 过去十年，是天文学和天体物理学发展中耀眼的十年。天文学和天体物理学在许多方面都取得了突破性的进展。       然而，了解宇宙并没有那么容易，它往往需要昂贵而庞大的工具，也离不开诸多天文学家的通力合作。用更现实的眼光来看，这也意味着大量资金的投入。 为此，每隔十年，一大批天文学家和天体物理学家就会参与一项十年调查，按照优先顺序列出他们认为最重要的研究领域和需要的硬件设施。最近一次调查的报告题为《21世纪20年代天文学和天体物理学的发现之路》，已由美国国家科学院于2021年底发布。  最新一次天文学十年调查的报告《21世纪20年代天文学和天体物理学的发现之路》。（图／美国国家科学院） 编撰报告是一项庞大的工程，主委会有20人参与，超过1000名科学家对最终报告有所贡献。最终报告包含615页，读起来并不轻松。 但正因如此，这份报告颇具影响力。它让我们更全面地看到，未来十年，天文学和天体物理学的关键科学挑战是什么，天文学家又有怎样的“愿望清单”，能够带来什么样的研究。 三大科学 在报告中，委员会确定了下一代天文学的24个关键科学问题。这些问题分为三大主题，都是最大尺度的科学，而愿望清单上的设施都是为了解决这些主题下的具体问题。  首先是对类地世界的研究。由于系外行星的发现经历了爆发性增长，太阳系之外的已知行星数量大约每两年就会翻一番。在已知的5000多颗系外行星中，有数百颗与地球有些相似，它们也有可能支持生命的出现。 未来十年的一个主要目标是在地面和太空中建造新的大型望远镜，并配备能够“嗅探”类地行星大气的仪器，尝试探测具有代表性的特殊气体，比如微生物产生的氧气等。  其次是推进多信使天文学。这是一个相对较新的天体物理学领域，它综合了有关引力波、基本粒子和电磁辐射的信息，从而获得对宇宙基本天体物理学的更深层次的了解。 这需要的不仅是新的科学工具，还有更多项目机会，让研究人员能够合作和分享数据，从而进一步了解宇宙爆发和中子星和黑洞等致密天体的合并。  最后一个主题是研究宇宙生态系统，特别是星系及其中心的大质量黑洞的起源和演化。 通过观察极遥远的星系，天文学家也可以回溯过去。因此，想要了解这些庞大而复杂的系统，科学家需要巨大的光学望远镜来寻找年轻宇宙中遥远的星系，还要借助射电望远镜来窥视它们的中心，揭示出黑洞的更多秘密。 天文学家的愿望清单 报告还囊括了数百个天文学项目，其中也有一些特别令人兴奋的亮点。 十年调查建议并支持的大中型计划和项目的时间安排示意图。（图／美国国家科学院） 比如，报告提出了在太空中建造下一代天文台的建议。目前有计划在21世纪40年代发射的旗舰任务之一，将是一个拥有6米大的巨大镜的光学望远镜，它将比哈勃的镜面大8倍，可以用来研究其他行星系的类地行星，并有机会探测到生命。报告还建议建造两个较小的空间望远镜，分别适合在红外和X射线的波长范围下工作。 但轨道并不是天文学家的唯一目标。在地球上还有望建造一个直径25至30米的巨型光学望远镜，这相当于今天最大的望远镜的集光面积的5到7倍。 报告还呼吁建造一个由263台射电望远镜组成的新阵列，该阵列将横跨整个美国。这个阵列有能力产生精密的射电图像，其灵敏度可以达到以前任何设施的10倍，清晰度达到原先的20倍。这让科学家能够更深入地观察宇宙，发现以前无法探测的天体。 愿望清单上的另一个项目是在智利和南极洲建造微波望远镜，用于绘制宇宙大爆炸的余辉。 下一个十年 科学不仅仅是对知识的追求。作为十年调查的一部分，天文学家和天体物理学家还利用这个机会审视行业现状，提出了有关研究和教育的更多建议。 哪怕最终愿望清单中只有一小部分成了现实，它不仅会拓宽我们对宇宙的理解，同样有机会带来一个更多样化的学界环境，推动人们进行更大的探索。 #创作团队： 撰文：Gaviota 排版／设计：雯雯 #参考来源： https:///astronomys-10-year-wish-list-big-money-bigger-telescopes-and-the-biggest-questions-in-science-179243 https://nap./resource/26141/interactive/ #图片来源： 封面图：ESA 首图：ESO 文中插图：ESA, NASA
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