2025年天文学十大进展【上】

这张图像展示了欧几里得望远镜南天深空观测区域的局部细节，相比完整的全景拼图，此处已放大70倍。图像中可见多个巨大的星系团、星系团内的弥散光以及引力透镜现象。位于中心附近的星系团名为J041110.98-481939.3，距离我们约60亿光年。

版权／ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA

2025年已经落幕。回望这一年，全球天文学界成果密集、突破不断。我们从众多研究进展中遴选出十组最具代表性的成果，它们大多基于先进望远镜与深空探测器所获取的一手观测数据，围绕宇宙起源、结构演化与生命可能性等核心主题，共同勾勒出一幅跨越巨大的宇宙图景。

从这些进展中我们可以看到一个愈发清晰的趋势：随着观测工具的持续升级，数据本身正逐渐成为驱动科学突破的核心引擎。从红外空间望远镜到软X射线巡天卫星，从引力波干涉仪到地面射电阵列……人类正以前所未有的深度、广度与精度描绘宇宙，以前所未有的速度积累关于宇宙的知识。

正是在这样的背景下，我们回顾并呈现这十项年度天文进展，每一项科学成果，都不仅是通往未知的一块台阶，更是在漫长宇宙时间轴上为当代文明刻下的独特印记。随着观测技术的革命持续演进，我们正迈入一个以观测与数据驱动的科学突破时代。

01JWST: 从宇宙黎明到系外行星

——红外天文的双重突破

艺术概念图呈现宇宙第一代恒星（星族III恒星）的诞生场景。 这些恒星由最原始的氢、氦等元素组成，质量巨大且寿命极短，其出现使星际介质开始富含更重元素。

|揭示宇宙“第一道光”：

第一代恒星候选系统现身

2025年，韦布空间望远镜继续展现其在红外波段的卓越实力，在天文学的两个关键方向上表现尤为突出：一是揭示宇宙“第一道光”，通过分析引力透镜放大下的遥远星系光谱，捕捉到迄今最具说服力之一的第⼀代恒星的候选系统之一，也就是星族III（Population III，简称Pop III），将我们的视线不断推向宇宙初生的“黎明”时刻。

|迈向宜居世界：

直接成像刷新系外行星极限

二是刷新系外行星领域直接成像极限。不仅首次借助JWST通过直接成像发现了一颗亚木星质量的系外气态行星，还在著名的HR 8799多行星系统中，第一次通过直接成像解析出行星大气中的二氧化碳，为研究行星的形成机制与未来宜居性打开了新窗口。

|红外巡天的全景潜力

韦布空间望远镜2025年的这些成果是JWST“红外全景”潜力的集中体现，也为“从第一道星光到下一个地球”的科学叙事打开了现实窗口；生动展现了JWST的多波段、高灵敏、直接解析的强大观测能力，标志着天文学正从对天体的“统计普查”迈向精细“解剖分析”的新时代。

未来，随着JWST持续运行及其继任者（如南希·格雷斯·罗曼空间望远镜）和下一代地面巨型望远镜（如欧洲极大望远镜E-ELT）的加入，人类将有能力用这双红外之眼，回望宇宙的诞生，展望生命存在的可能。

02宇宙普查的序幕:

欧几里得首批巡天成果详解

欧几里得望远镜想象图与银河系图示，黄色标出了欧几里得望远镜第一次巡天的区域。

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

|欧几里得首秀：

2600万星系的“宇宙全景图”

和哈勃、韦布空间望远镜等著名深空“显微镜”相比，欧几里得像一台专为巡天普查设计的“宇宙广角相机”，其核心使命是大范围、高效率地扫描天空，绘制宇宙的宏观地图。

2025年3月，欧洲空间局（ESA）正式对外发布了欧几里得空间望远镜的首批科学巡天数据：在极短的时间里，欧几里得便成功获取了约2600万个星系候选体的高清晰度图像。这些星系在时空上跨越了近百亿年尺度的宇宙历史，从近邻宇宙一直延伸至宇宙大爆炸后仅几十亿年的早期阶段。此次数据发布，不仅展示了欧几里得惊人的观测效率，也标志着暗宇宙研究在空间高精度弱透镜巡天层面迈向了系统化“宇宙普查”阶段。

|揭示“隐形宇宙骨架”：

暗物质三维分布图

在宇宙中，暗物质呈现出复杂的网状结构——宇宙网（Cosmic Web），明亮的星系如同点缀其上的发光节点。

欧几里得被称为“暗宇宙探测器”，其核心使命之一是探测暗物质的分布。暗物质本身不发光，也不与电磁波相互作用，因此无法被直接拍摄。但是欧几里得能够通过广义相对论预言的“弱引力透镜效应”实现间接探测。欧几里得的首批数据让我们得以在前所未有的尺度和统计精度下窥见支撑宇宙结构的“隐形框架”，验证冷暗物质模型在大尺度结构上的预言。科学家可以通过统计学方法精确解析复杂的形变模式，反演出前景中不可见的质量分布，从而绘制出高精度的暗物质三维分布图。

|暗能量研究新突破：

宇宙加速的真正动力？

欧几里得的另一大核心使命是研究暗能量的性质。

在这一领域，我国科学家也在2025年取得了引人瞩目的突破。中国科学院国家天文台的研究团队利用暗能量光谱巡天（DESI）的最新数据，提出暗能量状态方程可能存在时间演化迹象的证据，该结果对传统的ΛCDM标准模型提出了实质性挑战。在标准宇宙学框架中，暗能量被视为爱因斯坦提出的“宇宙学常数”，其密度在时空中保持恒定。然而，研究团队分析了DESI数据并结合超新星与微波背景辐射观测，发现暗能量可能并不是一个常数，而是一种会随宇宙演化而变化的动力学场。我们可能需要超越以宇宙学常数为基础的ΛCDM标准模型，并构建新的引力理论或新的场论框架来解释宇宙加速膨胀的本质。这将可能引发宇宙学理论体系的一次深刻变革。

|迈向未来：

从“首周数据”到“十亿星系时代”

欧几里得的首批成果证明，人类已经具备了对宇宙进行大规模、高精度普查的能力。随着为期六年巡天任务的推进，它将建立起一个包含数十亿星系的庞大数据库，与未来中国空间站巡天望远镜（CSST）等项目联手，共同构建一张探测暗能量与宇宙结构的全球网络。在这个数据驱动的新时代，宇宙学研究正从“深度发现少数天体”转向“广域解析宇宙整体”。我们终将以更加精确的方式，理解宇宙膨胀、星系形成与暗能量本质的奥秘。而欧几里得拉开了这场“宇宙普查”任务的宏大序幕。

03银河止步，数据永生:

盖亚（Gaia）卫星的谢幕与传承

盖亚空间望远镜的艺术想象图。盖亚于2013年发射，并在2025年退役，期间精确测量了近20亿天体的位置和运动。其数据遗产包括史上最精确的银河系三维星表和丰富的天体物理发现。

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

|盖亚的使命与告别

2025年3月，欧洲空间局（ESA）正式宣布，运行于日地系统第二拉格朗日点（L2）超过11年的盖亚空间望远镜结束科学观测任务，并进入退役处置阶段。

自2013年12月发射以来，盖亚以微角秒级的天体测量精度，对约20亿颗恒星及其他天体进行了长期、重复观测，系统测定了它们的位置、视差、自行与径向速度，建立起人类历史上最精确、最完整的银河系六维相空间星表。它所绘制的不只是恒星在天空中的分布图，而是一份记录银河系过去、现在与未来演化轨迹的动态档案。通过统一、稳定且高精度的测量体系，使整个银河系第一次成为一个可以被整体描述、量化分析并追溯其动力学历史的天体系统。在轨运行期间，盖亚先后发布了多次主要数据产品，这些逐步展开的数据集，最终将汇聚为一份覆盖十余年观测的终极星表。

|Gaia-Sausage-Enceladus：

银河系形成史的关键转折点

盖亚的重要科学突破之一，是揭示了银河系早期形成的关键事件。依托盖亚 DR2 高精度恒星位置与运动数据，天文学家在银河系恒星晕中发现特殊恒星群体 ——盖亚 - 香肠 - 恩刻拉多斯（GSE），其速度空间分布呈 “香肠状”，轨道高度偏心。

动力学与化学丰度研究证实，GSE 并非银河系原生或平稳演化的产物，而是约 110 亿年前银河系与一个质量为自身四分之一的矮星系剧烈并合的结果。此次并合为银河系晕贡献大量恒星、深刻影响其早期演化，还强烈激发了当时厚盘的恒星形成，引发爆发式恒星形成活动。GSE 的发现，以确凿的动力学与化学证据首次证实银河系早期经历主导性 “塑形并合”，推动银河系研究从模拟统计的间接推断，转向对其形成历史的直接 “考古发掘”，标志着 “银河系考古学” 研究范式的根本转变。

|从形成史到当代结构：

盖亚数据的多维影响

依托盖亚高精度相空间参考系，天文学家清晰刻画了银河系盘、厚盘与晕的结构，识别出多条恒星流和动力学遗迹，补全银河系整体图景，为暗物质分布与引力势场研究提供关键约束，相关成果还引发了对银河系总质量、暗物质含量及形成模型的讨论。

在恒星演化领域，盖亚的高精度视差和光度测量让赫罗图细节更为清晰，统一标定大量恒星与星团的距离和年龄，校准了恒星演化模型关键参数；同时提升了造父变星、天琴 RR 型星等标准烛光的标定精度，深刻影响宇宙距离尺度构建。

盖亚还开辟了黑洞搜寻新路径，研究人员通过恒星运动轨迹的微小扰动，发现了不依赖高能辐射的致密伴星，锁定包括盖亚 BH3 在内的多个大质量黑洞候选体，首次在低选择偏差下直接约束银河系恒星级黑洞的质量分布。

此外，盖亚长期重复巡天的模式，获取了数十万颗变星的精确周期、光度与距离数据，深化了对恒星内部结构和脉动机制的认知，也为银河系结构与动力学研究提供了时间维度的重要信息。

|数据永生：

盖亚的遗产与未来协同

虽然盖亚已停止观测，但其科学生命远未终结。在未来相当长的时间里，全球天文学家都将持续挖掘这一数据宝库。随着后续数据处理与分析的持续推进，盖亚仍将陆续发布增量数据产品，并计划于2030年前后形成完整的终极星表。

盖亚数据正成为多项新一代观测项目不可或缺的基础参照系。通过这种跨项目、跨波段的数据融合，盖亚所开启的“相空间银河系考古”时代，将在未来十年乃至更长时间内持续发挥深远影响。盖亚的退役，标志着一次观测任务的终点；而其数据遗产，则真正实现了“银河止步，数据永生”。

04穿透迷雾与聆听心跳:

中国“双天眼”刷新宇宙认知

2025年，中国“双天眼”——光学望远镜LAMOST与射电望远镜FAST继续展现其强大的数据产出能力，分别在银河系结构重建与脉冲星探测方面实现重要突破。

LAMOST为迄今最精细的银河系三维尘埃消光图提供了核心光谱数据支持；而FAST不仅刷新了脉冲星发现总数的纪录，还通过对特例系统PSR J1928+1815的长期监测，揭示了毫秒脉冲星与氦星伴星构成的独特演化路径。这两项成果展示了中国大科学装置在数据驱动型天文学中的核心能力，也体现了地基望远镜在银河系考古与致密天体物理研究中不可替代的双重角色。

随着数据的持续积累，“双天眼”的协同效应必将引领我们在认识银河系家园的道路上走得更远，这也标志着中国地基望远镜已在多个关键方向上进入国际引领行列。

LAMOST望远镜及银河系星际尘埃的示意图。基于LAMOST提供的海量恒星光谱，天文学家绘制出首张银河系星际尘埃三维分布图，揭示尘埃消光性质的空间变化。这为修正观测数据和研究星际化学演化提供了重要参考。版权／OPENVERSE

|银河“尘埃指纹”：

LAMOST透视星际迷雾

2025年，一项由德国马普天文研究所主导、利用中国LAMOST巡天与欧洲Gaia卫星数据的研究，成功构建了迄今覆盖最广、精度最高的银河系三维星际尘埃消光图。

研究团队将LAMOST巡天获得的约200 万高精度恒星参数，与Gaia提供的恒星距离和颜色信息结合，编制出包含超过1.3亿颗恒 星消光参数的翔实星表。基于此构建了银河 系动态三维尘埃分布图，揭示了不同位置和不同波长下尘埃消光的变化规律，不仅告诉 我们“尘埃在哪里”，也告诉我们“尘埃如 何吸光”。 这幅消光图既是校正星光的 “高清滤镜”，也是探索银河系结构、追踪生命起源物质分布的重要工具。

自正式运行以来，FAST已累计发现1152颗射电脉冲星（至2025年10月13日）。这一数字超过同期全球所有望远镜的总和。版权／张蜀新

|FAST解码脉冲星：

从大样本普查到极端双星演化

当光学领域穿透星际尘埃的迷雾时，位于贵州的中国天眼FAST则在聆听来自宇宙深处致密天体的精确“心跳”——探测脉冲星信号。

脉冲星是宇宙中旋转的中子星，如同灯塔般发射规律的电磁脉冲。但它们的信号极其微弱，往往淹没在宇宙噪声中。自正式运行以来，FAST已累计发现1152颗射电脉冲星。这一数字超过同期全球所有望远镜的总和，让FAST在脉冲星搜索领域实现了在单台望远镜中处于绝对领先地位，成为真正的“脉冲星收割机”。

在新发现中，罕见掩食双星系统 PSR J1928+1815尤为特殊。它包括一颗自转周期仅为10.55毫秒的毫秒脉冲星与一颗1.0-1.6太阳质量的伴星组成，轨道周期短至3.6小时。每个轨道周期中，伴星会有1/6的时间“掩食”脉冲星信号。该系统轨道近乎正圆，伴星大概率是剥离氢壳、仅存氦核的特殊恒星，属于 “共有包层演化” 后留存的珍贵案例（银河系中预计仅数十例）。

这一发现为毫秒脉冲星吸积加速机制、大质量恒星双星物质交流等研究提供关键观测证据，持续监测该系统也将成为探索极端环境下物质相互作用与轨道演化的独特实验室。

05宇宙的十年电影:

鲁宾天文台首光与“大巡天”时代的开启

智利境内的鲁宾天文台内部夜间成像。8.4米西蒙尼望远镜及全球最大数字相机首次投入观测，在红光照明下扫描星空。短短数晚的试运行中，鲁宾天文台已探测到数千颗小行星。

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

|首光夜：

等待二十年的巨眼终于睁开

2025年6月，智利北部的安第斯山脉，夜空如墨，塞罗·帕乔恩峰顶，薇拉·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）终于迎来了它的首光时刻。这一刻，标志着一个酝酿了近二十年的天文项目，终于从工程建设迈入科学观测阶段。

经过约10小时的测试，在这台望远镜拍摄的图像中，天文学家辨识出数百万个遥远星系，大量银河系恒星以及两千多颗太阳系小天体的深邃图像。这些图像并非传统意义上的“精品深空照”，而是蕴含海量天体物理信息的“宇宙全景快照”。随着第一批图像公开，人类正式迈入了一个全新的天文学时代——一个把宇宙从“静态照片”变为“动态电影”的时代。

|时空遗产巡天：

未来十年的“宇宙电影”计划

首光只是序章。接下来，鲁宾天文台将正式启动其核心科学任务——时空遗产巡天。这项计划持续10年的巡天，人类将第一次获得真正意义上记录动态变化的“宇宙纪录片”，并彻底革新我们观察宇宙的方式。

鲁宾天文台的科学目标宏大而深远，主要涵盖四大关键方向：

太阳系普查：预计将发现数以百万计的太阳系小天体，极大地完善我们对太阳系结构的认知，扮演地球的“宇宙哨兵”，协助识别潜在撞击风险，显著提升近地天体监测与预警能力。它或许能为“第九行星”等重大谜题提供关键线索。

银河系解剖：通过观测数十亿颗恒星的位置、运动和物理性质，绘制目前最精细的银河系三维动态图之一，反演银河系的形成与演化历史。

动态宇宙探秘：预计将发现海量的瞬变与变源事件，包括超新星、活动星系核爆发等，为研究罕见爆发事件、理解极端物理过程提供海量样本，并以前所未有的精度测量宇宙膨胀历史。

暗宇宙测绘：通过精确测量数以十亿计星系的形状与分布，利用弱引力透镜效应绘制宇宙中暗物质的分布图，并探究驱动宇宙加速膨胀的暗能量本质。这也是鲁宾天文台最核心的科学目标之一。

（未完待续——）

回望2025

人类正以前所未有的

深度、广度与精度描绘宇宙

每一项科学成果，都通往未知宇宙的更远方

引领我们迈入一个以观测与数据驱动的

科学突破时代

—— 更多精彩天文内容，

尽在《中国国家天文》 12月刊 ——

本文转载自《中国国家天文》微信公众号

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