点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:王晓锋:破解宇宙“烟花”的秘密
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

王晓锋:破解宇宙“烟花”的秘密

来源:科技日报2021-11-08 09:41

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  当某些类型的恒星演化至生命末期,发生剧烈的高能爆炸,这种现象被称作超新星。爆炸的光芒通常可以照亮整个星系,清华大学物理系教授王晓锋将其形容为“一场宇宙的‘烟花’”。王晓锋想象过,如果人类能够站在宇宙的边缘,将会看到宇宙空间中此起彼伏的“烟花”绽放,而他就是追逐“烟花”的人。

  在过去的一年,利用清华大学—马化腾巡天望远镜(TMTS),王晓锋团队在观测到的188个LAMOST天区中发现了超过3700个周期短于7.5小时的周期性变源候选体,该发现对理解恒星(双星)演化物理以及空间引力波源等研究具有重要意义。10月2日,详细介绍TMTS第一年巡天结果的文章在线发表于《皇家天文学会月报》。

  喜事接二连三。不久前,第三届“科学探索奖”获奖名单公布,王晓锋凭借其在超新星领域的多项开创性成果名列其中。

  抓住机会闯入超新星世界

  回忆起与天文学结缘,王晓锋想起了童年的一个夏夜。“天气炎热时,我们家会把门板拆下来架在长条凳上,放在院子里,我和哥哥、姐姐就睡在上面,数着头顶的繁星,我很快就能睡着。”那时的王晓锋虽然还不知天文学为何物,但已对宇宙有了无限想象。

  高考后填报志愿,他选择了北京师范大学天文学专业。上世纪90年代,天文学仍属小众、冷门的基础学科,“班上人不多,最开始有15个人,后来转走了2个”。

  刚上大学的新鲜劲儿还没过,王晓锋便开始担心起毕业后能干什么,于是他给自己定下了读研的目标。“那时,同学们周末会出去玩,但我很焦虑,不敢去,就只能学习。”本科毕业时,班上有两人被保研,王晓锋是其中之一。

  但读了研,困难才刚刚开始。那时,北京师范大学尚无天文观测设备,“天文学研究依靠观测驱动,需要一手数据”。在此之前,王晓锋的师兄师姐会被导师推荐至拥有观测设备的中国科学院国家天文台(当时为北京天文台)进行联合培养。但王晓锋却被导师留在了身边,焦虑再次笼罩了他。“当时真有点着急,就想老师为什么不送我去?”他说。

  接触不到一手数据,王晓锋只能自己摸索,“当时导师给了我几篇预印本的文章,我就自己边看边琢磨”。王晓锋试着将文献中的数据摘取出来,进行二次分析。“我只能用别人的数据做一些复现的工作,但连着几次投稿国际顶级期刊均被拒绝,反馈意见都是缺少一手数据,没有创新发现。”王晓锋对未来的学术道路感到迷茫。

  就在博士即将毕业时,一个偶然的机会,王晓锋得知中国科学院国家天文台施密特望远镜团组招收博士后。“当时,我就想着一定要去。去了之后,我发现他们有一些近十年的超新星爆发前数据,这让我特别惊喜。”他说。

  终于有机会获取一手观测数据,王晓锋的潜力被彻底激发出来。凭着学术积累和数次尝试,他提出了Ⅰa超新星光度校准的温度方法,引起国际同行的极大关注。而后,接连两篇重磅文章发表于《天体物理学杂志快报》。“这在天文学领域差不多是仅次于《自然》《科学》的期刊。我感觉自己的人生一下子‘开挂’了。”他回忆道。

  王晓锋觉得,自己终于真正迈进了科研领域,他也明白了读博时导师对自己说过的话:在学术研究的道路上,导师负责把你领进门,修行好坏主要在个人。

  用研究成果“裁断”学界争论

  2004年底,王晓锋博士后出站,来到刚刚成立的清华大学天体物理中心。他利用一台80厘米天文望远镜开展超新星搜寻和后续观测研究,并在2005年末成功发现了3颗新爆发的超新星,开创了国内高校天文发现的先河。但他并未就此止步,他想去更大的平台磨炼自己。

  2006年夏,王晓锋进入美国加州大学伯克利分校从事博士后工作,那里是国际超新星观测研究的中心。在那里,王晓锋做出了他在超新星领域最具代表性的研究成果。

  此前,根据不同的观测结果,国际天文界认为Ⅰa型超新星的形成存在两种理论模型。他们认为一颗普通的白矮星无法引发超新星爆发,需要吸积周边的伴星物质或与另一颗白矮星并合,才能达到爆炸极限。相对应,这两种不同的模型分别被称为单简并模型和双简并模型。此外,还有观点认为,不同的Ⅰa超新星可能源于同一个爆发模型,观测差异是由于观测角度的不一致造成的。此争论在学界相持不下,谁也无法说服谁,而王晓锋则用研究结果回答了这个问题。

  2008年,王晓锋团队在研究爆发于近邻M100星系中的一颗Ⅰa型超新星SN2006X时,发现其爆炸抛射物向外扩展的速度约为16000千米/秒(光极大时),而普通的Ⅰa型超新星则仅为10000千米/秒。王晓锋针对这一差异,立即对大量Ⅰa型超新星的光谱数据进行了系统研究分析。他将Ⅰa型超新星进一步分类为高速与低速两种类型,并以此分类为基础,结合超新星爆发时其所处寄主星系的位置以及爆炸前所在星族位置等信息,进行统计研究。王晓锋最终发现,高速Ⅰa型超新星与低速Ⅰa型超新星具有不同的本征亮度,它们也存在着完全不同的诞生环境。而后他进一步研究发现高速Ⅰa型超新星的前身星具有较高的金属含量、较丰富的星周物质以及较明显的爆炸非对称结构;而低速Ⅰa型超新星则没有这些特性。

  这一结果从观测上完美呼应了两种理论模型,高速Ⅰa型超新星可能来源于单简并演化,而低速Ⅰa型超新星则主要来源于双简并演化。这一成果使得寻找性质更均匀的Ⅰa型超新星亚类成为可能,对于超新星宇宙学应用有重要意义。

  相关成果发表后,在国际天文界引发热烈反响。美国天文学会前主席克雷格·惠勒(Craig Wheeler)在文章发表两天后发来邮件说:这是个了不起的成果!

  期待目睹完整的超新星爆发过程

  王晓锋至今记得,当他去美国加州大学伯克利分校,看到其数十年积累的巡天数据时的那种震撼。“差距确实很大,我们的光学天文基础相比要弱很多。”王晓锋希望尽自己所能推动国内该领域的研究,“我觉得自己有一些责任在里面”。以清华大学为中心,他组织起了跨单位、跨地域的国内时域天文学组会,希望带动更多的年轻人投入到超新星和时域天文学研究当中。

  王晓锋培养的学生范围很宽,从高中生一直到博士生,针对不同的学生他有不同的教育方法。“高中生不要求有什么重要的科研成果,我主要是引导他们发现问题、思考问题,培养基本的科研思维。”而对于研究生,王晓锋则因材施教,“有想法的学生就给他们空间让他们自己去做,暂时没什么好想法的就多带一下。”虽然年轻时对当老师不感兴趣,但如今的王晓锋显然在人才培养上颇有心得。

  展望未来,王晓锋认为,要做出世界级的科研成果,我国还需要发展通用大口径光学红外望远镜,“至少要媲美欧美十米级的光学红外精测望远镜”。而接下来他最期待的,莫过于预计将在2024年发射的中国空间站工程巡天望远镜(CSST)。以此为基础,王晓锋将目标瞄准了哈勃常数的精确测量。

  “美国能测量哈勃常数,是因为他们有哈勃空间望远镜,以此能分辨出河外星系的单个天体。”他说,有了CSST,我国也将具备此种能力。“CSST的视场比哈勃空间望远镜要大300倍,这有助于我们进一步精确哈勃常数,以澄清当前的宇宙学危机问题。”

  王晓锋认为,任何科学技术的进步,都离不开综合国力和社会力量的提升。而他作为一线科研人员,受惠于此,感受颇深。“我们这代人赶上了好时候,国家层面和社会企业都给予我们很多帮助,这激励我们做出更多出色的成果。”他说。

  王晓锋要感谢的,还有浩瀚宇宙。“每当因为一些琐事烦恼时,我就会抬头看看星空,和这亿万年的宇宙相比,我们人类的那些事又算什么呢?”他说。

  王晓锋还有个愿望,他希望能用肉眼目睹一次完整的超新星爆发。“上一次记载人类观看到超新星还是在1604年,下一次是什么时候,谁也不知道。”王晓锋有足够的耐心等待,他知道,在宇宙深处,总有“烟花”在悄悄绽放。(都 芃)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 上海市档案馆展出隐蔽战线工作者红色珍档

  • “深江1号”盾构机掘进突破4000米

独家策划

推荐阅读
“激光不是自然光,它是人类创造的‘最准的尺’‘最利的刀’,更是能为人类需求精准调光的‘魔法师’。”1月6日,科学家精神百场讲坛在扬州大学开讲,中国科学院院士、天津大学教授姚建铨向现场听众分享了自己60年的科研历程与心得。
2026-01-07 02:30
以前医生判断大脑是否健康,需要进行磁共振检查,这个检查结果用的是西方人群的参考标准。
2026-01-07 02:30
硫化氢气味如臭鸡蛋,在天然气开采、炼油、煤化工中大量产生。它不仅有毒,更是形成酸雨的“元凶”之一。据统计,我国每年待处理的硫化氢约80亿立方米,全球规模更是巨大。如何安全、彻底地处理它,一直是工业界面临的巨大挑战。
2026-01-07 02:30
从生态环境部获悉,日前,南京环境科学研究所秦卫华、李中林、王涛研究团队在《布拉格国家昆虫博物馆馆报》上发表研究成果——西藏吉隆发现猎蝽科猛猎蝽属新物种吉隆猛猎蝽,我国青藏高原生物多样性数据库再添新成员。
2026-01-07 02:30
“人类工程与大自然的完美融合!”不久前,贵州花江峡谷大桥刚刚建成通车便火遍全网,各地游客纷至沓来,只为感受新晋世界第一高桥的壮观雄伟。
2026-01-07 02:30
“一张网”的构建是我国测绘地理信息事业转型升级的生动实践。
2026-01-06 09:53
具身智能作为人工智能与机器人科学交叉的前沿领域,是新一轮产业变革的技术引擎。
2026-01-06 02:45
我国首次航天员洞穴训练日前在重庆市武隆区圆满结束,28名航天员参加了这次训练。
2026-01-06 02:45
近日,国务院办公厅印发《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施意见》,意见明确要求构建高水平矿山安全生产智能化应用场景。
2026-01-06 03:05
拔尖创新人才的培养成长,与平台和环境密切相关。记者注意到,与长期以来以竞赛选拔为主导的“关门培养”模式不同,近年来越来越多的中学、高校开始设立新型实验班。这些实验班面向更多学子敞开大门,以综合素质培养为落脚点实施个性化育人,为拔尖创新人才成长发展开辟了新空间。
2026-01-06 03:05
我是一名铁路机车调试工,在中国中车株洲电力机车有限公司干了33年,摸过超过一千万根线缆,听过约十万次受电弓升起的声音。这些年,我带过不少刚毕业的学生,也面试过很多从院校走出来的年轻人。他们理论扎实、认真仔细,但一上手调试真车,常常“当场犯懵”。我发现一个问题:学校教的和现场用的,中间隔着一道“看不见的墙”。
2026-01-06 03:05
面对市场机遇,产业链上市公司正加速卡位布局,以技术升级主动迎接L3级自动驾驶的商业化浪潮。
2026-01-05 09:13
接下来,我们计划测量能量范围更为宽泛的质子能谱,最终覆盖4个量级的能量区间。
2026-01-05 09:08
国务院关于促进科技成果转化工作情况的报告近日提请十四届全国人大常委会第十九次会议审议。报告显示,“十四五”以来,我国科技成果转化实现量质齐升,有效推动科技成果向现实生产力转化。
2026-01-05 03:30
棉花是重要经济作物,其中,陆地棉的纤维产量超过全球总量的95%,在我国栽培广泛。陆地棉原产于美洲,在驯化改良过程中经历多次基因组重排。
2026-01-05 03:30
想象一下,机器的“眼睛”不仅能像人眼一样广阔扫视,还能瞬间锁定关键目标,进行精细“凝视”……或许,这将不再是科幻情景。
2026-01-05 03:30
“深海一号”气田是中国迄今为止自主开发的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大、天然气产能最大的海上气田,最大作业水深超1500米。
2026-01-04 09:00
细胞膜蛋白是药物作用的关键靶点,而核酸适体是一类能够高特异性、高亲和力结合靶标分子的寡核苷酸。
2026-01-04 08:59
意见提出到2030年电网资源优化配置能力有效增强,“西电东送”规模超过4.2亿千瓦,新增省间电力互济能力4000万千瓦左右,支撑新能源发电量占比达到30%左右,接纳分布式新能源能力达到9亿千瓦,支撑充电基础设施超过4000万台。
2026-01-04 08:58
全国农业农村厅局长会议日前在北京召开。会议指出,2025年,各级农业农村部门扎实有力推进乡村全面振兴和农业强国建设重点工作,
2026-01-04 02:05
加载更多