2025年天文學十大進展【上】

這張圖像展示了歐幾里得望遠鏡南天深空觀測區域的局部細節，相比完整的全景拼圖，此處已放大70倍。圖像中可見多個巨大的星系團、星系團內的彌散光以及引力透鏡現象。位于中心附近的星系團名為J041110.98-481939.3，距離我們約60億光年。

版權／ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA

2025年已經落幕。回望這一年，全球天文學界成果密集、突破不斷。我們從眾多研究進展中遴選出十組最具代表性的成果，它們大多基于先進望遠鏡與深空探測器所獲取的一手觀測數據，圍繞宇宙起源、結構演化與生命可能性等核心主題，共同勾勒出一幅跨越巨大的宇宙圖景。

從這些進展中我們可以看到一個愈發清晰的趨勢：隨著觀測工具的持續升級，數據本身正逐漸成為驅動科學突破的核心引擎。從紅外空間望遠鏡到軟X射線巡天衛星，從引力波干涉儀到地面射電陣列……人類正以前所未有的深度、廣度與精度描繪宇宙，以前所未有的速度積累關于宇宙的知識。

正是在這樣的背景下，我們回顧并呈現這十項年度天文進展，每一項科學成果，都不僅是通往未知的一塊臺階，更是在漫長宇宙時間軸上為當代文明刻下的獨特印記。隨著觀測技術的革命持續演進，我們正邁入一個以觀測與數據驅動的科學突破時代。

01JWST: 從宇宙黎明到系外行星

——紅外天文的雙重突破

藝術概念圖呈現宇宙第一代恒星（星族III恒星）的誕生場景。 這些恒星由最原始的氫、氦等元素組成，質量巨大且壽命極短，其出現使星際介質開始富含更重元素。

|揭示宇宙“第一道光”：

第一代恒星候選系統現身

2025年，韋布空間望遠鏡繼續展現其在紅外波段的卓越實力，在天文學的兩個關鍵方向上表現尤為突出：一是揭示宇宙“第一道光”，通過分析引力透鏡放大下的遙遠星系光譜，捕捉到迄今最具說服力之一的第?代恒星的候選系統之一，也就是星族III（Population III，簡稱Pop III），將我們的視線不斷推向宇宙初生的“黎明”時刻。

|邁向宜居世界：

直接成像刷新系外行星極限

二是刷新系外行星領域直接成像極限。不僅首次借助JWST通過直接成像發現了一顆亞木星質量的系外氣態行星，還在著名的HR 8799多行星系統中，第一次通過直接成像解析出行星大氣中的二氧化碳，為研究行星的形成機制與未來宜居性打開了新窗口。

|紅外巡天的全景潛力

韋布空間望遠鏡2025年的這些成果是JWST“紅外全景”潛力的集中體現，也為“從第一道星光到下一個地球”的科學敘事打開了現實窗口；生動展現了JWST的多波段、高靈敏、直接解析的強大觀測能力，標志著天文學正從對天體的“統計普查”邁向精細“解剖分析”的新時代。

未來，隨著JWST持續運行及其繼任者（如南希·格雷斯·羅曼空間望遠鏡）和下一代地面巨型望遠鏡（如歐洲極大望遠鏡E-ELT）的加入，人類將有能力用這雙紅外之眼，回望宇宙的誕生，展望生命存在的可能。

02宇宙普查的序幕:

歐幾里得首批巡天成果詳解

歐幾里得望遠鏡想象圖與銀河系圖示，黃色標出了歐幾里得望遠鏡第一次巡天的區域。

版權／ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; ESA/Gaia/DPAC; ESA/Planck Collaboration

|歐幾里得首秀：

2600萬星系的“宇宙全景圖”

和哈勃、韋布空間望遠鏡等著名深空“顯微鏡”相比，歐幾里得像一臺專為巡天普查設計的“宇宙廣角相機”，其核心使命是大范圍、高效率地掃描天空，繪制宇宙的宏觀地圖。

2025年3月，歐洲空間局（ESA）正式對外發布了歐幾里得空間望遠鏡的首批科學巡天數據：在極短的時間里，歐幾里得便成功獲取了約2600萬個星系候選體的高清晰度圖像。這些星系在時空上跨越了近百億年尺度的宇宙歷史，從近鄰宇宙一直延伸至宇宙大爆炸后僅幾十億年的早期階段。此次數據發布，不僅展示了歐幾里得驚人的觀測效率，也標志著暗宇宙研究在空間高精度弱透鏡巡天層面邁向了系統化“宇宙普查”階段。

|揭示“隱形宇宙骨架”：

暗物質三維分布圖

在宇宙中，暗物質呈現出復雜的網狀結構——宇宙網（Cosmic Web），明亮的星系如同點綴其上的發光節點。

歐幾里得被稱為“暗宇宙探測器”，其核心使命之一是探測暗物質的分布。暗物質本身不發光，也不與電磁波相互作用，因此無法被直接拍攝。但是歐幾里得能夠通過廣義相對論預言的“弱引力透鏡效應”實現間接探測。歐幾里得的首批數據讓我們得以在前所未有的尺度和統計精度下窺見支撐宇宙結構的“隱形框架”，驗證冷暗物質模型在大尺度結構上的預言。科學家可以通過統計學方法精確解析復雜的形變模式，反演出前景中不可見的質量分布，從而繪制出高精度的暗物質三維分布圖。

|暗能量研究新突破：

宇宙加速的真正動力？

歐幾里得的另一大核心使命是研究暗能量的性質。

在這一領域，我國科學家也在2025年取得了引人矚目的突破。中國科學院國家天文臺的研究團隊利用暗能量光譜巡天（DESI）的最新數據，提出暗能量狀態方程可能存在時間演化跡象的證據，該結果對傳統的ΛCDM標準模型提出了實質性挑戰。在標準宇宙學框架中，暗能量被視為愛因斯坦提出的“宇宙學常數”，其密度在時空中保持恒定。然而，研究團隊分析了DESI數據并結合超新星與微波背景輻射觀測，發現暗能量可能并不是一個常數，而是一種會隨宇宙演化而變化的動力學場。我們可能需要超越以宇宙學常數為基礎的ΛCDM標準模型，并構建新的引力理論或新的場論框架來解釋宇宙加速膨脹的本質。這將可能引發宇宙學理論體系的一次深刻變革。

|邁向未來：

從“首周數據”到“十億星系時代”

歐幾里得的首批成果證明，人類已經具備了對宇宙進行大規模、高精度普查的能力。隨著為期六年巡天任務的推進，它將建立起一個包含數十億星系的龐大數據庫，與未來中國空間站巡天望遠鏡（CSST）等項目聯手，共同構建一張探測暗能量與宇宙結構的全球網絡。在這個數據驅動的新時代，宇宙學研究正從“深度發現少數天體”轉向“廣域解析宇宙整體”。我們終將以更加精確的方式，理解宇宙膨脹、星系形成與暗能量本質的奧秘。而歐幾里得拉開了這場“宇宙普查”任務的宏大序幕。

03銀河止步，數據永生:

蓋亞（Gaia）衛星的謝幕與傳承

蓋亞空間望遠鏡的藝術想象圖。蓋亞于2013年發射，并在2025年退役，期間精確測量了近20億天體的位置和運動。其數據遺產包括史上最精確的銀河系三維星表和豐富的天體物理發現。

版權／Spacecraft: ESA/ATG medialab; Milky Way: ESA/Gaia/DPAC; CC BYSA 3.0 IGO. Acknowledgement: A. Moitinho.

|蓋亞的使命與告別

2025年3月，歐洲空間局（ESA）正式宣布，運行于日地系統第二拉格朗日點（L2）超過11年的蓋亞空間望遠鏡結束科學觀測任務，并進入退役處置階段。

自2013年12月發射以來，蓋亞以微角秒級的天體測量精度，對約20億顆恒星及其他天體進行了長期、重復觀測，系統測定了它們的位置、視差、自行與徑向速度，建立起人類歷史上最精確、最完整的銀河系六維相空間星表。它所繪制的不只是恒星在天空中的分布圖，而是一份記錄銀河系過去、現在與未來演化軌跡的動態檔案。通過統一、穩定且高精度的測量體系，使整個銀河系第一次成為一個可以被整體描述、量化分析并追溯其動力學歷史的天體系統。在軌運行期間，蓋亞先后發布了多次主要數據產品，這些逐步展開的數據集，最終將匯聚為一份覆蓋十余年觀測的終極星表。

|Gaia-Sausage-Enceladus：

銀河系形成史的關鍵轉折點

蓋亞的重要科學突破之一，是揭示了銀河系早期形成的關鍵事件。依托蓋亞 DR2 高精度恒星位置與運動數據，天文學家在銀河系恒星暈中發現特殊恒星群體 ——蓋亞 - 香腸 - 恩刻拉多斯（GSE），其速度空間分布呈 “香腸狀”，軌道高度偏心。

動力學與化學豐度研究證實，GSE 并非銀河系原生或平穩演化的產物，而是約 110 億年前銀河系與一個質量為自身四分之一的矮星系劇烈并合的結果。此次并合為銀河系暈貢獻大量恒星、深刻影響其早期演化，還強烈激發了當時厚盤的恒星形成，引發爆發式恒星形成活動。GSE 的發現，以確鑿的動力學與化學證據首次證實銀河系早期經歷主導性 “塑形并合”，推動銀河系研究從模擬統計的間接推斷，轉向對其形成歷史的直接 “考古發掘”，標志著 “銀河系考古學” 研究范式的根本轉變。

|從形成史到當代結構：

蓋亞數據的多維影響

依托蓋亞高精度相空間參考系，天文學家清晰刻畫了銀河系盤、厚盤與暈的結構，識別出多條恒星流和動力學遺跡，補全銀河系整體圖景，為暗物質分布與引力勢場研究提供關鍵約束，相關成果還引發了對銀河系總質量、暗物質含量及形成模型的討論。

在恒星演化領域，蓋亞的高精度視差和光度測量讓赫羅圖細節更為清晰，統一標定大量恒星與星團的距離和年齡，校準了恒星演化模型關鍵參數；同時提升了造父變星、天琴 RR 型星等標準燭光的標定精度，深刻影響宇宙距離尺度構建。

蓋亞還開辟了黑洞搜尋新路徑，研究人員通過恒星運動軌跡的微小擾動，發現了不依賴高能輻射的致密伴星，鎖定包括蓋亞 BH3 在內的多個大質量黑洞候選體，首次在低選擇偏差下直接約束銀河系恒星級黑洞的質量分布。

此外，蓋亞長期重復巡天的模式，獲取了數十萬顆變星的精確周期、光度與距離數據，深化了對恒星內部結構和脈動機制的認知，也為銀河系結構與動力學研究提供了時間維度的重要信息。

|數據永生：

蓋亞的遺產與未來協同

雖然蓋亞已停止觀測，但其科學生命遠未終結。在未來相當長的時間里，全球天文學家都將持續挖掘這一數據寶庫。隨著后續數據處理與分析的持續推進，蓋亞仍將陸續發布增量數據產品，并計劃于2030年前后形成完整的終極星表。

蓋亞數據正成為多項新一代觀測項目不可或缺的基礎參照系。通過這種跨項目、跨波段的數據融合，蓋亞所開啟的“相空間銀河系考古”時代，將在未來十年乃至更長時間內持續發揮深遠影響。蓋亞的退役，標志著一次觀測任務的終點；而其數據遺產，則真正實現了“銀河止步，數據永生”。

04穿透迷霧與聆聽心跳:

中國“雙天眼”刷新宇宙認知

2025年，中國“雙天眼”——光學望遠鏡LAMOST與射電望遠鏡FAST繼續展現其強大的數據產出能力，分別在銀河系結構重建與脈沖星探測方面實現重要突破。

LAMOST為迄今最精細的銀河系三維塵埃消光圖提供了核心光譜數據支持；而FAST不僅刷新了脈沖星發現總數的紀錄，還通過對特例系統PSR J1928+1815的長期監測，揭示了毫秒脈沖星與氦星伴星構成的獨特演化路徑。這兩項成果展示了中國大科學裝置在數據驅動型天文學中的核心能力，也體現了地基望遠鏡在銀河系考古與致密天體物理研究中不可替代的雙重角色。

隨著數據的持續積累，“雙天眼”的協同效應必將引領我們在認識銀河系家園的道路上走得更遠，這也標志著中國地基望遠鏡已在多個關鍵方向上進入國際引領行列。

LAMOST望遠鏡及銀河系星際塵埃的示意圖?；贚AMOST提供的海量恒星光譜，天文學家繪制出首張銀河系星際塵埃三維分布圖，揭示塵埃消光性質的空間變化。這為修正觀測數據和研究星際化學演化提供了重要參考。版權／OPENVERSE

|銀河“塵埃指紋”：

LAMOST透視星際迷霧

2025年，一項由德國馬普天文研究所主導、利用中國LAMOST巡天與歐洲Gaia衛星數據的研究，成功構建了迄今覆蓋最廣、精度最高的銀河系三維星際塵埃消光圖。

研究團隊將LAMOST巡天獲得的約200 萬高精度恒星參數，與Gaia提供的恒星距離和顏色信息結合，編制出包含超過1.3億顆恒 星消光參數的翔實星表。基于此構建了銀河 系動態三維塵埃分布圖，揭示了不同位置和不同波長下塵埃消光的變化規律，不僅告訴 我們“塵埃在哪里”，也告訴我們“塵埃如 何吸光”。 這幅消光圖既是校正星光的 “高清濾鏡”，也是探索銀河系結構、追蹤生命起源物質分布的重要工具。

自正式運行以來，FAST已累計發現1152顆射電脈沖星（至2025年10月13日）。這一數字超過同期全球所有望遠鏡的總和。版權／張蜀新

|FAST解碼脈沖星：

從大樣本普查到極端雙星演化

當光學領域穿透星際塵埃的迷霧時，位于貴州的中國天眼FAST則在聆聽來自宇宙深處致密天體的精確“心跳”——探測脈沖星信號。

脈沖星是宇宙中旋轉的中子星，如同燈塔般發射規律的電磁脈沖。但它們的信號極其微弱，往往淹沒在宇宙噪聲中。自正式運行以來，FAST已累計發現1152顆射電脈沖星。這一數字超過同期全球所有望遠鏡的總和，讓FAST在脈沖星搜索領域實現了在單臺望遠鏡中處于絕對領先地位，成為真正的“脈沖星收割機”。

在新發現中，罕見掩食雙星系統 PSR J1928+1815尤為特殊。它包括一顆自轉周期僅為10.55毫秒的毫秒脈沖星與一顆1.0-1.6太陽質量的伴星組成，軌道周期短至3.6小時。每個軌道周期中，伴星會有1/6的時間“掩食”脈沖星信號。該系統軌道近乎正圓，伴星大概率是剝離氫殼、僅存氦核的特殊恒星，屬于 “共有包層演化” 后留存的珍貴案例（銀河系中預計僅數十例）。

這一發現為毫秒脈沖星吸積加速機制、大質量恒星雙星物質交流等研究提供關鍵觀測證據，持續監測該系統也將成為探索極端環境下物質相互作用與軌道演化的獨特實驗室。

05宇宙的十年電影:

魯賓天文臺首光與“大巡天”時代的開啟

智利境內的魯賓天文臺內部夜間成像。8.4米西蒙尼望遠鏡及全球最大數字相機首次投入觀測，在紅光照明下掃描星空。短短數晚的試運行中，魯賓天文臺已探測到數千顆小行星。

版權／Rubin Obs./NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA

|首光夜：

等待二十年的巨眼終于睜開

2025年6月，智利北部的安第斯山脈，夜空如墨，塞羅·帕喬恩峰頂，薇拉·魯賓天文臺（Vera C. Rubin Observatory）終于迎來了它的首光時刻。這一刻，標志著一個醞釀了近二十年的天文項目，終于從工程建設邁入科學觀測階段。

經過約10小時的測試，在這臺望遠鏡拍攝的圖像中，天文學家辨識出數百萬個遙遠星系，大量銀河系恒星以及兩千多顆太陽系小天體的深邃圖像。這些圖像并非傳統意義上的“精品深空照”，而是蘊含海量天體物理信息的“宇宙全景快照”。隨著第一批圖像公開，人類正式邁入了一個全新的天文學時代——一個把宇宙從“靜態照片”變為“動態電影”的時代。

|時空遺產巡天：

未來十年的“宇宙電影”計劃

首光只是序章。接下來，魯賓天文臺將正式啟動其核心科學任務——時空遺產巡天。這項計劃持續10年的巡天，人類將第一次獲得真正意義上記錄動態變化的“宇宙紀錄片”，并徹底革新我們觀察宇宙的方式。

魯賓天文臺的科學目標宏大而深遠，主要涵蓋四大關鍵方向：

太陽系普查：預計將發現數以百萬計的太陽系小天體，極大地完善我們對太陽系結構的認知，扮演地球的“宇宙哨兵”，協助識別潛在撞擊風險，顯著提升近地天體監測與預警能力。它或許能為“第九行星”等重大謎題提供關鍵線索。

銀河系解剖：通過觀測數十億顆恒星的位置、運動和物理性質，繪制目前最精細的銀河系三維動態圖之一，反演銀河系的形成與演化歷史。

動態宇宙探秘：預計將發現海量的瞬變與變源事件，包括超新星、活動星系核爆發等，為研究罕見爆發事件、理解極端物理過程提供海量樣本，并以前所未有的精度測量宇宙膨脹歷史。

暗宇宙測繪：通過精確測量數以十億計星系的形狀與分布，利用弱引力透鏡效應繪制宇宙中暗物質的分布圖，并探究驅動宇宙加速膨脹的暗能量本質。這也是魯賓天文臺最核心的科學目標之一。

（未完待續——）

回望2025

人類正以前所未有的

深度、廣度與精度描繪宇宙

每一項科學成果，都通往未知宇宙的更遠方

引領我們邁入一個以觀測與數據驅動的

科學突破時代

—— 更多精彩天文內容，

盡在《中國國家天文》 12月刊 ——

本文轉載自《中國國家天文》微信公眾號

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