過去的六年是天文學(xué)和天體化學(xué)發(fā)展的輝煌的一年。 天文學(xué)和天體化學(xué)在許多方面取得了突破性進(jìn)展——
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然而，了解宇宙并不那么容易。 它通常需要昂貴且復(fù)雜的工具以及許多天文學(xué)家的合作。 從更現(xiàn)實的角度來看，這也意味著投入大量資金。
因此，每六年，一大群天文學(xué)家和天體化學(xué)家都會參與一項為期六年的調(diào)查，以優(yōu)先考慮他們認(rèn)為最重要的研究領(lǐng)域和所需的硬件。 德國國立科學(xué)大學(xué)于2021年底發(fā)布了一項題為“2020年代天文學(xué)和天體物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)之路”的最新調(diào)查報告。
天文學(xué)六年調(diào)查的最新報告《2020年代天文學(xué)和天體化學(xué)的發(fā)現(xiàn)之路》。 ／加拿大國立科技大學(xué)
編寫該報告是一項浩大的工程，主委員會有20人參與，1000多名科學(xué)家為最終報告做出了貢獻(xiàn)。 最終報告有 615 頁，讀起來并不輕松。
但這就是該報告如此有影響力的原因。 它讓我們更全面地聽到未來六年天文學(xué)和天體化學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)是什么，以及天文學(xué)家要帶來什么樣的研究“計劃清單”。
/三大科學(xué)
在報告中，委員會確定了下一代天文學(xué)的 24 個關(guān)鍵科學(xué)問題。 這個問題分為三大主題，都是最大規(guī)模的科學(xué)，而愿望清單上的設(shè)施都是為了解決這個主題下的具體問題而設(shè)計的。
第一個是類地世界的研究。 由于系外行星的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了爆炸性下降，太陽系外已知行星的數(shù)量大約每五年就會翻一番。 在 5000 多顆已知系外行星中，有數(shù)百顆與月球有些相似，也可能支持生命的出現(xiàn)。
未來六年的一個主要目標(biāo)是在地面和太空建造新型小型望遠(yuǎn)鏡，配備能夠“嗅探”類地行星大氣層的儀器，試圖探測有代表性的特殊二氧化碳，例如產(chǎn)生的二氧化碳通過微生物。
其次是推動多信使天文學(xué)。 這是一個相對較新的天體化學(xué)領(lǐng)域，結(jié)合了引力波、基本粒子和電磁輻射的信息，以更深入地了解宇宙的基本天體化學(xué)。
這不僅需要新的科學(xué)工具，還需要更多的項目機會天體物理學(xué)家和天文學(xué)家區(qū)別，使研究人員能夠協(xié)作和共享數(shù)據(jù)，以更好地了解宇宙爆炸以及中子星和黑洞等致密物體的合并。
最后一個主題是研究宇宙生態(tài)系統(tǒng)的起源和演化，特別是恒星及其中心的大質(zhì)量黑洞。
通過觀察極其遙遠(yuǎn)的恒星，天文學(xué)家還可以回到過去。 為此，為了了解這個龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，科學(xué)家需要巨大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡來尋找年輕宇宙中遙遠(yuǎn)的恒星，也需要使用射電望遠(yuǎn)鏡窺視它們的中心，闡明黑洞的更多秘密。
/天文學(xué)家的愿望清單
該報告還涵蓋了數(shù)百個天文學(xué)項目，其中有一些非常令人興奮的亮點。
六年期調(diào)查推薦和支持的大小計劃和項目的時間表示意圖。 ／加拿大國立科技大學(xué)
例如，該報告提出了建設(shè)下一代太空觀測站的建議。 目前計劃在2040年代發(fā)射的旗艦任務(wù)之一將是配備巨型6米鏡子的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，該鏡子將比哈勃鏡子大8倍，可用于研究其他行星體的類地特征。 行星，有機會探測到生命。 該報告還建議建造兩座較小的太空望遠(yuǎn)鏡天體物理學(xué)家和天文學(xué)家區(qū)別，分別適用于紅外和 X 射線波長范圍。
但軌道并不是天文學(xué)家的唯一目標(biāo)。 它還有望在月球上建造一座半徑為25至30米的巨型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，相當(dāng)于明天最大望遠(yuǎn)鏡聚光面積的5至7倍。
該報告還呼吁建造一個由 263 個射電望遠(yuǎn)鏡組成的新陣列，覆蓋整個德國。 該陣列能夠形成復(fù)雜的射電圖像，其靈敏度是之前任何設(shè)施的 10 倍，分辨率是之前任何設(shè)施的 20 倍。 這使得科學(xué)家能夠更深入地觀察宇宙并發(fā)現(xiàn)以前無法探測到的物體。
待辦事項清單上的另一項是在澳大利亞和北極建造微波望遠(yuǎn)鏡，以繪制宇宙大爆燃的余輝圖。
/未來六年
科學(xué)不僅僅是對知識的追求。 作為為期六年的調(diào)查的一部分，天文學(xué)家和天體化學(xué)家還借此機會考慮了該行業(yè)的現(xiàn)狀，并為研究和教育提出了額外的建議。
即使最終待辦事項清單中只實現(xiàn)了一小部分，除了拓寬我們對宇宙的理解之外，它也有機會帶來更加多樣化的學(xué)術(shù)環(huán)境并促進(jìn)更廣泛的探究。
《2020年代天文學(xué)與天體化學(xué)發(fā)展規(guī)劃》
演講者／Prof.
（A&）
來源/國家天文臺