动态洛伊布尺度：实时演化分类星际天体
研究团队将静态的洛伊布尺度扩展为动态微分框架，通过将异常度量定义为日心距离的函数并引入有效分数的弛豫方程，使分类方案具备记忆、滞后和预测能力。该方法能基于遥远距离获得的稀疏数据，对天体最终洛伊布等级进行早期稳定预测，有助于在天体接近地球时更准确地量化其真实性质。
2025-12-17 速览 · 天文学
2025-12-17 共 24 条抓取，按综合热度排序
下一代系外行星科学前沿：直接成像邻近恒星系统
本文指出，随着透射光谱和掩星光谱在表征系外行星大气时面临恒星表面不均匀性和活动性带来的噪声限制，未来对小型温带岩石行星的深入研究将依赖于高对比度直接成像技术。下一代极大望远镜（ELTs）及其搭载的仪器（如ESO ELT的PCS和GMT的GmagAO-X）将在2035-2040年间投入运行，有望对附近红矮星周围的数十颗岩石行星进行表征。文章探讨了在空间望远镜任务时代，地基观测在系外行星研究中的持续作用。
哈勃继任者HWO将首次直接成像“冷系外木星”
白皮书提出，未来“宜居世界天文台”（HWO）将利用反射光光谱和偏振测量技术，直接成像并光谱分析有效温度低于400K的冷气态巨行星。该计划旨在测定其大气分子组成、云层特征和温度结构，填补热系外行星与太阳系巨行星间的观测空白，为行星形成、云微物理及光化学作用提供关键约束。
银河系潮汐扰动宽双星系统，解释热木星起源之谜
研究揭示宽双星系统在银河系潮汐场扰动下，能显著提升热木星形成效率。相比孤立双星，宽双星可多产生约1.8倍的热木星，解释了观测中26%-40%的热木星来源。该机制尤其擅长形成年龄超过25亿年的古老系统，并自然产生自由漂浮的巨行星，解决了冷/热木星比例长期存在的理论预测与观测不符的难题。
首次确认超大质量恒星风质量损失率存在“拐点”
本研究首次通过流体动力学一致的非局部热动平衡大气模型，确认了超大质量恒星（VMS）辐射驱动星风的质量损失率存在一个“拐点”。当恒星质量约60倍太阳质量时，星风光学深度跨越临界值，质量损失率急剧上升，斜率高达约10。这一发现解释了从O型星到WNh型星的观测转变，并与银河系拱星团中的过渡恒星位置吻合。研究还识别出由铁电离变化驱动的两个质量损失双稳态跃迁。
DESI数据确认16个本星系群矮星系成员，揭示六分仪座星系动力学特征
研究团队利用暗能量光谱仪首批数据，结合盖亚卫星的自行、位置和测光数据，成功确认了16个本星系群矮星系（包括超暗弱、经典和不规则星系）的恒星成员身份。研究证实了基于盖亚数据的筛选算法能有效减少前景污染，并首次利用DESI数据追踪了六分仪座星系的恒星运动学至大半径范围。研究发现，该星系内金属丰度较低的恒星群速度弥散更高、分布更广，而富金属恒星群则运动学更冷、更集中于中心，其金属丰度梯度在内部区域较陡，外围则几乎无梯度，暗示了外部晕或“由外向内”的恒星形成历史。
麦哲伦云化学DNA研究：最古老小麦哲伦云恒星中r过程主导中子俘获元素生成
通过对12颗金属贫乏的小麦哲伦云巨星进行高分辨率光谱分析，研究发现这些形成于星系诞生初期的古老恒星中，中子俘获元素（如Eu、Sm）丰度存在巨大星间弥散，部分恒星呈现极高的r过程元素富集。研究指出，在早期小麦哲伦云中，中子俘获元素的生产主要由r过程驱动，因为低质量AGB恒星尚未演化并留下s过程印记。定制的随机化学演化模型支持了这一结论，揭示了早期星系中元素合成的随机性和气体混合效率低下的影响。
Ia型超新星高速特征起源研究：单一密度增强模型无法解释观测
本研究利用辐射转移代码TARDIS，对六颗Ia型超新星（SNe Ia）中普遍存在的高速吸收特征（HVFs）进行了建模分析。研究团队通过建立基准光球速度模型，并在高速度区引入高斯密度增强，训练神经网络模拟其对硅谱线轮廓的影响，进而使用马尔可夫链蒙特卡洛方法推断最佳密度增强参数。结果表明，单一的密度增强无法同时解释观测到的硅和钙元素HVFs的演化，暗示当前主流爆发机制模型（如延迟引爆或双引爆机制）可能遗漏了某些关键物理过程。
HOLCon框架：优化宇宙模拟中的晕光锥构建与星系目录生成
本研究开发了HOLCon框架，用于从宇宙学模拟中高效构建暗物质晕光锥并生成模拟星系目录。该框架通过优化光锥在模拟盒中的方向，有效减少了当巡天体积超过单个模拟盒时产生的重复结构问题，并采用线性插值方案追踪晕属性随时间的演化。基于Uchuu模拟，研究者构建了覆盖50平方度、红移高达z=10的光锥，为下一代深场巡天提供了代表性覆盖。该框架利用Dask并行计算实现快速构建，并预测了Hα发射星系的成团性，为宇宙学推断提供了重要资源。
利用白矮星吸积盘探索物质流动：面向2040年代的光谱-时序观测愿景
理解物质和角动量如何在吸积盘中流动是天体物理学的基本难题。白矮星吸积系统是理想的实验室，其秒到分钟级的变光可用于研究。现有宽带时序观测已发现与X射线双星相似的时延信号，暗示了波动传播机制，但受限于光谱混合而难以进行物理解释。2040年代，鲁宾-LSST等新一代探测器将发现大量吸积系统，为实现高时间分辨率的光谱-时序观测提供了契机。该白皮书阐述了通过同时解析连续谱和发射线，直接绘制变光在盘中的传播图景、检验从白矮星到超大质量黑洞的吸积物理是否具有尺度不变性的科学目标与所需观测能力。
毫米波观测揭示太阳活动起源，助力空间天气预报
随着社会对天基服务的依赖加深，预测太阳爆发事件影响的需求日益迫切。毫米波观测能直接探测太阳大气层中太阳活动起源区域的实时物理条件。研究提出，一个具备全太阳盘、高时间分辨率、多频率成像能力的观测设施，将彻底改变我们对太阳及其影响日球层的认识。AtLAST项目有望实现这一能力，并推动欧洲在建立可靠的空间天气业务化预报科学基础方面发挥引领作用。
ALMA揭示HD 100546原行星盘中气体螺旋与垂直下落的动力学特征
本研究利用ALMA对HD 100546原行星盘中五种CO分子发射线进行观测，通过Discminer包拟合分析气体运动学。研究发现盘内存在显著的、大尺度的运动学螺旋结构，其螺距角支持由50天文单位内的嵌入伴星驱动。在90-150天文单位区域，首次探测到与尘埃间隙重合的向下垂直流动，同时13CO和C18O的积分强度径向剖面出现凹陷，暗示该处可能存在另一颗伴星。此外，红移与蓝移侧的发射高度存在不对称性，可能源于盘外物质吸积或内盘翘曲的阴影效应。
绘制宇宙结构演化图景：大孔径毫米波望远镜的迫切需求
本文指出，当重子物质落入星系、星系团等大质量结构时，会被加热至超过10^5 K并电离，形成“温/热”宇宙介质。目前，ALMA等深空毫米波观测仅能探测少数高红移系统，而低分辨率巡天虽能发现数千个天体，但分辨率不足。为了真正推进大尺度结构演化的研究，需要一台大孔径单口径（亚）毫米波望远镜，其测绘速度需比现有设备快数个量级，同时保持角秒级分辨率，以精确成像电离气体分布并排除射电与尘埃信号的污染。
暗物质晕如何塑造星系盘结构？TNG50模拟揭示关键参数
本研究基于TNG50宇宙学模拟，系统探究了星系盘结构（大小、厚度）与其宿主暗物质晕性质之间的关联。通过随机森林回归与符号回归分析，发现仅凭暗物质晕的密度结构、角动量、形状及形成历史等参数，即可高精度预测星系盘结构，其中盘厚度比大小更易预测。研究揭示了浓度、内禀自旋、近期质量吸积等是影响盘结构的关键晕参数，并指出盘-晕相关性主要源于盘形成过程中对晕内区的重排作用，而非原始关联。
ExoMol发布12种二氧化碳同位素分子的高精度光谱线列表
研究团队利用变分程序TROVE，结合精确的动能算符、经验势能面和从头算偶极矩面，为12种二氧化碳同位素分子构建了全面的振转光谱线列表。数据融合了MARVEL分析、HITRAN和CDSD数据库的实测能级，并采用机器学习方法分配量子数。生成的线列表已通过TauREx等四种辐射传输代码验证，可用于系外行星大气建模，所有数据已在ExoMol平台公开。
JWST揭示再电离时期透镜星系尘埃与莱曼α发射的关联
本研究利用JWST、HST和CANUCS项目数据，对红移z=6.5676的引力透镜莱曼α发射星系HCM 6A进行了多尺度分析。通过定制化SED拟合框架，在积分、狭缝和像素尺度上解析了其恒星、星云和尘埃性质。研究发现，最年轻的恒星形成区（S3）呈现出由反馈塑造的多相星际介质结构，其中心尘埃清除区域是莱曼α辐射高效逃逸的关键通道。这为理解再电离时期尘埃性莱曼α发射星系的物理机制提供了独特的空间分辨视角。
BL Lacertae伽马射线变异性研究：单一参数解释光谱与时间变化
本研究利用费米伽马射线空间望远镜的LAT数据，分析了活动星系核BL Lacertae的伽马射线光谱和时间变异性。研究发现，在单区同步自康普顿（SSC）模型框架下，仅通过改变电子峰值能量这一单一物理参数，即可成功解释观测到的所有变异性特征。分析显示，逆康普顿峰值光度与峰值能量之间存在线性相关，这为理解此类天体的高能辐射机制提供了简约而有力的物理图像。
暗物质晕演化新解：早期尖峰如何转变为NFW轮廓
本研究通过64次高精度N体模拟，揭示了暗物质晕内部结构从早期形成的“瞬时尖峰”向普遍存在的NFW轮廓演化的关键机制。研究发现，大质量合并、人工碎片吸积以及大尺度纤维结构的相互作用是导致尖峰转变的三条主要路径。值得注意的是，即使整体轮廓已呈NFW形式，与原始峰值相关的粒子仍保留着最初的幂律尖峰特征。这项工作为理解NFW轮廓的普适性起源及早期坍缩对现今晕结构的印记提供了新视角。
寻找银河系卫星星系中的中等质量黑洞
中等质量黑洞（IMBH）是黑洞家族中尚未被充分探索的成员，其质量介于约100至10万个太阳质量之间。本文指出，探测银河系矮卫星星系中是否存在IMBH及其占据比例，是检验早期宇宙黑洞种子形成模型的关键。目前此类观测证据非常有限。文章强调，下一代宽视场光谱设施将有望首次实现对矮星系中IMBH占据比例的可靠测量，从而区分不同的早期黑洞形成理论。
利用本星系群矮星系探测暗物质本质
本星系群矮星系可作为关键探针，区分冷暗物质模型面临的星系尺度挑战是源于重子过程理解不足，还是需要新物理模型。研究提出需系统测定其暗物质晕性质与恒星质量、恒星形成历史的关系，这要求对数千颗恒星进行精确视向速度测量，需要12米级和30-40米级望远镜的多目标光谱仪协同观测。
大质量恒星主序演化新框架：提升快速群体合成物理一致性
研究团队在COMPAS代码中实现了一个适用于快速双星群体合成的主序演化新框架。该框架基于半解析模型，能准确捕捉恒星在主序阶段经历任意质量损失或增益历史时的对流核演化，并处理了恒星“返老还童”及主序并合过程。相比常用方案，新框架预测了更重的氦核、更致密的剥离恒星半径以及系统更高的黑洞质量，从而显著提升了快速群体合成中恒星与双星演化的物理一致性。
SRG/ART-XC宽视场X射线搜寻Geminga脉冲星晕未获显著信号
本研究利用SRG/ART-XC望远镜对Geminga脉冲星进行了首次宽视场（3.5°×3.5°）X射线扫描观测，旨在搜寻其理论预测的大尺度同步辐射晕。通过结合粒子注入、扩散与冷却的物理模型，并利用现有X射线上限及GeV-TeV伽马射线数据，研究团队在4-12 keV能段进行了高均匀性成像分析。结果表明，在考虑高粒子本底及其不确定性后，目标区域未发现显著X射线辐射，所得流量上限较窄视场望远镜结果约束稍弱。尽管如此，该工作首次为宽视场搜寻脉冲星晕建立了系统方法，并直接约束了Geminga周围磁场强度，模拟显示未来延长观测时间有望提升探测概率。
利用中子星磁层搜寻银河系中心暗物质轴子
研究提出利用银河系中心中子星磁层作为暗物质轴子探测环境。该区域极高的磁场强度和暗物质密度，使轴子能在厘米至亚毫米波段高效转化为光子。探测这种累积辐射需要具备超高灵敏度、空间分辨率和宽频覆盖能力的亚毫米波观测设施，这将开辟轴子参数空间的新探索领域。
星系分子多样性：多谱线观测揭示宇宙气体演化
亚毫米分子谱线（如CO、HCN、SiO）是研究恒星形成和星系演化的关键探针。目前对银河系外分子宇宙的认识仍不完整，仅少数极端星系有完整化学清单。未来十年，通过多物种、多跃迁观测，将建立从早期宇宙至今的星际介质化学诊断体系，逐物种解析气体如何响应环境、星系如何生长与物质循环。