从现在开始大约20年,天文学家将在革命时代的发现中,在地上和空间中使用新望远镜来研究星系的摇篮,探测最深刻的黑洞起源,瞥见最早的宇宙时间的时刻,并收集其他恒星的像地球样的世界的突破性图像。平均而言,这些未来的研究人员也应该更健康,更幸福,更多样化,而且包容性,而不是他们现在的同行。18新利官网多久了

至少,这是计划,根据已久的主要报告“21世纪20年代天文学和天体物理学的发现之路也被称为Astro2020该报告是美国国家科学、工程和医学研究院对天文学进行的每10年一次的“十年调查”的第七次迭代。它的总体宗旨它有两方面的意义:一是通过研究优先级的排序列表,将该领域未来的公共共识编纂成书;二是,或许更重要的是,为维持美国天文学的更广泛事业,从联邦政策制定者那里获得强有力的支持。

为了追求这些目标,这种最新的Decadal调查偏离了其前辈,传统上保留了对特定新望远镜的最高建议,这些望远镜紧紧地绑定到一小部分电磁谱。反而Astro2020美国宇航局的最高太空建议设想了一个根本性的转变,即NASA计划和发展规模巨大、耗资数十亿美元的“旗舰”天文学项目。该计划被称为“大天文台任务和技术成熟计划”,将在本世纪20年代投资12亿美元,用于多个拟议设施的关键实现技术,希望降低建造和发射相关的总成本和风险一整套下一代望远镜在各种波长范围内工作,从红外线到X射线。

考虑到NASA在处理当前和近期天体物理学项目时的失误,对NASA未来天体物理学巨型项目进行更好管理的需求尤为迫切。的詹姆斯韦伯太空望远镜- 最重要的旗舰推荐新千年的第一个Decadal调查 - 只是现在到达发射台在经历了一系列近乎灾难性的数十亿美元的预算超支和令人痛苦的进度拖延之后。2010年“十年调查”(Decadal Survey of 2010)的首选项目——南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)进展得更好,但仍遭受了代价高昂的挫折,将其发射推迟到大约2027年。

首屈一指的结果Astro2020该公司最推荐的新项目将是a超大规模和更复杂的后继者哈勃太空望远镜是美国宇航局在1990年至2003年间发射的四个“大天文台”中的第一个。和哈勃一样,它将在光学、红外和紫外线波长下工作,但它可能会比那个多层天文台大三倍,建造成本估计为110亿美元。在本世纪末开始开发,预计在本世纪40年代中期发射,它将拍摄几十个可能适合居住的系外行星的照片,并研究它们的大气以寻找生命迹象,同时也将成为丰富的转型天体物理学的重要组成部分。尽管它还没有一个吸引人的正式名称,天文学家们已经将这个项目称为“LuvEx”,引用了两个最初的望远镜概念——luvoir(大型紫外光学红外探测器)和HabEx(宜居系外行星天文台)——这两个概念为它的诞生提供了基础。在很短的时间内,将会有另外两个设备紧随其后,一个专注于远红外,另一个专注于x射线,每一个都预计花费30亿到50亿美元。这些后续设施也反映了两个已经存在的提议:远红外起源望远镜和山猫x射线天文台。

一个光明的未来

“本报告为即将到来的天文学和天文学的雄心勃勃,鼓舞人心和有志性的愿景制定了一个雄心勃勃,鼓舞人心,有抱负的愿景,”加州理工学院天文学家和联合主席Astro2020在一份声明中。“改变我们如何计划最雄心勃勃的战略空间项目,我们可以建立一个广泛的任务组合追求的目标,如寻找生命轨道上的行星在我们银河社区同时利用21世纪的天体物理学的丰富性通过全色舰队。”

许多天文学家都是可理解的欣喜若狂。“我认为这是有史以来最聪明,最可执行的和务实的致命的秘密调查,”夏威夷的Mauna Kea的W. M. Keck天文台的主要科学家John O'Meara表示。“指导委员会理解,我们必须重新定义我们如何发展大型任务,以便我们能够实现新的伟大观察者的这种愿景。他们在一个不确定的世界中如何实现文明改变科学,我希望美国宇航局和其他联邦机构拥抱文件的精神。“

“我们正站在一个新的发现黄金时代的门槛上,”天文学研究大学协会(Universities for Research in Astronomy Association)的科学副主席海蒂·哈默尔(Heidi Hammel)说。“我们真的可能在另一个星球上找到生命的证据吗?”这份报告正如它的名字一样,为回答这个问题提供了强有力的途径,我们可以成为回答这个问题的一代!”

Marc邮递员,望远镜科学研究所的一位杰出天文学家和大型外延成像观测者的长期支持者,持续了一段时间,但不太乐观观。“我现在正在散步,因为这是一个达到这一点的个人15年之旅的高潮。人们问我为什么我花了时间,因为,当[Luvex]发射时,我肯定会被退休,但希望仍然在我的凡人壳中。我告诉他们,即使我从未使用它或看到它离开地面,我也为未来这样做。并在此基础上Astro2020报告,未来是非常光明的。这是超越任何个人的世代创举。人类将真正开始探索我们是否在宇宙中是孤独的。”

除了作为旗舰天文台的第一批的高价生命搜寻望远镜,Astro2020美国宇航局的太空建议还呼吁每十年进行一次新的“探测级”任务,成本上限为15亿美元,并投入大量资金来增强天文学家研究瞬间天体现象的能力,不仅利用光,还利用亚原子粒子和引力波。

Astro2020普照视图还扩展到美国地面的项目,这些项目通常由国家科学基金会(NSF)或偶尔由能源部提供资金和管理。在这一类别中,该报告为计划提供了投资于巨型Magellan望远镜(GMT)和三十米望远镜(TMT)的大约12亿美元的NSF资金的计划。庞大的天文台在建设的早期阶段,估计总造价超过50亿美元。格林尼治标准时间在南半球——在智利的山顶上,而TMT则在北半球——无论是在夏威夷的莫纳克亚山顶,还是在西班牙加那利群岛的拉帕尔马山顶上,美国都在努力。天文学家们将通过这双极强大的望远镜眼睛获得对整个天空的深刻的新视野。

除了帮助这对孪生巨人越过终点线,报告还建议美国国家科学基金会和美国能源部联合投资6.6亿美元,建立宇宙微波背景第4阶段天文台(CMB-S4),这是一个精密测量大爆炸余辉的设施。另外,美国国家科学基金会还将拨款25亿美元用于建造下一代甚大阵列(ngVLA),这是一座无线电天文台,其灵敏度将比即将被它取代的老化设备高出10倍。此外,Astro2020强烈支持对两个项目进行进一步升级,这两个项目为我们打开了一扇全新的宇宙之窗:激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和冰立方中微子天文台(IceCube Neutrino Observatory)。冰立方中微子天文台拥有数千个探测器,部署在南极冰层一立方公里的范围内。LIGO和冰立方(IceCube)与传统天文台配合使用,可以帮助天文学家预测爆炸的太阳核心内部以及合并的黑洞和中子星之间的神秘机制。

权力归于人民

前进的道路可能是清晰的,但仍然存在大量障碍。这在很大程度上取决于国会和白宫是否完全接受——并提供资金——Astro2020在现代的两极分化政治时代,这是一个根本不确定的前景。还有一个迫在眉睫的问题大型卫星星座.尽管他们有利于全球宽带连接,但这些卫星群体姿势存在威胁通过光学和无线电污染到多个主要项目,它们不可避免地增加了天空的精致观察。对于那些越来越令人震惊的问题,Astro2020提供的只是相当不令人满意的解决方案,即参与跨部门和国际合作,以设计更好、更具保护性的监管框架。

但由于报告本身的作者,尽管存在这一挑战,但他们的大胆愿景的成功可能最终遵守他们如何处理美国天文学最有价值的资产,这不是人类而不是人。

“我们的报告称,还需要支付严重的注意,在这项研究基础上投资 - 包括在携带它的人民中,”Astro2020指导委员会的联合主席Robert Kennicutt,一位在亚利桑那大学和德克萨斯农工大学担任教授的天文学家,在一份声明中说。

其中一个原因是深深扎根于十年调查的认识Astro2020是“美国天文学的一个巨大胜利,”俄亥俄州立大学的天文学家、HabEx任务概念研究的联合主席斯科特·高迪说。“十年指导委员会真的在思考如何创建一个平衡的投资组合——不仅要有一套新的大天文台和项目,如格林尼治标准时间和TMT,还要有对基础项目的重大支持,如更多的研究拨款和中等规模的项目。而这正是我们需要的,让这一愿景中更有雄心的部分成为可能。”

近年来,社区不仅留下了预算吹的项目,而且来自预算的项目性骚扰丑闻比如,对早期职业研究人员及其小规模项目的支持不足,以及工作与生活平衡的严重不对称,这些都导致了倦怠和幸福感低下。队伍的多样性也令人担忧。在这个大熔炉般的国家,天体物理学的典型从业者仍然绝大多数是白人和男性,他们拥有一切特权,无论是明显的还是微妙的,比如当他们中的一些人寻求在月球上建造新设施时,他们会敏锐地感觉到神圣的理由在历史上的少数群体群体中,与TMT和项目首选施工现场的少数民族群体均为Mauna Kea。

为了纠正这些和其他社会弊病,Astro2020建议在研究拨款和独立博士后奖学金上投入更多资金,在大学和联邦机构层面增加资金和机构支持促进多样性的举措,并在NASA、NSF和DOE正式承认骚扰和歧视是有害的科学不当行为形式。根据美国国家科学院的一份新闻稿,考虑到莫纳克亚山的TMT混乱,该报告还呼吁建立一个“社区天文学”参与模式,寻求“尊重、授权和造福当地社区,同时推进科学研究”。

这种行为表示,新罕布什尔州大学宇宙学家Chanda Prescod-Weinstein将是“正确的方向”,以解决在田野视野上的文化危机越来越大的风暴。但即使是如此 - 特别是在历史上边缘化的土着人民参与的情况下 - 她说,这个Decadal调查的建议并没有足够的时间。

Prescod-Weinstein说:“有时候,科学家不得不接受土著人的断然‘不’。””(Astro2020]更多地关注土着社区与科学家之间合作的特点和质量。It never directly acknowledges the scenario that Indigenous people may not want to collaborate.... My view may change once I’ve had more time to sit with the report, but my first impression is that scientific goals are still supreme and that we are still not ready, as a community, to talk to nonastronomer Indigenous people as if they are our equals and their concerns matter as much as ours.”