星空探索

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1. ARGO-YBJ：丰富多彩的宇宙线观测

曹臻

自然杂志 2012, 34 (5): 284-290.

摘要（1062）

PDF（pc）（669KB）（1062）

经过5年的稳定运行，ARGO-YBJ实验积累了4 000多亿个宇宙线事例样本，利用这些宝贵的数据获得了许多重要的科学研究成果。笔者将总结ARGO-YBJ对宇宙线研究领域的贡献，包括宇宙线能谱、成分和各向异性等传统宇宙线课题，还包括许多相关的观测研究，如探索利用宇宙线监测太阳的活动，预报由太阳巨大耀斑引发的地磁暴，探索雷暴与高能宇宙线在大气中的级联反应之间的关联等。随着计划中更灵敏的新一代LHAASO实验的逐步实现，文中所介绍的所有研究都将得到显著的提高，可能在其中某些研究方向产生突破。

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2. 银河系结构的再认识——1.内区的棒结构

赵君亮

自然杂志 2013, 35 (5): 320-325.

摘要（860）

PDF（pc）（1043KB）（418）

最近十几年来，银河系已被确认为是一个棒旋星系，而不是无棒结构的普通旋涡星系。银河系内区的棒结构可以通过各类示踪源来加以探测，并进而确定其结构参数等观测特征。

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3. 银河系结构的再认识——2.外区的翘曲结构

赵君亮

自然杂志 2013, 35 (6): 396-401.

摘要（604）

PDF（pc）（1025KB）（534）

银河系外部区域存在翘曲结构已是不争的事实，对不同类别示踪天体(如星族I 天体、分子云、星际尘埃、老年恒星等)实测结果的分析都确认了这一点。不过，关于翘曲结构的形成机制迄今尚未达成共识。

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4. 银河系结构的再认识——3. 星流和潮汐尾

赵君亮

自然杂志 2014, 36 (4): 235-240. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2

摘要（830）

PDF（pc）（1817KB）（1192）

银晕外区存在众多的星流，它们或源自银河系的矮伴星系，或源自球状星团。星流可以利用各类示踪星，并通过不同的途径来加以研究，对于探索银河系演化史和银河系暗晕的形状具有重要意义。

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5. 人类首次在黑洞超软谱态下发现相对论性喷流

白宇，王松，刘继峰

自然杂志 2016, 38 (1): 8-14. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2016.01.002

摘要（1034）

PDF（pc）（4274KB）（1001）

致密天体吸积过程中相对论喷流的形成机制，是天体物理学的基础问题之一。理论上虽然很难回答这个问题，但对于微类星体相对论喷流的观测，在现象上给出了规律：对于辐射出超软Ｘ射线的天体，相对论喷流是无法产生的。对于河外星系M81中超软极亮X射线源(M81 ULS1)的光谱观测表明，蓝移的宽Hα发射线，是重子物质相对论喷流的证据。喷流的进动导致发射线随时间变化，其投影速度约为光速的17%，这与微类星体的原型SS433极为相似。这种相对论喷流不可能起源于白矮星，而是起源于中子星或黑洞，这与M81 ULS1的超软X射线光谱相矛盾。X射线超软源中相对论喷流的发现，打破以往对喷流形成的理论认知。处在超爱丁顿吸积状态，并拥有光厚吸积盘外流的黑洞，可以用来解释这种超软谱态与相对论喷流的共存现象。

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6. 引力波与黑洞

张天蓉

自然杂志 2016, 38 (2): 87-93. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2016.02.002

摘要（859）

PDF（pc）（3038KB）（1565）

2015年9月14日，LOGO探测到来自两个质量分别为29个太阳质量和36个太阳质量的黑洞并合产生的引力波。这是人类第一次探测到黑洞并合事件，也是第一次探测到来自宇宙的引力波信号。那么，什么是引力波？什么是黑洞？它们是怎么发生碰撞的？碰撞后又发生了什么？本文将做出解释。

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7. 太阳会变成一个黑洞吗

张天蓉

自然杂志 2016, 38 (6): 456-460. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2016.06.009

摘要（774）

PDF（pc）（1196KB）（1692）

太阳最后会变成一个黑洞吗？答案是：不会。因为太阳的质量比较小，不会演化为黑洞。太阳将在几十亿年后，经过“体积巨大、光芒四射”的红巨星阶段，最后形成一个致密的白矮星。白矮星密度极高，一个质量和太阳差不多的白矮星，大小却只有地球那么大，即太阳直径的百分之一。

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8. 黑洞信息丢失之谜

何东山，蔡庆宇

自然杂志 2018, 40 (4): 242-244. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2018.04.002

摘要（888）

PDF（pc）（771KB）（661）

量子力学要求封闭系统必须遵循幺正演化，即封闭系统演化信息守恒。黑洞信息丢失问题与量子力学幺正性产生了冲突，暗示了量子理论可能无法正确地描述引力。文章介绍了黑洞信息丢失问题的来源，以及可能的解决方法。

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9. 首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世

吴庆文

自然杂志 2019, 41 (3): 157-167. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2019.03.001

摘要（1305）

PDF（pc）（8662KB）（1829）

1905年和1916年爱因斯坦分别提出了狭义相对论和广义相对论，这不仅改变了人类对宇宙的认识而且还深深地影响了我们的日常生活，其中广义相对论一个著名的预言就是黑洞。目前，天文学家发现几乎每个星系中心都存在一个百万到百亿个太阳质量的巨型黑洞，而且每个星系中可能还存在上亿个恒星级黑洞。中等质量黑洞是否存在目前还不确定。黑洞存在的间接证据已经有很多，但人类更渴望直接看到黑洞的面目。黑洞虽然本身并不发光，但可以将吸积物质的引力能通过吸积盘变成辐射，从而被我们看到。北京时间2019年4月10日21时，事件视界望远镜项目在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿全球六大城市同步举行新闻发布会，公布人类获得的首张黑洞照片。这张照片摄自梅西耶87(M87)星系中心的黑洞，重约60亿太阳质量，距离地球5 600万光年，由全世界横跨几大洲近10台毫米波望远镜(或阵列)进行联网观测，项目团队包括来自中国科学院上海天文台等单位的10余名中国成员。可以说“人类首张黑洞照片”是继2016年发现引力波之后人们寻找到的爱因斯坦广义相对论最后一块缺失的拼图。本文还对未来中国在黑洞研究方面的重大项目做了简单介绍和展望。

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10. 黑洞——开启“多信使”天文学的新时代

李骢

自然杂志 2019, 41 (3): 219-223. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2019.03.008

摘要（1316）

PDF（pc）（4294KB）（550）

黑洞是宇宙中最为神秘的天体，很长时间内它只存在于理论假设当中。随着现代天文学的发展，如今已经获得了很多关于黑洞存在的相关证据。特别是随着引力波和中微子探测技术的发展，我们不仅可以通过电磁辐射，而且可以通过其他“信使”来了解黑洞，从而真正开启多信使天文学的新时代。

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11. 黑洞信息佯谬：落入黑洞的信息丢失了吗？

余明辉, 葛先辉

自然杂志 2021, 43 (2): 127-134. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2021.02.007

摘要（1062）

PDF（pc）（3808KB）（1451）

黑洞信息佯谬自提出至今已困扰理论物理学家近50年。揭秘黑洞信息佯谬是研究量子引力理论的一个重要途径。最近，物理学家在半经典引力理论下给出了黑洞蒸发过程的佩奇曲线，这表明在黑洞蒸发过程中确实释放了信息，从而证实无任何的信息丢失，这也宣告着黑洞信息问题的解决。文章以时间顺序来介绍黑洞信息佯谬研究的历史和现状。

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12. 解读天鹅座X-1最新参数测量结果

赵雪杉, 冯叶, 苟利军

自然杂志 2021, 43 (3): 209-216. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2021.03.006

摘要（1112）

PDF（pc）（3053KB）（878）

1964年发现的天鹅座X-1是人类历史上第一颗可观测到的恒星级黑洞，它持续不断地吸引着天文学家的目光。精确测量该系统的参数有利于天文学家加深理解天鹅座X-1的物理性质，并有助于对恒星演化作出更好的限制。2011年，首次全面测量天鹅座X-1系统的质量、距离、自旋等参数；2021年，包括国家天文台在内的国际合作团队再次对该系统进行精确测量，全面更新了系统参数。文章详细介绍天鹅座X-1的质量、距离、自旋三个参数的测量方法，以及2011和2021年两次精确测量的结果，并讨论了最新的测量结果对恒星及双星演化的启示。

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13. 太阳磁场测量

李文显, 田晖

自然杂志 2022, 44 (1): 19-30. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.01.002

摘要（1252）

PDF（pc）（7031KB）（2195）

20世纪初太阳黑子中磁场的发现将对太阳的研究从唯象观测带入真正的物理研究。太阳磁场将太阳内部以及各层大气联系在一起，其演化驱动了太阳大气中的各种活动现象。太阳磁场的精确测量对于我们理解太阳物理学中大多数尚未解决的问题至关重要。文章主要回顾了太阳磁场的发现和观测历史，介绍太阳磁场常用的测量方法和当前面临的挑战。

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