空洞动态识别算法

研究团队提出了一种名为BitVF的新型宇宙空洞识别算法,该方法通过最优输运重构技术,从当前星系分布中恢复拉格朗日位移场的负散度区域来定义空洞。相比传统拓扑方法,BitVF对观测噪声和红移畸变更稳健,在DESI类模拟星系巡天中能更准确地保持真实空间空洞的统计特性。该算法不依赖宇宙学假设,计算效率高,适用于下一代大规模星系巡天。

宇宙空洞最优输运星系巡天宇宙学探针数值模拟红移畸变
astro-ph 01-23 00:00

利用耀变体构建更稳定的天体参考系

研究发现,活动星系核(AGN)的光度变异性与光学-射电位置偏移及射电位置变异性呈负相关。基于此,研究团队提出利用高光度变异性AGN(即耀变体)构建的天体参考系比传统方法更稳定。通过将ICRF3与Gaia DR3数据匹配,采用自举法评估不同光度变异性AGN构建的参考系的多历元稳定性。结果显示,在S/X波段,耀变体构建的参考系稳定性比类星体构建的高6倍,比ICRF3定义源高2倍;在K和X/Ka波段,耀变体参考系稳定性也显著优于类星体构建的参考系。研究还提出基于变异性的天体测量协方差缩放方法,使S/X与Gaia之间的框架畸变和不稳定性降低2倍。

天体参考系耀变体光度变异性活动星系核天体测量框架稳定性
astro-ph 01-23 00:00

NGC 4151射电外流揭示分层磁场结构:磁驱动喷流与风

本研究利用VLA对赛弗特星系NGC 4151进行了千秒差距尺度的偏振观测,首次揭示了其射电外流中分层的磁场结构。在10 GHz高分辨率图像中,喷流呈现“脊柱-鞘层”结构,磁场方向在脊柱区垂直于喷流,在鞘层区平行于喷流。3 GHz图像则观测到垂直于外流的“风”状成分,其旋转测量(RM)梯度($+75$ 至 $-25$ rad m$^{-2}$)暗示了螺旋磁场缠绕外流。结合射电与X射线数据分析,研究证实该分层外流由磁驱动主导,估算其质量达$1050-3200 M_\odot$,质量流失率$0.01-0.03 M_\odot \text{ yr}^{-1}$,但动能较低($<0.01\% L_{\rm{bol}}$),对星系尺度反馈影响有限。这表明射电宁静活动星系核也可能存在磁主导的喷流与风。

活动星系核射电偏振磁场结构喷流物理星系反馈ngc 4151
astro-ph 01-23 00:00

首次构建NGC 7319双锥外流模型,揭示致密星系群AGN反馈与潮汐流边界

本研究利用APO望远镜的长缝光谱观测,首次为致密星系群“斯蒂芬五重奏”中的活动星系NGC 7319构建了窄线区双锥外流模型。通过高斯拟合Hα与[N II]发射线,结合星系旋转模型与电离气体运动学图,成功分离了星系群中的AGN驱动外流、星系旋转及潮汐流。研究发现,外流径向速度峰值达550 km/s,距中心黑洞2.6 kpc;在2.4-6.3 kpc投影距离处,存在从AGN驱动外流向引力驱动潮汐流的转变。谱线比分析表明,6.3 kpc内气体呈现类赛弗特电离,支持了此外半径以外气体主要受潮汐流驱动的结论。

活动星系核致密星系群运动学模型电离气体外流反馈潮汐相互作用
astro-ph 01-23 00:00

中子星吸积系统在20世纪中期喷发超爱丁顿相对论性外流

通过对X射线双星系统圆规座X-1长达24年的射电与X射线观测,研究团队首次发现并追踪了其周围约3秒差距尺度上的宽角激波结构。这些激波具有显著自行和形态演化,速度约为0.14c,正在减速。分析表明,它们由一次在1972年左右喷发的、速度≥0.3c的宽角相对论性外流驱动,其时间平均功率高达约40倍爱丁顿光度,显著区别于其他X射线双星在千年尺度上形成的准直喷流结构。激波区域存在有序磁场,偏振度高达52%,是潜在的PeV粒子加速器,能加速电子至0.7 PeV,质子至20 PeV。

中子星吸积相对论性外流超爱丁顿光度激波物理粒子加速高能天体物理
astro-ph 01-23 00:00

脉冲星PSR B0540-69自转减慢变化或由磁轴漂移引发

本研究提出了一种对“蟹状星云双胞胎”脉冲星PSR B0540-69行为的解释,将其制动指数的变化与磁场的演化或星震联系起来。研究借鉴了地球地壳中观察到的理论图景,将脉冲星的行为类比为地壳板块的漂移、突然不连续的重排(快速滑动)和长期事件(慢滑动事件)。该物理方法在原则上与蟹状星云脉冲星及其他年轻脉冲星中观测到的永久性扭矩变化“微跃变”等一系列类似事件相一致,为理解脉冲星固态壳层与磁力线的动力学这一长达50年的未解之谜提供了新的视角。

脉冲星磁轴漂移制动指数星震磁场演化天体物理
astro-ph 01-23 00:00

SHARK v2.0模型揭示卫星星系停止形成恒星的关键机制

本研究结合斯隆数字巡天(SDSS)观测数据与SHARK v2.0半解析模型,深入探讨了星系群和星系团中卫星星系的“淬灭”(停止恒星形成)过程。通过生成模拟观测数据,研究团队校准了热晕气体和冷星际介质(ISM)气体剥离的模型参数,发现先前模型中的剥离效率过高。校准后的模型显示,降低气体剥离效率能更好地解释中低质量卫星星系的观测数据。分析表明,卫星星系的淬灭时标在星系团中比在星系群中更短,且通常随恒星质量增加而缩短。超过20亿年的长淬灭时标支持“热晕气体剥离”是卫星星系停止恒星形成的主导机制。

星系演化气体剥离卫星星系淬灭机制半解析模型数值模拟
astro-ph 01-23 00:00

IXPE观测磁星1E 1547.0-5408:高偏振X射线与真空双折射的探索

本研究利用成像X射线偏振探测仪(IXPE)对磁星1E 1547.0-5408进行了500 ks的观测。源在2–6 keV波段表现出高线性偏振度(PD=47.7±2.9%),偏振角为75.8°±1.8°。能谱由单一热成分(黑体温度kT_BB∼0.67 keV,发射半径R_BB∼1.2 km)很好描述。相位分辨分析表明X射线热辐射可能源自一个温度分布不均匀的小热斑。用旋转矢量模型拟合偏振角相位调制,约束了源几何结构,表明偶极轴和视线均与自转轴不重合。在此几何下,高偏振度不能作为磁层中存在真空双折射的确凿证据,但偏振角调制及PD在3–4 keV的可能极小值与磁化大气中真空共振处的部分模式转换预期相符,再次暗示了磁星中可能存在量子电动力学效应。

磁星x射线偏振ixpe真空双折射量子电动力学旋转矢量模型
astro-ph 01-23 00:00

利用原初核合成与晚期宇宙观测联合检验f(T)引力理论

本研究通过结合早期宇宙的原初核合成(BBN)观测与晚期宇宙的Ia型超新星、重子声波振荡和宇宙钟数据,对具有非最小物质耦合的f(T)引力理论进行了多时期检验。BBN通过约束弱相互作用冻结温度的变化率$|\delta\tau_f/\tau_f|$,将轻元素丰度转化为对标准宇宙膨胀历史的偏离限制。晚期观测则分别探测距离、标准尺度和哈勃膨胀率。独立分析凸显了各数据集的互补性,而联合拟合则打破了参数简并,给出了最严格的综合约束。结果表明,BBN强烈限制了与标准宇宙学的大幅偏离,而晚期宇宙观测仍与近$\Lambda$CDM背景兼容。

f(t)引力原初核合成宇宙学观测非最小耦合晚期宇宙引力检验
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