宇宙黑暗时代探路者——鸿蒙计划

低频射电探测任务构想——鸿蒙计划旨在利用多颗卫星绕月编队形成超长波天文观测阵列,在月球背面开展空间低频射电天文探测。其科学目标是高精度测量全天射电频谱,揭示宇宙黑暗时代与黎明的演化历史;实现首次高分辨率超长波巡天,打开最后一个电磁窗口;观测太阳和行星超长波活动,揭示空间环境相互作用规律。该任务将获得超长波频段全天空图像,获取超长波波段天文射电源的强度、频谱、分布等信息。这些科学数据对于探索宇宙黑暗时代和黎明时代、研究银河系星际介质、宇宙线起源与传播、河外射电星系、类星体和星系团的演化、太阳活动与行星磁场等,具有重要的科学价值。

宇宙黎明全天频谱实验研究进展

探索宇宙黑暗时代、黎明时代和再电离时代对于理解宇宙的演化具有重要意义,一直是天文学研究的一个重要方向。从2000年前后开始,人们尝试利用200 MHz以下的红移中性氢21 cm辐射对宇宙早期的演化进行探测,主要是两条路径,一种是利用大规模阵列对中性氢辐射进行三维成像或空间功率谱测量,另一种是通过单天线对21 cm中性氢全天平均频谱进行测量。后一种测量设备规模小,只需要单天线,但要求接收机具有高精度的校准能力。本文主要介绍近年来我们在国家天文台红柳峡观测站开展的全天频谱探测实验的进展情况,包括多种非频变天线设计、创新性的多通道交叉验证接收系统设计思想,以及初步的实验进展等,实验结果显示利用天线模拟器得到系统校准精度残差小于0.025 K,达到了自校准精度的国际水平。这些设备的研制和实验的开展将有力地推动我国未来的月球轨道或月基全天频谱探测项目。

宇宙黑暗时代的探索与月基天文

宇宙黑暗时代是指宇宙大爆炸刚刚结束,第一代恒星和星系尚未形成的时期,这时的宇宙“鸿蒙未开”,蕴藏着宇宙起源阶段所遗留的大量宝贵信息。这一时期宇宙中性氢气体产生的21 cm信号为观测宇宙黑暗时代提供了探针,但这一信号现已红移到米波、十米波甚至百米波频段,在这一频段有其他天体特别是银河系产生的巨大前景辐射,在地球上的观测还受到地球电离层的吸收、折射以及多种电磁干扰,因此其观测具有极大的挑战性。利用月球背面或月球轨道进行观测具有优越的条件,可以避免电离层和电磁干扰对低频射电观测的影响。随着重返月球热潮的兴起,美国、欧洲、印度等国和中国都在积极酝酿月基天文特别是低频射电天文研究,打开低频电磁观测的新窗口,实现对宇宙黑暗时代和宇宙起源的探测。文章将介绍关于宇宙黑暗时代、宇宙黎明的研究进展以及利用月球开展低频射电天文观测的动向,并简要介绍中国提出的鸿蒙绕月卫星阵列计划。

高红移类星体的21cm信号研究

利用高精度数值模拟的结果修正了高红移类星体(QSO)电离和加热中性气体的理论模拟,并预测了500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,FAST)观测QSO周围21cm辐射的信号特征以及信噪比,得出如下结论:(1)红移z=8且光度与ULAS J1120+0641一致的QSO在FAST望远镜视场下的21cm频率谱有完整的HII区,但在z=10且较低QSO光度下的21cm频率谱仅有一个小的凹陷;(2)光子有限旅行时间(Finite Light Travel Time,FLTT)效应明显改变高红移QSO的21cm频率谱,使得较低频率端的过渡曲线明显比较高频率端陡;(3)使用FAST望远镜观测高红移QSO的21cm辐射的信噪比非常高,最高可达~12,因此可以很好地识别HII区和FLTT效应.

Dark Energy Accretion onto a Black Hole in an Expanding Universe

By using the solution describing a black hole embedded in the FLRW universe,we obtain the evolvingequation of the black hole mass expressed in terms of the cosmological parameters.The evolving equation indicates thatin the phantom dark energy universe the black hole mass becomes zero before the Big Rip is reached.

宇宙模型

创生宇宙之外还存在三种次级宇宙:彩色宇宙、浑沌宇宙、黑暗宇宙。在诞生此四种次级宇宙的同时,还伴随诞生了四种对应的反物质宇宙。宇宙星系及星球体都是运动的。而且具有四种运动形式:1星系的公转运动;2星球体的自转运动;3星系和星球体的平面发散式膨胀运动;4滚动式"宇宙公转"运动。宇宙中具有(正、反)两型,四类、八种、若干个次级宇宙。以正、反两型构成宇宙的基本结构单元。像太极图一样负阴抱阳两两相对。以"四类八种"次级宇宙按一定的规律排列成序构成二级结构单元(单元结构类似金刚石晶体结构——正四面体)。二级结构单元交替循环排列向四面八方无限延伸。在四种运动的支持和掌控下,使宇宙构成了具有类似金刚石晶体结构的、"四色图案"立体化结构的、动态的宇宙模型。