中国科学院紫金山天文台

（一）基本情况介绍

1﹒单位全称：中国科学院紫金山天文台

台 长：杨 戟

地 址：江苏省南京市北京西路 2号

邮政编码：210008

联系电话：025-83332000

图文传真：025-83332091

电子信箱：pmoo＠pmo.ac.cn

网址：http://www.pmo.cas.cn

2﹒历史沿革

中国科学院紫金山天文台（以下简称紫台）成立于 1950

年 5 月 20 日。前身是 1928 年 2 月成立的国立中央研究院天

文研究所。紫台是我国创建的第一个现代天文学研究机构，

被誉为“中国现代天文学的摇篮”。党和国家领导人毛泽东、

朱德、邓小平、江泽民和胡锦涛等都曾到紫台视察。

3﹒单位的定位与目标

紫台是以天体物理和天体力学为主要研究方向的研究

所，1999 年 3 月首批成为中国科学院知识创新工程试点单位

之一。依据“十三五”发展规划和“创新 2020”组织实施方

案，紫台总体发展目标是：到 2020 年，紫台进入国际天文

研究机构的先进行列，成为满足国家特定需求的核心机构之

一。近期，紫台将努力建成国际先进或国内领先的以暗物质

粒子探测为核心的空间天文探测研究基地；以太赫兹探测技

术为支撑，面向天文学重大科学问题的南极天文和射电天文

研究基地；以人造天体动力学和探测技术为支撑，面向国家

1

战略需求的空间目标和碎片观测研究中心；以近地天体探测

研究为基础，面向深空探测的行星科学研究中心。

4﹒科研机构设置

紫台设有 4个研究部：暗物质和空间天文研究部、南极

天文和射电天文研究部、应用天体力学和空间目标与碎片研

究部、行星科学和深空探测研究部，共包含 28 个研究团组

和 2 个研究中心。5 个实验室：暗物质和空间天文实验室、

毫米波和亚毫米波技术实验室、天文望远镜技术实验室、行

星科学与深空探测实验室、天体化学和行星科学实验室。

紫台建设和运行 4 个中国科学院重点实验室:中国科学

院射电天文重点实验室(联合)、中国科学院空间目标与碎片

观测重点实验室、中国科学院暗物质与空间天文重点实验

室、行星科学与深空探测实验室。紫台是中国科学院空间目

标与碎片观测研究中心、中国科学院南极天文中心（筹）2

个非法人单元的挂靠单位。4 个科普创新基地：紫金山科普

园区、青岛观象台、盱眙天文观测站、德令哈毫米波观测基

地。

5﹒重要科研设施及装置

紫台设有 8个野外业务观测基地：德令哈毫米波观测基

地、盱眙天文观测站、南极昆仑站天文台、赣榆太阳活动观

测站、洪河天文观测站、姚安天文观测站、青岛观象台和紫

金山科研科普园区。其中德令哈毫米波观测基地是我国最大

的毫米波射电天文观测基地，盱眙观测站是我国唯一的天体

力学实测基地，南极昆仑站天文台是我国唯一位于南极的天

文观测基地。各野外台站运行 13.7 米毫米波望远镜、1米近

地天体望远镜、多台套设备组成的空间目标与碎片观测网、

H太阳精细结构望远镜、太阳射电频谱仪、近红外太阳光谱

仪等观测设备。

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（二）科研进展情况

1﹒人才队伍建设

截至 2017 年底，紫台共有在职职工 333 人。其中科技

人员 161 人、科技支撑人员 104 人，包括中国科学院院士 2

人、研究员及正高级工程技术人员 55 人、副研究员及高级

工程技术人员 74 人；全台进入创新岗位 200 人。

共有国家海外高层次人才引进计划（“千人计划”）入选

者 1人、青年“千人计划”入选者 3人、百千万人计划入选

者 7 人；中国科学院“百人计划”入选者 25 人；国家杰出

青年科学基金获得者 12 人、优青 7 人；国家“万人计划”

科技创新领军人才 1 人；江苏省 333 工程 60 人次；入选中

国科学院青年促进会 15 人；入选中国科学院青年科学家奖 1

人；入选中国科学院特聘研究员 14 人；入选中国科学院创

新交叉团队 1个；入选科技部重点领域创新团队 1个；。

紫台是 1978 年国务院学位委员会批准的首批硕士学位

和 1981 年博士学位授予权单位之一。现设有 1 个天文学一

级学科博士、硕士研究生培养点，控制工程、电子与通讯等

2 个专业一级学科硕士学位工程培养点，天体物理、天体测

量和天体力学、天文技术与方法等 3个专业二级学科硕士、

博士研究生培养点，并设有天文学博士后流动站，共有在学

研究生 172 人（其中硕士生 75 人、博士生 97 人）、在站博

士后 10 人。

2﹒争取和承担科研任务

2017 年，紫台共有在研项目 344 项（包括新增项目 131

项）。其中，主持国家重点基础研究发展计划（973）项目 2

项和子项 8项；主持国家重点研发计划项目 2项（新增 1项）

和课题 7项（新增 4项）；主持（或承担）中国高技术研究

发展计划（863）项目 4 项（新增 2 项）；主持（或承担）

国家其他项目 17 项；主持（或承担）国家自然科学基金项

3

目 90 项（新增 27 项），其中主持重大项目 1项、重点项目

8 项（新增 1 项）、面上项目 35 项（新增 11 项）、杰出青

年基金 1项，主持（或承担）国家自然科学基金重大科研仪

器研制项目 1项；承担中科院战略先导科技专项课题 9项和

子课题 4项，院前沿科学重点研究项目 8项（新增 3项），

“百人计划”项目 4项；承担江苏省自然科学基金 18 项（新

增 7项）；横向项目 24 项（新增 14 项）。

3﹒科研工作进展与获奖情况

⑴基础数据

2017 年紫台共发表科技论文 285 篇（国外发表 259 篇、

SCI 论文 233 篇，影响因子 3.0 以上的 166 篇，第一单位论

文篇 162 篇，第一单位 SCI 论文 121 篇，第一单位论文 SCI

引用 241 篇次）；专利授权数 14 件，其中发明专利 14 件，

专利授权 10 件。

⑵主要科研项目进展

1.由紫台作为有效载荷总体单位牵头承研的“暗物质粒

子探测卫星”已经运行两年，运行状态良好，入选习近平总

书记十九大报告。2017 年重点在于科学数据处理、物理分析

及模拟重建等工作，目前已完成首批成果的产出并已经在

“自然”杂志发表。

2.空间目标与碎片观测网持续运行，圆满完成多项国家

任务。

3.重点围绕南极 5m太赫兹望远镜(DATE5)和大视场巡天

望远镜（WFST）关键技术预研展开工作，主要包括：自适应

光学、极端台址环境下的太赫兹望远镜关键组件特性研究、

面向 DATE5 的热控及防霜方案研究、天线近场全息测量等“极

端台址环境下的天文望远镜关键技术方法研究”相关课题研

究

4

4.完成了“先进天基太阳天文台”（ASO-S）的论证报

告及研制总要求的编写，ASO-S 日前已被正式列入中国科学

院空间科学先导专项十三五项目，并于 2017 年 12 月 29 日

批复工程立项，正式进入为期 18 个月的 ASO-S 方案设计研

制阶段。

5.973 项目“利用南极巡天望远镜在超新星宇宙学及太

阳系外行星方面的前沿研究”和国家重大仪器设备研制专项

项目“太赫兹超导阵列成像系统”顺利验收；国家重点研发

计划“恒星形成与星际介质的研究”获得立项。

⑶主要研究成果

1.在对首个引力波光学对应体和双中子星并合事件研

究中取得重要成果；利用高分辨率观测资料，观测到了太阳

耀斑热通道最初的形成过程、太阳耀斑环足点处日冕暗化现

象；利用宇宙射线能谱精细结构的测量开展对超新星遗迹中

粒子加速过程的分析；基于伽玛暴观测提出利用能谱时延关

系可对洛伦兹不变性进行严格检验的方法。

2. 国家重大科研仪器研制项目“太赫兹超导阵列成像

系统”通过结题验收，“多波段多大气成分主被动综合探测

系统--太赫兹辐射波谱仪”完成外场试验并通过技术测试；

“银河画卷计划”共计完成 1000 个巡天单元（每个单元 30

′×30′大小），相关课题研究成果显著；发现云云碰撞触

发中低质量恒星形成的理想候选体。

3. 近地天体望远镜新发现 10 个近地小行星，其中一个

是对地球构成潜在威胁的近地小行星；发现系外热木星

WASP-52b 可能存在大气热成层；对图塔蒂斯小行星的研究成

果入选中科院创新成果展；建立太阳耀斑环中快电子束流-

回流系统激发动力学阿尔文波的物理机制。

4. 完成了以引力透镜计划（OGLE）高光度脉动红变星

的线性非绝热脉动计算，并证认了 Wood 和 OGLE 发现的脉动

5

红巨星的五个周光关系 C,C’, B, A 和 A’ 为高光度红巨星

径向脉动的基模―4 阶泛音；完成了目前国际上最大规模的

弱引力透镜模拟；近邻宇宙极疏散星系探测研究取得重要成

果。

4﹒科技促进发展情况 紫台于 1992 年出资组建南京紫金山天文台星河电子系

统工程公司，后更名改制为南京紫台星河电子有限责任公

司。至 2017 年底，公司职工总数 96 人，其中大专以上科技

人员 50 人，大学本科以上研发人员 20 人。公司具有高级技

术职称 5人，研究员 1人。2017 年产值：3883.31 万元，利

润总额 2082.42 万元。

5．国际合作及其成效

⑴国际合作与交流概况

中国科学院紫金山天文台（以下简称“紫台”）2017 年

全年出访申请 210 人次（其中申请出国及赴港澳 136 团组，

193 人次；申请赴中国台湾地区访问 7团组，20 人次），实

际完成出访任务 189 人次（其中中国台湾地区 20 人次），

涉及 25 个国家/地区，出访形式主要包括所级协议合作研究

（73 人次）和国际会议（99 人次）等，出访国家/地区以美

国（41 人次）、日本（17 人次）、德国（15 人次）等为主。

出访活动中，国际会议大会报告、分会报告或墙报等 70 人

次。全年来访 95 团，154 人次，涉及 23 个国家/地区，主要

是来华开展合作研究、参加国际会议等。

2017 年，紫台执行与国外研究机构和大学签订国际合作

协议 1项，2017 年执行中欧联合培养博士研究生 1人，中美

联合培养博士生 1人。中日联合培养博士生 1人。其中 2017

年新增 6人。中国科学院国际人才计划项目方面，执行“国

际访问学者”2项、“国际博士后”1项，新立项国际人才计

划项目 2项。紫台主办/承办的国际会议共 4场，分别是“2017

年度 JCMT 望远镜用户会议”、“第六届东亚天文台理事会”、

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“第三届新太阳望远镜国际研讨会”和“詹姆斯-克拉克-麦

克斯韦望远镜理事会”。紫台主办/承办两岸会议“海峡两岸

2017 星团研讨会”。

⑵重要国际合作项目进展 1.悟空号获得世界上最精确的 TeV 电子宇宙射线能谱，

悟空号采用了紫金山天文台研究人员自主提出的分辨粒子

种类的新探测技术方法，实现了对高能（5 GeV-10 TeV）电

子、伽马射线的“经济适用型”观测。

悟空号于 2015 年 12 月 17 日发射成功，是中国的首颗

天文卫星。该卫星的数据分析工作获得国家重点研发计划、

科技部 973 青年科学家专题项目、国家自然科学基金委员会

-中国科学院空间科学卫星联合基金、国家基金委杰出青年

基金/优秀青年基金、中国科学院“百人计划”等项目的大

力支持。

卫星在轨运行的前 530 天共采集了约 28 亿颗高能宇宙

射线，其中包含约 150 万例 25GeV 以上的电子宇宙射线。基

于这些数据科研人员成功获取了目前国际上精度最高的 TeV

电子宇宙射线探测结果，如图1所示。该成果于北京时间2017

年 11 月 30 日在 Nature 杂志在线发表。

与之前结果相比：

(1)悟空号的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的

空间探测设备（AMS-02, Fermi-LAT）有显著提高，拓展了

我们观察宇宙的窗口。

(2) 悟空号测量到的 TeV 电子的能量最准、“纯净”程

度最高（也就是其中混入的质子数量最少）。

(3) 悟空号首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1

TeV 处的拐折，该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型

加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于 1 TeV）

电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。

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此外，悟空号的数据初步显示在~1.4 TeV 处存在能谱精

细结构。目前悟空号运行状态极佳，正持续收集数据，一旦

该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的重大

发现。

图 1：悟空号工作 530 天得到的高精度宇宙射线电子能谱（红色数据点），以及和美国费米卫星测量结果（蓝点）、丁肇中先生领

导的阿尔法磁谱仪的测量结果（绿点）的比较。

2. 南极巡天望远镜成功追踪引力波源重大科学发现

随着 2015 年引力波在观测上被直接证实，寻找产生

引力波的宇宙起源就成为全世界天文学家最重要和最紧

迫的任务。中国科学院紫金山天文台在南极建设的望远镜

就是一台具备追踪探测引力波源的强有力观测设备。2017

年 8 月 17 日，LIGO 和 VIRGO（欧洲“室女座”引力波探

测器）共同探测到的引力波事件 GW170817，是人类首次直

接探测到由两颗中子星并合产生的引力波事件。北京时间

2017 年 8 月 18 日 21:10 起（即距离引力波事件发生 24

小时后），中国南极巡天望远镜合作团队利用正在中国南

极昆仑站运行的第 2台望远镜 AST3-2对 GW170817开展了

有效的观测。此次观测持续 10 天，获得了大量的重要数

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据，探测到此次引力波事件的光学信号。这是我国的望远

镜首次直接参与载入人类天文学历史的里程碑事件，并观

测到了引力波的辐射源，预示着我国的天文研究逐渐步入

国际先进行列。

图 1：AST3-2 在 8 月 18 日观测窗口期内引力波光学信号（红色方框内）。

自北京时间 2017 年 8 月 18 日 21:10 起（即距离此次

引力波事件发生 24 小时后），中国南极巡天望远镜 AST3

合作团队利用正在中国南极昆仑站运行的第 2 台望远镜

AST3-2 对 GW 170817 开展了有效的观测，此次观测持续到

8月 28 日，期间获得了大量的重要数据，并探测到此次引

力波事件的光学信号（图 1）。这些数据和全球其他天文台

的观测结果一起揭示了此次双中子星并合抛射出 1 %量级

太阳质量（超过 3000 个地球质量）的物质，这些物质以

0.3 倍的光速被抛到星际空间，抛射过程中部分物质发生

核合成，形成比铁还重的元素。因此，这次引力波光学对

应体的发现，证实了双中子星并合事件是宇宙中大部分超

重元素（金、银）的起源。

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图 2：第二台南极巡天望远镜 AST3-2。

AST3-2 是我国在昆仑站安装的第二台南极巡天望远镜

（图 2）。其有效通光口径 50 厘米，是南极现有最大的光学

望远镜，并且完全实现了极端环境下的无人值守全自动观

测。AST3 望远镜本身就获益于新南威尔士大学所提供的发电

系统。在这次对 GW 170817 的观测中，基于中澳天文联合研

究中心的双边合作发挥了巨大做用。

3、紫金山天文台证实在富碳星拱星包层中探测到硫化硅

脉泽。

中国科学院紫金山天文台龚龑博士等通过国际合作研究证实在富碳星 IRC+10216 的拱星包层中探测到 SiS(1-0)脉泽。该研究成果近日以“SiS in the circumstellar envelopeof IRC +10216: maser and quasi-thermal emission”（IRC +10216 拱星包层中的硫化硅：脉泽和准热辐射）为题发表在天体物理学杂志上（The Astrophysical Journal, Volume 843, Number 1)。中低质量恒星演化至其生命周期晚年的主序后星时，会通过星风抛出大量的气体和尘埃，形成一个致密的拱星包层。根据碳氧元素丰度比[C/O]，可以将主序后星分为富碳星([C/O]>1)和富氧星([C/O]<1)。由于物理化学环

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境的不同，它们的拱星包层中会形成不同的脉泽（即微波波段的激光），脉泽是主序后星拱星包层物理条件的强有力探针。在富氧星的拱星包层中脉泽较为常见，如已在许多富氧星的拱星包层中发现羟基 (OH)、氧化硅(SiO)、水(H2O)等脉泽，然而在富碳星的拱星包层中却鲜有脉泽的探测 IRC+10216（狮子座 CW 星）是一颗极其著名的富碳星（见图一），它距离我们约 420 光年，在 5微米波段是太阳系外最亮的天体，在其拱星包层中已经探测到的星际分子超过 80 种。 龚龑博士等与德国马普射电天文所（MPIfR）和美国国立射电天文台（NRAO）以及加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）研究人员合作，利用澳大利亚望远镜致密阵列 ATCA 对其进行了高角分辨率的SiS (1-0)观测，谱线轮廓呈现典型的脉泽特征，谱线亮温度则高达至少 3850 K （见图二），远高于拱星包层最内部的温度（约 2000 K），甚至高于恒星的有效温度（约2800 K）。如此高的亮温度只能通过脉泽放大机制来解释，从而首次确凿证实了在该富碳星拱星包层中探测到 SiS (1-0)脉泽。对该脉泽成分的单天线监测结果也呈现出脉泽所特有的时变特征。进一步的研究表明观测到的 SiS 脉泽是非饱和的，来自近乎完全加速的壳层，该脉泽的主要泵浦源很可能来自中心星及其邻近尘埃的红外辐射。在 Effelsberg 100 米望远镜对其他十几个富碳星拱星包层的搜寻观测中，均未发现任何与 IRC+10216 类似的 SiS (1-0)脉泽特征谱线。因此，IRC+10216 是迄今为止唯一一个探测到 SiS (1-0)脉泽的富碳星。

该项研究得到国家自然科学基金委和科学院中欧联合培养博士生计划的支持。

4、紫金山天文台发现围绕第谷超新星遗迹的巨大空腔

11

Type Ia 型超新星被用做宇宙的“标准烛光”。基于 Ia

型超新星的观测，天文学家揭示了宇宙的加速膨胀。然而，

Ia 型超新星的前身星一直没有获得观测上的证认。目前国际

上有两类主流的前身星理论模型：

（1）单简并模型－白矮星吸积周围伴星（主序星或红巨星）

的物质，达到 Chandrasekhar 质量上限后发生热核反应（即

超新星爆炸）；

（2）双简并模型－处于双星系统中的两颗白矮星并合而后

发生热核反应。这两大类前身星模型一直处于激烈的争论之

中，由此带来的“前身星难题”是超新星研究领域的一个重

要科学问题。

理论研究预测，单简并模型中的白矮星在吸积物质的同

时会驱动星风，而持久的星风会在白矮星周围的星际介质中

“吹出”一个巨大的空腔（半径 10-30pc）；但在双简并模型

中，没有此类星风及空腔。因此，观测 Ia 型超新星遗迹并

在其周围搜寻巨型空腔将是十分有效的判别其前身星的方

法。以此为目标，紫台科研人员利用青海德令哈 13.7 米毫

米波望远镜，在一项名为“银河画卷”的银道面 CO 分子气

体巡天研究计划中，对 Ia 型超新星遗迹的典型对象第谷超

新星遗迹展开了观测。

第谷超新星（Tycho’s supernova）爆发于公元 1572

年，是银河系内一颗标准的 Ia 型超新星，也是“银河画卷”

搜寻的第一个 Ia 型超新星遗迹目标源。通过大视场、高灵

敏度的观测，紫台科研人员发现，在第谷超新星遗迹周围存

在一个巨大的气体空腔，测量到的半径值介于 13-27pc 之间。

观测还表明，该遗迹周围的星际气体明显受到激波的扰动，

且整个气体空腔目前处于膨胀之中。基于观测推算的星风强

度和年龄也与吸积模型十分吻合。以上发现为 Ia 型超新星

单简并模型的理论提供了强有力的观测证据。目前紫台科研

人员正瞄准银道面其它 Ia 型超新星遗迹，不断开展后续的

观测，以期取得更加系统的成果。

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针对第谷超新星遗迹巨大空腔的发现已于 2017 年 4 月

被国际核心天文刊物《天文学与天体物理》（Astronomy &

Astrophysics）接收发表，详细文章见

https://doi.org/10.1051/0004-6361/201630003。

该项研究工作得到国家青年千人计划，国家自然科学基金，

以及中科院先导专项的支持。

5、科学普及与支撑 紫台是我国开展天文科学普及的重点单位、 全国科普

教育基地、全国重点文物保护单位，2017 年度获颁“中国首

批十大科技旅游基地”。以紫金山科研科普园区、青岛观象

台等重点科普基地为骨干，开展科普宣传，面向社会开放。

2017年共接待青少年和社会公众27万人次,完成对紫金山科

研科普园区的民国优秀建筑和基础设施维护与修缮。

2017 年完成紫金山天文台仙林园区一期工程建设，2017

年 10 月 29 日紫金山天文台整体搬迁入住仙林园区。

紫台图书馆，历经八十多年的沧桑砥砺，是我国馆藏

资源最为丰富的天文学图书馆，图书馆现有图书和期刊（合

订本和单行本）三十万余册，馆藏文献库之丰富，居全国天

文领域馆藏之首，馆藏了多种天文领域创刊开始的出版物，

也是中国科学院的特色馆藏。

紫台机构知识库被中国机构知识库推进组推荐在

“2016 年第四届中国机构知识库研讨会”上展示宣传。紫台

机构知识库是科学院特色库，收集大量的科普系列文章和报

告。2016 年补充 1900 多篇内容，增加了 9 个类别，科普报

告、图片、音频、视频、学术报告等。已经有 7279 条信息

源、浏览量已经达到 1978237 次、下载量 99040 次。

实现科技数据资源整合与共享，提高科技创新。数据

驱动的发展为科技创新提供了便利、可靠、高效的数字资源

环境，有效发挥科研过程中的知识服务与知识利用，进行个

性化、精深化对专有的信息资源跟踪和嵌入，具有开放共享

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14

和互操作的特点，提升资源与服务的集成度，推动资提升资

源与服务的集成度，推动资源与服务的共建共享，支持无所

不在的访问和使用，实现信息化与科技活动的直接、深度的

融合，促进天文学科研模式在信息化环境下的转变和提升，

有力支撑研究所“一三五”规划的实施。

中国天文学会、天文学报挂靠在紫金山天文台。是中

文刊《天文学报》(双月刊)的第二主办单位，及英文刊

《Chinese Astronomy and Astrophysics》(季刊)的协办单

位。

（撰稿：徐瑾瑜 朱爱仲 审稿：赵长印）