9月20日，上海交通大学与江苏省天一中学携手合作，共同举办了共建“高中科学教育与天文学研究前沿的贯通计划”天体物理课程的启动仪式。江苏省天一中学党委副书记冯冬雁、执行校长陆锋磊、校长助理兼教务主任陶晖、自主学习研究所执行所长沈新荣、物理学科中心主任吴胜强、物理青年骨干教师、天体物理课程助教老师沈子彦等，以及上海交通大学物理与天文学院天文系系主任张鹏杰教授、副教授余瑜、博士后施嫄以及博士生、天一校友夏天晔同学出席了仪式。启动仪式后，进行了“从牛顿引力到宇宙加速膨胀”课程的首次讲课，天一中学高二选课学生约43人成为天体物理课程的首批学员。他们认真听讲，积极参与课堂互动，展现出了天一学子良好的学习风貌和求知精神。

天一中学介绍

   江苏省天一中学，简称“天一”，坐落于风景秀丽的无锡市锡山区。这所学校自1946年创办以来，历经数十载春秋，以其深厚的文化底蕴和鲜明的办学特色，成为了无数学子梦寐以求的知识殿堂。“天一”之名，寓意深远，源自“天下有我，跻身一流”的豪迈情怀。天一中学始终坚持“诚”的校训，致力于培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。在创新拔尖人才培养、国际教育、科技教育等方面，天一中学展现出了卓越的特色与成就，是国内众多知名高校的优秀生源基地。今年高考，更有十余名优秀学子成功迈入上海交通大学，续写了天一中学的辉煌篇章。

签约&聘任仪式

   活动伊始，江苏省天一中学执行校长陆锋磊发表了热情洋溢的开幕致辞。他强调了此次合作对于推动高中与大学科学教育衔接、培养未来科学人才的重要意义。

江苏省天一中学执行校长陆锋磊致辞。

   江苏省天一中学执行校长陆锋磊校长与物理与天文学院天文系系主任张鹏杰教授，在全体与会人员的见证下，郑重签署了共建“高中科学教育与天文学研究前沿的贯通计划”天体物理课程的合作协议。

全体与会人员见证共建“高中科学教育与天文学研究前沿贯通计划”签约仪式。

   签约仪式后，张鹏杰教授发表了致辞。他首先对双方学校的领导和师生表示了衷心的感谢，并对此次合作的前景充满了期待。张教授表示，天体物理是一门充满魅力和挑战的学科，它不仅能够拓宽我们的视野，更能够激发我们对未知世界的探索精神。他希望通过这次合作，能够将天体物理的奥秘和魅力带给更多的高中生，激发他们对科学的热爱和追求。

张鹏杰主任致辞

   随后，双方领导共同为共建“天体物理学习中心”揭牌，并颁发了合作证书。

张鹏杰主任与陶晖主任共同揭牌。

天一中学党委副书记冯冬雁为张鹏杰、余瑜、施嫄、夏天晔等颁发“天体物理学习中心”讲席教授、助理教授聘书。

   张鹏杰教授以《从牛顿引力到宇宙加速膨胀》为题，为学生们带来了一堂生动有趣的课程。他通过深入浅出的讲解和丰富多彩的多媒体展示，引导学生们走进了神秘而浩瀚的宇宙世界，激发了他们对天体物理的浓厚兴趣和无限遐想。

结语

   此次共建“高中科学教育与天文学研究前沿的贯通计划”天体物理课程的启动仪式圆满成功，不仅开启了两校在天文方向上的首次深度合作，更为那些对天文充满热爱和向往的高中生们搭建起了一座通往科学殿堂的桥梁。通过此次合作，两校将共同致力于推动高中与大学科学教育的有效衔接，特别是在天文学这一领域。双方将充分利用各自的资源和优势，为高中生们提供更加深入、系统的天体物理课程，帮助他们更好地了解天文学的奥秘和魅力，激发他们的科学兴趣和探索精神。

   2024年9月9日至13日，上海交通大学天文系主办的“Waves in the Milky Way disk”（银河系盘的相空间动力学结构会议)国际会议在上海顺利召开。来自上海交通大学、中国科学院国家天文台、北京大学、巴塞罗那大学、普林斯顿大学、悉尼大学、哥伦比亚大学等单位的近70位参会者以线上、线下方式参加了本次会议。

   近5年来，Gaia、LAMOST等国内外大型观测巡天不断揭示出银河系新的相空间动力学结构，但目前我们对这些观测现象依然缺乏深入的理解。此次会议的主要目的是为了在观测与理论天文学家之间建立起沟通的桥梁，深入讨论近些年新发现的相空间结构背后的物理原因。作为科学委员会主席，上海交通大学天文系的李兆聿教授邀请了在该领域作出出色成果的二十余位学者做邀请报告，分享其最新的研究成果。此外，会议还收到了其他参会者提交的近三十份摘要。最终会议日程安排共有近五十个学术报告，涵盖了银盘垂向的相空间结构形成与演化、盘面内相空间结构的形成与与演化、相空间结构建模、银晕及卫星星系对银盘的扰动、银盘内子结构的动力学效应、银盘大尺度波动特征以及银河系的化学动力学等方向。交大天文系主任张鹏杰教授为会议致开幕辞。

上海交通大学天文系系主任张鹏杰教授致开幕辞

   此次会议重点讨论了最新的银河系盘动态研究进展，尤其是Gaia探测到的银河系结构新细节。会议探讨了银河系的历史与星际子结构间的关联，并深入研究了由矮星系冲击和银河盘旋臂影响引发的纵向和平面波动。会议的主题包括：垂直波动与相位混合；平面波动及相位空间的建模与解析；矮星系对银河盘的扰动；旋臂及棒结构对盘的影响。各国知名学者通过线上和线下形式参与，分享最新成果，并探讨未来合作的可能性，推动银河系形成与演化的深入理解。在为期五天的会议中，每次一个session结束后我们都安排了一个讨论环节，对刚刚的报告进行深入讨论。线上线下参会人员畅所欲言，热烈讨论，思想的碰撞已经激发出了很多新的idea和研究方向。比如加拿大女王大学的Larry Widrow教授和黎皓川博士将与李兆聿教授开展合作，研究相空间引力势分布与银盘子结构的关系；国家天文台的向茂盛研究员与剑桥大学的Vasiley Belokurov教授和他的学生张瀚元将开展关于银河系内恒星年龄定标的工作研究；交大天文系的研究生曹成业将与澳大利亚国立大学的Joss Bland-Hawthorn教授及Thor Tepper-Garcia博士合作开展基于高精度数值模拟的Lz-Vr波动结构研究等等。此次会议进一步增强了国内外天文研究人员之间的联系，促进了大家的研究合作，也进一步提高了交大天文在国内外的影响力。

部分专家学者的现场报告图片

   总体而言，会上的思想碰撞激发出了数十个不同的国内外合作项目。该会议在结束后好评如潮，多位科学组委会成员以及参会人员向李兆聿教授发邮件，表达对会议组织以及促进合作交流的赞赏。明年，巴塞罗那大学的研究人员将在欧洲继续举办银盘中的相空间结构研究学术会议。上海交通大学天文系的李兆聿教授和郭锐博士已经受邀明年参加该会议并做大会报告。随着越来越多的交流与合作的开展，未来上海交通大学天文系在银河系动力学领域的国际影响力将会得到进一步提升，并产生更多重要的科研成果。

参会者进行了热烈的讨论交流

线上参会者做报告并与线下参会者互动

线下参会者合影

本次会议得到了上海交通大学、国家自然科学基金、中国载人航天项目、阳阳发展基金、上海市科委以及粒子天体物理与宇宙学教育部重点实验室的支持。

   9月4日，上海交通大学-上海天文馆合作交流会在理科楼5号楼506会议室顺利召开。15名专家学者齐聚一堂，共同围绕科普共建、资源共享、创新人才培养等议题展开了深入、高效的讨论。会议由天文系副系主任沈俊太教授主持。

   物理与天文学院党委书记梁齐首先致辞。他表示，与上海天文馆结缘于2023年的支部共建活动，对上海天文馆的设计与科技相结合深感震撼。从长远看，上海是中国的科技高地。作为国内顶尖的学科，交大天文与上海天文馆具备天然的地理和资源上的合作优势。

   上海科技馆副馆长、上海天文馆管委会主任刘健表示，上海天文馆自开馆以来，获得社会的高度认可，同时也在发展过程中遇到了一些瓶颈。本着求贤若渴的态度，希望交大天文能为上海天文馆的专家资源库提供有力支持，从而使天文科普教育达到延伸、发展与共赢。

   随后，天文系系主任张鹏杰教授从学科发展历史、学科布局、人才队伍等方面详细介绍了交大天文的情况。上海天文馆展教中心教育研发部副部长徐湮通过建筑之美、展示之新、收藏之特、研究之专等细节，呈现了上海天文馆集美观性、教育性、科技性于一身的一面。

   在后续的讨论环节，与会者就多个议题展开了深入的讨论并达成高度共识，如星苗创新教育论坛的合办经验总结与后续开展思路，整合现有的科普论坛打造更加高质量的合作品牌，科研工作与天文前沿的科普推送，科创项目的共同推进，双方人员的进一步交流与资源共享等。

   最后，梁齐书记做总结发言。他肯定了交大天文与上海天文馆在推进合作上做出的共同努力，希望未来通过交大天文学科的高度与上海天文馆在科普工作的广度相配合，共同打造高质量的科普阵地。

   此次合作交流会的成功召开，标志着交大天文学科与上海天文馆的合作进入了一个新的发展阶段。双方将以此次合作为契机，进一步细化在科普共建、学生实践与就业推介、人才培养等方面的合作，共同推动天文科普事业的繁荣发展，为我国乃至全球的天文学科发展贡献智慧和力量。

摄影：邱天 

文字：黄芳

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      暗物质晕（暗晕）中存在的星系数量、光度和质量等与星系的形成与演化理论密切相关。在当前学术界达成共识的星系形成理论框架下，银河系质量的暗晕（约10¹²h^-1M_☉）是形成恒星最为高效的场所，拥有最高的恒星-暗晕质量比。大质量暗晕中的星系会由于活动星系核的反馈，遏制星系的进一步增长，在恒星-暗晕质量比上表现为随暗晕质量的下降行为。而在小质量端，由于星风、超新星等反馈机制的作用，小质量暗晕中的恒星形成效率也会快速降低，表现为恒星-暗晕质量比随暗晕质量的减小而下降的行为。如图1左上角小图中的各条虚线所示。

图1：中心星系的恒星-暗晕质量比

      近日，上海交通大学物理与天文学院和李政道研究所的杨小虎教授课题组结合 DESI LS DR9、SV3和Y1的测光和光谱观测数据，首次获得了不同质量暗晕中星系条件光度函数和条件恒星质量函数在小质量端的精确测量。研究发现，在低红移情况下，相比以往的外推结果，星系条件光度（恒星质量）函数在10⁹ h^-2L_☉(h^-2M_☉)以下表现出显著的斜率改变。这一结果表明：暗晕中存在大量的小质量卫星星系，它们随着暗晕子结构的吸积进入了暗晕。而进一步的分析则显示：星系条件光度（恒星质量）函数在小质量端的斜率与暗晕子结构质量函数(SHMF)在小质量端的斜率呈现出显著的一致性（如图2虚线）。这一结果暗示了在小质量暗晕中星系的恒星形成效率可能是一个常数，这与当前学术界达成共识的星风、超新星反馈的强烈遏制恒星形成理论存在着显著冲突。

图2：红移0.1处的暗晕星系条件光度函数和条件恒星质量函数测量

      值得一提的是，由于对星系条件光度函数和条件恒星质量函数的积分就是星系的整体光度函数和恒星质量函数，上述的斜率陡变行为应当在以往的星系观测中有所体现。然而，迄今为止的观测，都没有声称发现过小质量端有如此大斜率的星系光度函数和恒星质量函数。为此，团队针对DESI Y1的光谱完备度、星等极限进行了细致的分析，发现有两个效应会影响整体测量结果：测光红移误差以及我们观测者处于宇宙的近邻空洞区域。通过修正这两种效应后，团队发现：星系的整体光度函数和恒星质量函数同样在小于10⁹ h^-2L_☉(h^-2M_☉)处表现出十分显著的斜率改变（见图3中的星号所示结果）。而且，它们的斜率和暗晕质量函数在小质量端的斜率完美相符（图3中的虚线）！由此自洽检验了我们的测量结果。

图3：基于DESI Y1数据获得的星系光度函数和恒星质量函数的测量。修正测光红移的影响以及近邻宇宙空洞效应后的光度函数如星号所示

      基于这一星系恒星质量函数测量结果和理论上的暗晕质量函数，我们可以利用丰度匹配模型将星系的恒星质量与所在暗晕质量的关系延伸到暗晕质量10⁸ h^-1M_☉（见图1中的实线）。我们发现在10^10.5 h^-1M_☉以下暗晕中，星系的恒星-暗晕质量比呈现出显著的水平趋势。这一行为表明：小质量暗晕中仍然存在高效的恒星形成效率，与经典星风、超新星反馈的强烈遏制效应存在着显著冲突。该结果或许和近期韦伯空间望远镜看到更多的高红移星系有对应的机理，为未来建立完善的星系形成与演化理论提供了一项强有力的观测基准。

      该工作发表于国际天文期刊《The Astrophysical Journal》，第一作者为上海交通大学2020级博士生王艺蓉，上海交通大学李政道研究所和物理与天文学院杨小虎教授为通讯作者。该工作得到了科技部重点研发、国家自然科学基金、上海自然科学基金以及中国载人航天科学工程项目的支持。

      近日，中国科学院大学、北京大学、中国科学院国家天文台和上海交通大学共同合作首创了“时光动画”（motion picture）方法，利用不同年龄的造父变星样本直接测量出银盘翘曲的进动方向和速率。基于此，研究团队揭示出当前银河系的暗物质晕形状为接近球形的扁椭球。这一成果以“A slightly oblate dark matter halo revealed by a retrograde precessing Galactic disk warp”为题发表在最新一期的国际权威学术期刊《自然·天文》。

      在近邻宇宙中，大多数的旋涡星系其实都不是一个完美的圆盘，而是在外区呈现出像薯片一样的弯曲状态，天文学家称之为翘曲（warp）。银河系作为一个典型的旋涡星系，也不例外地表现出翘曲特征。通常认为，翘曲的起源是外盘物质的旋转平面偏离了包裹它的暗物质晕的对称平面。这样一个倾斜的转动银盘就像一个旋转的陀螺，必然会受到暗物质晕施加的引力矩而产生进动。然而，翘曲的进动速度这一重要动力学参数，无论是方向和速率的测量都存在巨大的争论，原因是之前的测量都是依赖运动学的间接方法，其使用的示踪天体会因动力学扰动或加热效应而影响其测量的准确度与精度。

图1:左图：旋转的陀螺在重力力矩下产生进动；右图：类比陀螺，银盘翘曲在暗物质晕的力矩下“翩翩起舞（进动）”（上海交通大学设计学院侯开元、董占勋制作的艺术想象图）。

      这项研究利用Gaia卫星发现的2600颗年轻经典造父变星作为银河系翘曲的示踪天体，并结合LAMOST数据精确测量了这2600颗经典造父变星的距离和年龄，首创了“时光动画”方法，精确描绘了距今2.5亿年间不同年龄切片的银盘三维结构。通过动画“放映”方式，该研究清晰地揭示了银盘翘曲的演化过程，发现翘曲沿着逆太阳旋转方向以约2 km/s/kpc（即每百万年0.12度）的速率进动。进一步的精细测量显示，随着造父变星样本离银心距离的增加，翘曲的进动速率逐渐减小。无论翘曲如何起源，其进动速率和方向都由银河系内盘与暗物质晕共同决定，在扣除银河系内盘贡献之后，研究团队发现，当前包裹翘曲的银河系暗物质晕呈现出略偏离球形的扁椭球形状（椭球等势面长短轴之比q值在0.84到0.96之间），目前只有这一形状才能解释翘曲的剩余进动速率值。该结果为研究银河系暗物质晕的演化提供了重要锚点。

图2：不同年龄切片的造父变星构建的银盘三维结构以及翘曲节点线随样本年龄的变化（斜率即为翘曲进动速率）。

      该研究得到了两位审稿人的高度评价，一致认为：“‘时光动画’是一项新颖而深具说服力的方法，并首次精确测定出进动的方向和速率”（“the ‘motion picture’ approach to measuring the precession rate is novel and convincing” from Referee #1; “as far as I am aware, this is the first time that the warp is constrained to precess in retrograde direction, and its precession rate is accurately measured” from Referee #2）。

      中国科学院大学黄样副教授是该论文的共同第一作者和通讯作者。中国科学院国家天文台刘继峰研究员、北京大学张华伟研究员和上海交通大学沈俊太教授为该论文的共同通讯作者。北京大学研究生冯齐康是该论文的共同第一作者。此项研究还包括来自中国科学院国家天文台、北京师范大学和美国圣母大学多家机构的天文学家。上海交通大学的研究团队主要负责翘曲进动速率的计算与观测结果的理论解释（“contributed to the theoretical computation of the warp precession rate, interpretation of the result and text revision”）。

论文链接:   https://www.nature.com/articles/s41550-024-02309-5