制作：中國科學院國家天文臺
監(jiān)制：中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心
2017，又是驚心動魄的一年，令人回味的一年。在這一年中，關注天文的同學們可以說是高潮迭起、目不暇接，每天被國內外大大小小的新聞狂轟亂炸、亂花迷眼。那今年天文學界到底都發(fā)生了哪些大事呢？咱們一起來回顧一下那些激動人心的時刻。
第10名 塔比星出現(xiàn)新的光變
塔比星學名 KIC 8462852，是開普勒空間望遠鏡拍到的一顆約12等的天鵝座暗星。2015年有幾名天文學家最先發(fā)現(xiàn)它的異常：它在2011年到2013年間，出現(xiàn)了最高達20%多的光變，而且光變曲線相當無規(guī)律，與常見的變星似乎迥然不同。這引起了天文學家高度的興趣。
在隨后的研究中，這顆星顯示出更多讓人難以理解的特征，尤其是查閱歷史數(shù)據(jù)表明，它從上世紀至今在經(jīng)歷持續(xù)的亮度變暗——這在一顆穩(wěn)定的主序星上是不應該發(fā)生的。
除了大量稀奇古怪的天體物理模型，有人提出極為大膽，也非常抓人眼球的假說：這可能是地外智慧文明正在建設的大型星周太陽能發(fā)電裝置——也即所謂的戴森球。這一假說雖然并未被證實，但這種可能性的存在無疑極大地刺激了人們對它的好奇心。
今年5月，它出現(xiàn)了新一輪的光變，再次引起人們的注意。其間，有人提出其光變由巨大的行星環(huán)系及與巨行星相距60 相位角的兩個特洛伊族小行星群共同作用，看上去是相當有希望的一個模型，但該模型也仍未被證實。
2017年5-10月塔比星的光變曲線（來源見圖上文字）
塔比星光變的巨環(huán)-特洛伊小行星群模型示意圖（Ballesteros等人2017）
第9名 人工智能幫助發(fā)現(xiàn)新的多成員系外行星系統(tǒng)
以發(fā)現(xiàn)系外行星為主要使命的開普勒空間望遠鏡自升空以來，已經(jīng)給我們獻上了一次又一次驚喜：它發(fā)現(xiàn)了所謂的“第二地球”開普勒452b，并累計發(fā)現(xiàn)了2000多顆系外行星和超過5000個系外行星候選體，雄霸系外行星發(fā)現(xiàn)榜鰲頭。
但科學家在試圖更加深入挖掘開普勒望遠鏡積累的數(shù)據(jù)時，遇到一個兩難的境地：對于比較亮的恒星發(fā)生的比較明顯的光變，他們可以比較有信心地識別出這樣的光變特征；但對于那些比較暗的恒星發(fā)生的不太明顯的光變，在判斷其是不是由系外行星遮掩造成時，錯誤率就會顯著增加了。似乎想要控制錯誤率，就不得不放棄一部分較暗的目標星。
谷歌的人工智能專家站了出來：他們幫助天文學家使用人工智能算法，加強在靈敏度極限附近判定系外行星掩食特征的準確率，成功找到了更多系外行星或其候選體，其中就包括開普勒90系統(tǒng)——在這個系外行星系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了8顆行星，在數(shù)量上已經(jīng)與我們的太陽系持平，成為已知擁有最多行星的系外行星系統(tǒng)。
開普勒90系統(tǒng)與太陽系行星大小對比（示意圖，距離不成比例，恒星大小也不成比例，前者行星表面紋理為想象。圖片來源：NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel）
開普勒90系統(tǒng)與太陽系行星軌道大小對比，右側從內向外依次為水星、金星、地球軌道。（圖片來源：NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel）
第8名 慧眼衛(wèi)星成功發(fā)射
中國一直渴望擁有一顆自己的天文衛(wèi)星，而許多年來被寄予最大希望的，始終是硬X射線調制望遠鏡（HXMT）。中科院李惕碚院士1992年建立使用直接解調進行X射線成像的方法，與傳統(tǒng)方法相比，有巨大的成本及性能優(yōu)勢。此后20余年，他一直在為推動發(fā)射一顆使用這種方法進行X射線天文觀測研究的衛(wèi)星而奔走。
這一夢想終于在2017年6月15日得償所愿：被以我國女物理學家何澤慧之名命名為“慧眼”衛(wèi)星的HXMT，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心騰空而起、順利入軌，并很快開始回傳數(shù)據(jù)，狀態(tài)良好。比起最初設想的只觀測“硬”（高能）X射線，實際升空的慧眼衛(wèi)星還加裝了觀測中低能量X射線的觀測設備，成為一臺綜合性的X射線天文衛(wèi)星。
它能夠對黑洞、中子星等高能天體及伽馬暴等高能天體事件進行觀測。而且就在它升空不久的今年8月，它就參與了對一次重要的引力波事件的后續(xù)跟進觀測（詳見后文），體現(xiàn)出強大的威力。它讓中國天文學家又多了一個能用自有的先進天文觀測儀器取得世界一流科學成果的寶貴機會。
慧眼衛(wèi)星發(fā)射升空（圖片來源：新華社）
慧眼衛(wèi)星發(fā)射前，團隊擺出HXMT的造型（攝影：南勇）
第7名 美國大日食
發(fā)生于當?shù)貢r間8月21日的美國大日食顧名思義，是一次只在美國本土能夠觀賞到的日全食。這次日全食的全食階段最長可達2分40秒，只是如此并不算稀奇，但由于全食帶橫貫美國本土東西海岸，可供選擇的日全食觀測點極多，美國境內公路交通又極其發(fā)達，使得本次日全食覆蓋人數(shù)之廣與國際影響力之巨，近所罕見。一大批中國天文愛好者也遠渡重洋，趕赴美國踏上逐日之旅。
日全食，這一在全球范圍內幾乎每年都會發(fā)生的天象，并不只以青天黑日的景觀洞徹人心，也往往因為每個人獨特的追食經(jīng)歷而留下可以吹一輩子的故事。
讓筆者記憶尤新的，是我和隊友在洛杉磯國際機場一個好似鄉(xiāng)鎮(zhèn)長途車站的候機大廳貽誤飛機之后，徹夜驅車1500公里，趕赴預定日全食觀測地的冒險經(jīng)歷。而那張著名的全食太陽與攀巖者的合照、那張黑日下忘情的擁吻照、那張登上每日一圖的太陽閃光光譜……則通過一個個獨特的個人記憶，激起世界范圍內的共鳴。
史密斯巖上的日全食（攝影：Michael Shainblum）
全食之吻（攝影：關景元）
日全食閃光光譜（攝影：秦雨靜）
第6名 世界各大望遠鏡項目發(fā)生積極進展
目前世界各國共提出三個主要的30米級望遠鏡計劃：歐洲甚大望遠鏡（E-ELT）、三十米望遠鏡（TMT）和巨型麥哲倫望遠鏡（GMT）。
今年的第一個重大好消息來自于E-ELT：5月26日，這架未來世界最大望遠鏡宣布在智利北部的阿塔卡馬沙漠破土動工；如果一切順利，它將在2024年投入運行。
下一個好消息更加令人鼓舞：因為夏威夷原住民團體的抗議，一度無法按計劃繼續(xù)其建設 的TMT，也終于在11月得到夏威夷州有關部門的最終許可，可以按原計劃建設在夏威夷大島的莫納克亞峰——北半球絕無僅有的最佳光學天文臺址。
下一則關于中國的消息稍顯糾結：中國天文學界希望能夠推動的12米口徑“大型光學-紅外望遠鏡”計劃，一度深陷于學界內關于其光學設計與臺址選擇的爭論中，直至臨近年底才傳出消息，兩個難題均已在一番折沖之后，艱難地取得進展，開始露出繼續(xù)推進的曙光。
最后一個令人欣慰的消息來自前世界最大射電望遠鏡阿雷西博：經(jīng)歷颶風侵襲之后，一度接近被終止運行的它艱難地取得了美國國家自然基金委下一個五年的財政支持——盡管從800萬美元銳減至200萬美元，但也終究不是“死刑，立即執(zhí)行”。
三十米望遠鏡建成后效果圖（圖片來源：tmt.org）
阿雷西博望遠鏡（攝影：Jeff Hitchcock/Flickr，遵循CC BY 2.0協(xié)議)
第5名 “悟空”暗物質衛(wèi)星取得重大發(fā)現(xiàn)
2015年12月發(fā)射的“悟空”暗物質衛(wèi)星就是搶在“慧眼”前面成為中國第一個天文衛(wèi)星的那位，它的主要任務是以當今世界最精確的能量分辨率對高能粒子能量分布進行測量，以發(fā)現(xiàn)暗物質的蛛絲馬跡。
在悟空衛(wèi)星之前，國際上同類任務包括費米伽馬射線空間望遠鏡，以及由華裔諾貝爾獎得主丁肇中主持、安裝在國際空間站上的阿爾法磁譜儀等。我們一般用“電子伏特”（eV）作為單位描述粒子能量，在萬億電子伏特（TeV）這個能量上，悟空衛(wèi)星的能力分辨率達到1.4%，比同類探測器好兩倍以上。
今年11月，中科院發(fā)布了悟空上天接近兩年來的成績單：它采集了150萬顆高能電子宇宙射線，相當精確地繪制了這些高能電子的能量分布曲線（“能譜”），其中有兩個有意思的點：一則是它精確測定了能譜在1TeV附近的一個“拐折”，這可以幫助天文學家區(qū)分高能電子是來自于天體物理過程還是暗物質湮滅；二則是它發(fā)現(xiàn)在1.4TeV處似乎有一個小的突起——一般這種“譜線”是由特定粒子湮滅產(chǎn)生的，如果這個突起在未來被進一步確認，有可能就是人類終于“找到”的暗物質粒子的信號了。
紅色數(shù)據(jù)點為悟空衛(wèi)星測得的高能電子能譜，注意1000GeV處有一拐折、約1400GeV處有一個點高高在上。（圖片來源：悟空合作組織）
第4名 卡西尼號完成使命、墜入土星
1997年發(fā)射的卡西尼探測器是人類歷史上最偉大的行星際探測器之一。2004年進入土星軌道后，它奮力工作了13年之久，全方位地為我們描繪了太陽系第二大氣態(tài)巨行星土星、它美麗的光環(huán)以及它龐大的衛(wèi)星家族。
在卡西尼畢生積累的海量科學發(fā)現(xiàn)中，最激動人心的一個意外收獲是它發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)二的冰下海洋：2005年一次飛經(jīng)土衛(wèi)二時，卡西尼號的磁力計率先感受到那里有一些奇怪的東西，在接下來的回訪中，卡西尼號在那里嘗到了咸咸的液體——土衛(wèi)二存留有巨大的冰下海洋，海水正在從冰隙中噴薄而出。海洋是生命的搖籃，如果卡西尼號燃料用盡之后在不受控的情況下意外遭遇了土衛(wèi)二，它攜帶的放射性核電池將可能融穿冰層、墜入深海并威脅那里可能存在的生態(tài)系統(tǒng)。
為避免這樣的意外，卡西尼號被安排以一種壯烈的姿態(tài)結束其生命：燒毀在土星大氣層中。在其生命的最后幾個月，卡西尼在名為“壯麗終章”的任務中前所未有地貼近土星內側環(huán)系，在生命的最后一刻還在持續(xù)發(fā)回數(shù)據(jù)。9月15日，它的信號消失時，NASA的控制大廳彌漫著悲傷和感激。
卡西尼飛越土衛(wèi)二藝術想象圖（圖片來源：NASA）
卡西尼墜毀在土星大氣層中藝術想象圖（圖片來源：NASA）
第3名 第一顆太陽系外小天體被發(fā)現(xiàn)
10月19日，孜孜不倦掃描天空以及早發(fā)現(xiàn)不速之客的“泛星巡天”計劃發(fā)現(xiàn)了一個前所未見的真 不速之客：一個小天體近乎垂直于地球軌道面刺入太陽系、高速擦過地球附近后，絕塵而去。一般太陽系內的小行星或彗星走的是比較“低能”的橢圓軌道或拋物線軌道——在最高能的拋物線軌道情況下，運行到太陽系邊界附近時，其速度也將減慢到接近于0。
這個不速之客迥然不同：倒推其軌道，即使在太陽引力控制范圍邊緣，它仍有約26 km/s的高速，這使其軌道呈霸氣的雙曲線型，且偏心率高達1.2（拋物線軌道為1）。因此它被認為是人類第一次發(fā)現(xiàn)的起源于太陽系之外的小天體，闖入內太陽系純屬巧合。
接下來的觀測揭示這顆被命名為“奧陌陌”（’Oumuamua）的小天體更奇葩的特性：它呈長條形，長寬比接近10:1，這激發(fā)起不少人的“星艦遐想”。不過科學界對其本質的討論仍然主要集中在它到底算是小行星還是彗星：它經(jīng)過近日點時并沒有表現(xiàn)出彗狀結構，但有人提出，還不能排除其本為彗星的可能性。
奧陌陌飛經(jīng)內太陽系軌道示意圖（圖片來源：NASA/JPL-Caltech）
奧陌陌外觀藝術想象圖（圖片來源：歐洲南方天文臺/M. Kornmesser)
第2名 FAST望遠鏡：故人與新星
2016年9月建成的五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在今年傳出兩則重磅消息，一則以喜，一則以憂。先是在9月15日，FAST望遠鏡之父南仁東老師因肺癌病情惡化駕鶴西歸；很快在10月10日，FAST首次宣布發(fā)現(xiàn)多顆脈沖星。兩相對照，令人唏噓。
媒體很快挖掘出南老諸多往事：他畢業(yè)于清華大學無線電系，在吉林的一個無線電小廠做過技術工人，后又師從天文學泰斗王綬琯成了天體物理學家。他懂科學、懂技術、畫的一手好畫、走遍五湖四海。20多年來，他為了選址踏遍貴州的山坳，為了爭取合作和經(jīng)費跑遍了全國，又帶領團隊攻克了一個個技術難題、一磚一瓦地把FAST拉扯大。他后被追授“時代楷?！狈Q號，實至名歸。
就在南老病重之際，FAST望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一批脈沖星候選體：尚處在技術調試階段的FAST，用它沒有全開的火力，展現(xiàn)了超大口徑帶來的超強靈敏度的獨有優(yōu)勢。隨后這些脈沖星候選體逐一被合作望遠鏡驗證，截至年底已有8顆得到證實。FAST團隊還宣布了其雄心勃勃的“多科學目標同時掃描巡天”計劃（CRAFTS），利用調試期的望遠鏡實現(xiàn)對可觀測天區(qū)內的多個科學目標實現(xiàn)同時巡天，這將為我們帶來更多驚喜。
南仁東生前肖像（攝影：張蜀新）
FAST首次發(fā)現(xiàn)新脈沖星新聞發(fā)布海報（圖片來源：中國科學院國家天文臺）
第1名 引力波天文學時代降臨
2015年9月，剛剛完成升級改造的美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）第一次直接探測到引力波事件，這是劃時代的一次發(fā)現(xiàn)，2016年初公布后，立即震撼全球。這個板上釘釘會斬獲諾貝爾物理學獎的成就，當年由于錯過提名時間而沒有得獎，但2017年的諾獎終于還是眾望所歸地花落基普 索恩等三名引力波領域物理學家。
在那之后，LIGO又發(fā)現(xiàn)了幾次引力波事件；今年，升級后的歐洲Virgo也開始與LIGO聯(lián)合觀測，給出了今年的年度最重磅天文大事件：8月17日，LIGO與Virgo聯(lián)合觀測的第一次雙中子星并合引力波事件剛好與費米衛(wèi)星探測到的一次伽馬暴幾乎同時發(fā)生，這使得事件發(fā)生的方向被相當準確地估計出來，進而觸發(fā)了全球望遠鏡搜尋引力波事件源具體位置的一場大賽——不少于50臺大大小小的地基光學、射電望遠鏡和數(shù)臺紅外、紫外、X射線天文衛(wèi)星加入了這場狂歡，最終位于智利的1米口徑小望遠鏡Swope率先在星系NGC 4993中發(fā)現(xiàn)了與引力波事件對應的小光點。中國的南極巡天望遠鏡（AST3）、慧眼X射線衛(wèi)星也參與了該引力波事件電磁對應體的后續(xù)跟蹤觀測，貢獻了來自中國的寶貴數(shù)據(jù)；清華大學與天儀研究院也在今年宣布將實施“天格計劃”，發(fā)射由24顆小衛(wèi)星組成的空間監(jiān)測網(wǎng)絡，開展引力波電磁對應體的觀測。引力波觀測與傳統(tǒng)電磁波觀測的完美合作，標志著引力波天文學的偉大時代正式拉開巨幕。
2017年諾貝爾物理學獎得主（圖片來源：Nobelprize.org）
全球參與GW 170817事件觀測的引力波探測器與天文臺所在地。（圖片來源：Caltech/MIT/LIGO Laboratory）
中國南極巡天望遠鏡（攝影：李正陽）
后記：
其他幾個被筆者淘汰的選項包括，
1、“視界面望遠鏡”計劃對巨型黑洞展開觀測
“視界面望遠鏡”是由全球8個射電望遠鏡組成的巨大陣列，這些望遠鏡兩兩之間的“基線長度”最長接近地球直徑，從而可以實現(xiàn)與鄰近超大質量黑洞視界面大小相當?shù)臉O高角分辨率的觀測。今年4月，該計劃對銀河系中心以及M 87星系中心的大質量黑洞進行了觀測。目前項目團隊仍在緊張的處理和分析數(shù)據(jù)。
淘汰理由：結果還沒有發(fā)布，明年入圍有希望。
“視界面望遠鏡”計劃所使用的望遠鏡在全球的分布（圖片來源：Doeleman 2017）
2、云南火流星事件
10月4日晚間，云南省迪慶州上空發(fā)生一起火流星空爆事件，巨大的火球一時間照亮了天邊的云層，大量當?shù)鼐用皲浵铝耸掳l(fā)時的現(xiàn)場畫面。事件爆炸當量約為540噸TNT，估計造成事件的流星體直徑在1米左右。事發(fā)后眾多隕石愛好者趕往云南試圖搜尋掉落地面的隕石，但未見有人成功的報道。
淘汰理由：隕石至今沒找到，科學意義不顯著。
1988年至今全球所有主要火流星事件（數(shù)據(jù)及制圖來源：見圖上文字）
3、朱諾號木星探測器持續(xù)發(fā)回數(shù)據(jù)
2016年7月進入木星軌道的朱諾號木星探測器，一年多來不斷通過其搭載的可見光相機JunoCam從各個角度拍下木星的高清美圖。不過這只是一個附帶的科普儀器，真正的科學儀器雖然也在源源不斷發(fā)回數(shù)據(jù)，也有了一些小發(fā)現(xiàn)，但還沒有傳出足夠抓人眼球的大新聞。
淘汰理由：木星雖然美如畫，尚待科學大新聞。
朱諾號拍攝的木星（圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichst？dt/ Se n Doran）
4、馬斯克宣布SpaceX載人登陸火星計劃
“鋼鐵俠”伊隆 馬斯克在今天拋出很多震撼人心的宏偉構想，包括在2014年就實現(xiàn)載人火星登陸、用巨型火箭一次運送上百人去火星等等。雖然SpaceX在2017年完成了18次成功發(fā)射，但離這些宏偉目標還頗有一段距離。
淘汰理由：看起來非常霸氣，但還停留在ppt。
BFR巨型火箭示意圖（圖片來源：SpaceX）
5、十年來最強太陽風暴
9月6日發(fā)生了一次X2.2級和一次X9.3級太陽耀斑爆發(fā)——X級是太陽耀斑強度等級中的頂級配置。這是2006年以來最強的太陽耀斑爆發(fā)，在接下來的幾天中給地球高緯度地區(qū)的人們帶來了幾近奢華的極光盛宴。
淘汰理由：極光固然很好看，缺錢缺假奈若何。
缺假的人在極光極盛期過后在塔斯馬尼亞拍攝的極光和銀河（攝影：劉博洋）