2025年天文学十大进展

本文来自微信公众号： 中国国家天文 ，编辑：杨若曦、怀尘，作者：李海宁、苟利军，原文标题：《2025年天文学十大进展【下】》

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。

【上期】我们已经回顾了2025年天文学十大进展的TOP1-5，讲述了从天文人熟知的JWST、欧几里得、盖亚、鲁宾天文台，到中国的双天眼——光学望远镜LAMOST与射电望远镜FAST。中国的天文大科学装置正迈上国际舞台，并产出越来越多崭新的成果。

本期我们继续一起回顾2025年天文学十大进展，重温更加广阔的天文领域成果，从引力波等理论物理的新时代验证，到更广阔的天文观测手段——软X射线、射电波段、亚毫米波……天文学科正走过2025，迈向下一个新的科学阶段。

06天关卫星：

天关卫星，又名爱因斯坦探针（EP），由中国科学院牵头，联合欧洲空间局和德国马克斯·普朗克地外物理研究所等合作单位共同研发，自2024年1月9日发射升空，至2025年末已运行一年。其上配备的“龙虾眼”宽视场X射线望远镜（WXT）与“分钟级响应寻踪”后随X射线望远镜（FXT），这些新技术设备的出现，正是为了实现在软X射线波段开展全天域的高频巡天，重点捕捉：伽马暴、超新星、潮汐撕裂事件等突发高能天体活动。

2025年出现两项重大突破：一方面，发现了一类介于长伽马射线暴（GRB）与普通超新星之间的新型爆发现象；另一方面，成功捕捉到来自百亿光年之外高红移伽马暴的软X射线辐射。

|高红移GRB EP240315a：

开启早期宇宙之窗

2025年1月23日，《自然·天文学》在线发表天关卫星有关高红移GRB 240315C的软X射线暂现源的研究成果。这是人类首次探测到如此遥远伽马暴瞬时辐射完整的软X射线信号。值得注意的是，天关的软X射线信号比伽马射线提前了6分钟抵达，这与先前传统伽马暴仅呈现秒级乃至毫秒级差异的经验完全不同，可能会导向对伽玛暴机制、观测方法的新一轮革命，也印证了天关望远镜在观测远距伽玛暴早期辐射方面的领先技术优势。

|快速X射线瞬变EP240414a：

超新星中的“温和喷流”

2025年7月，《自然·天文学》再次发表天关卫星的相关成果，论文题为《由宽线Ic型超新星关联的弱相对论喷流产生的快速X射线暂现源》。论文指出，天关卫星发现了另一例短暂而独特的软X射线爆发EP240414a。与典型伽玛暴不同，它并非伴随高能伽马射线，而是以软X射线形式出现，也属首次在Ic-BL型超新星中探测到弱相对论喷流。该发现填补了明亮伽马暴与普通超新星之间的现象空白，揭示了一类此前未被系统识别的塌缩爆发通道，更验证了我国天关卫星在软X射线巡天领域的引领地位。

天关卫星的观测成果，既验证了自身的优越性能，又正在极短时间内开辟高能瞬变天文学的新方向。

07引力波的双重突破:

两个黑洞合并的艺术想象图。

版权／CollaborationVictor de Schwanberg/SPL

2025年是引力波天文学迈入第二个十年的关键一年。自2015年人类首次“听见”黑洞并合信号以来，国际引力波探测计划已累积探测了上百例双黑洞合并事件。2025年，两项重大进展脱颖而出：一是引力波观测首次在观测层面为霍金提出的“黑洞面积定理”提供了强有力支持；二是在GW231123事件中，再次通过引力波观测给出了中等质量黑洞（Intermediate-Mass Black Hole,IMBH）的存在的有力证据，为填补黑洞质量谱中的长期缺口提供了关键观测样本。

|面积不减：

引力波验证霍金定理

早在1971年，斯蒂芬·霍金就提出重要理论，也是黑洞热力学四定律的基础：在广义相对论框架内，两个黑洞合并后，新形成黑洞的事件视界面积不会小于两个母体黑洞的面积总和。但长期以来，事件视界不可直接观测，该理论缺乏直接证据。

2025年，LIGO/Virgo/KAGRA合作组分析了数十个信噪比较高的双黑洞并合事件，研究团队利用完整波形模型独立拟合并合前两个黑洞的质量和自旋，计算其事件视界总面积，并与合并后黑洞的表面积进行比对。结果表明，新形成黑洞的事件视界面积显著大于合并前两者之和，在极高统计置信度下显著支持面积定理的正确性。

|中等质量黑洞的又一例强证据

2025年10月，LIGO/KAGRA合作组在《天体物理学报通信》发表了对GW231123事件的研究。该事件产生的引力波信号来自两个质量分别约为100和137倍太阳质量的黑洞并合，其合并后产物质量约为225倍太阳质量，落在通常定义的中等质量黑洞质量区间内。

中等质量黑洞长期以来被视为黑洞质量谱中的“缺口”。在理论上，它们是连接恒星质量黑洞（小于100倍太阳质量）与超大质量黑洞（百万倍太阳质量以上）之间的桥梁，是理解星团演化、早期星系核心形成及黑洞增长路径的关键因素。但在实际观测中，因观测难度大，罕有研究。本次观测到的两个前体黑洞可能来自早期黑洞合并后的第二代黑洞，反映出黑洞可以通过层级合并逐步增长的路径。这一过程不仅补全了黑洞种群的质量谱，也为解释星团中心可能存在的中等质量黑洞提供了观测基础。

2025年，是人类首次探测引力波（GW150914）事件整整十周年。在这十年内，从极限技术突破，走向对宇宙最极端事件的常规探测，并开始逐步承担基础引力物理的实验检验角色，迈向新的历史阶段。

08嫦娥六号:从深部月幔

到月表水迁移的人类首份月背“剖面图”

嫦娥六号任务取得的月球近远端水含量差异图。这是以南极艾特肯盆地（SPA）为代表的月球背面深部样品分析结果：背面月幔水含量（红点为嫦娥六号着陆点）远低于正面（黄色为嫦娥五号着陆点和阿波罗任务测点），验证了月球因巨碰撞形成时两半球水分分布不均的假说。

版权／中国科学院地质与地球物理研究所

中国探月工程嫦娥六号任务首次从月球背面采样返回，2025年发表的两项重要成果从嫦娥六号的数据出发，揭示了从月球深部月幔到表层和浅表层水分布，揭示了月球演化的新证据，帮助破解长期悬而未决的月球正背面“地质不对称”之谜。

|月幔“超亏损”：

月背玄武岩揭示深部极度贫瘠

2025年7月9日，国际学术期刊《自然》正式发表了嫦娥六号月球背面采样任务的科学成果，题为《来自月球南极-艾特肯盆地玄武岩的超亏损地幔源》。论文以嫦娥六号从月球南极-艾特肯盆地采回的玄武岩样品为核心，分析其化学成分和同位素特征，首次揭示了月球背面月幔存在极度贫瘠的端元特征。

具体来说，就是月幔极度缺乏那些在高温下容易熔融并随岩浆迁移的不相容元素，经历了强烈的熔体提取。研究团队提出两种可能成因：一是源于早期岩浆洋结晶形成的深部原始贫瘠残留体；二是受南极-艾特肯盆地巨大撞击事件影响，导致幔源熔融与抽提。具体的机制还需要进一步研究，但无论哪种机制占主导，这项研究首度直接证实了月球背面深部存在“超亏损”月幔，为人类提供了宝贵的窗口来观察月球早期幔-壳分异过程。

揭开月球正面与背面在元素丰度和火山活动方面的极大差异，嫦娥六号踏出了关键一步。

|月表与次表层水：

含量差异与动态迁移

2025年9月25日，中国科学院国家天文台领导的研究团队在《自然·天文》上发表了题为《嫦娥六号揭示的月球表层与浅层水》的研究论文。论文基于嫦娥六号着陆器搭载的相机和光谱仪数据，首次从原位实测角度揭示了月球背面表层与浅表层（月壤下几毫米至厘米）水含量存在显著差异，证实了月表水与太阳风注入之间的直接联系。

研究团队同样对表层、浅表层月壤的含水量对比，月壤的含水量随时间动态变化，以及嫦娥六号着陆点的含水量与嫦娥五号区域的对比。月壤含水量与多因素，例如：风化程度、玻璃质成分、温度等。这些成果该成果不仅验证了太阳风注入和微陨石撞击在月球水形成和演化过程中的主导作用，还为未来月表水资源探寻、开展就地利用提供了实际依据。它也是人类首次从月球背面获取原位水含量及其分布数据，为理解无大气天体的水形成与演化提供了基础观测支撑。

嫦娥六号任务在月球背面实现了“从深到浅”的科学探索：既填补了人类对月球深部地质对称性认知的空白，又拓展了我们对月球浅表水迁移的认识。

09从引力波到黑洞影像:

中国在建两大射电望远镜巡礼

中国正在建设两台引人瞩目的地基射电望远镜：一台是位于新疆奇台的可转向110米口径射电望远镜（QTT），另一台是坐落于青海省海西州德令哈市的雪山牧场15米亚毫米波望远镜（XSMT）。它们的建成不仅有望填补国内相关波段观测设施的空白，也将提升中国在国际天文领域的竞争力。

在北疆天山脚下，新疆奇台县半截沟镇的旷野中，QTT全向可动射电望远镜正在建设当中。我们熟知的贵州的FAST望远镜是世界已经投入使用的最大的望远镜，其口径可达500m。与天眼FAST相比，QTT更像捕捉射电的“钢铁巨兽”。FAST口径固然巨大，但受地形限制主要盯向天顶；而QTT拥有360°无死角的全方位追踪能力，以及5-90°的俯仰角覆盖范围。甚至可以做到，让一个重达六千余吨的庞大结构在风雪中实现几十微米的面板精度和角秒级指向控制。在望远镜建成后，QTT将刷新德国艾费尔斯伯格100米射电望远镜（Effelsberg 100-m Radio Telescope）和美国绿岸望远镜（Green Bank Telescope；此望远镜为100×110m非对称设计）100米望远镜的纪录，成为全球口径最大的全可动射电望远镜之一。

凭借极高的灵敏度、全天区覆盖能力，以及从米波一直跨越到毫米波的宽频段优势，QTT将覆盖下面五大前沿方向：1.脉冲星与快速射电暴；2.纳赫兹引力波；3.生命化学迹象探索；4.星系与黑洞结构；5.高精度天文参考架。可以预见，QTT有望成为我国继FAST之后又一座令世界瞩目的射电天文地标。

雪山牧场15米口径亚毫米波望远镜选址于青海省海西州德令哈市西北约150千米处的雪山牧场，台址海拔4813米。大气中的水汽会强烈吸收亚毫米波，因此需要在干燥少云的高山荒漠地区才能开展此波段的天文观测。雪山牧场正是这样一个世界一流的亚毫米波台址：冬季大气可降水量中值仅0.85毫米，极其干燥通透。长期以来，我国在亚毫米波天文观测方面相对薄弱，没有自主建造且可常规运行的相关望远镜。XSMT项目的立项和建设正是为了填补这一空白，开启我国亚毫米波天文学的新纪元。

XSMT主反射面直径15米，由高精度的面板拼接而成，可实现对0.6毫米到4毫米波长电磁波的高效率反射聚焦。XSMT的四大核心科学方向包括：1.河外天文学；2.银河系科学；3.时域天文学；4.天体化学。

XSMT的出现将彻底改变我国自主建造亚毫米波天文观测方面的空白——它既拥有“大口径”，又坐拥“高台址”，并且由我国科研团队全自主研制，甚至有望成为全球事件视界望远镜阵列（EHT）的新成员。

QTT与XSMT共同构成中国西部地基天文观测体系的“双支点”，它们不仅拓展了我们观测宇宙的波段边界，更为探索引力波、黑洞、星际分子与宇宙早期结构等关键科学问题提供了全新的窗口。

10“巨眼”初开与“冰月”前哨：

欧洲空间局（ESA）的JUICE探测器在2025年完成对木卫三的首次近距离飞掠。此艺术图展示JUICE接近木卫三时的模拟视角。

版权／ESA/JUICE Mission Media Kit

2025年，在南半球智利阿塔卡马沙漠稀薄而干燥的高原上，一座代表人类光学工程巅峰的巨型光学设施正在加速成形；而在数亿千米之外的木星外，一艘孤独的探测器正掠过冰封世界，为地球带回隐藏于冰层之下的生命可能性。

位于智利塞罗·阿马佐内斯（CerroArmazones）山顶的欧洲极大望远镜（ELT），坐落于地球上最接近宇宙的观测圣地之一。这里极度干燥、光污染微弱，是全球最优的天文台址之一。2025年1月，欧洲南方天文台（ESO）正式确认：ELT工程整体进度突破60%。对于这座“超级望远镜”来说，这意味着工程已跨越了基建与核心部件制造的艰难爬坡期，正式进入光学系统与精密机构的总装阶段。

对于光学系统而言，其拥有前所未有的39米主镜（M1）。不同于传统整块式主镜，ELT的主镜由798块六边形子镜拼接而成。每一片子镜都需达到纳米级表面精度，以保证整体光学面的完美。截至2025年初，已有数百面子镜完成抛光，并开始陆续运往智利装配。主镜的“半壁江山”已经诞生，只待穹顶与光机系统完成集成，ELT将迈向2028–2029年“首光”目标。

ELT将以比哈勃空间望远镜高十余倍的分辨率观测星空，从直面系外行星的大气成分，到追溯宇宙最早的星系与恒星，ELT将成为人类寻找“第二地球”与破解宇宙黎明的关键利器。

|JUICE即将飞掠木卫三

当ELT在安第斯山脉上蓄势待发时，数亿千米外，欧洲空间局2023年发射的冰质木卫探测器（Jupiter lcy moons Explorer,JUICE）正执行着太阳系外层空间最关键的一次前哨任务。JUICE的目标是全面研究木星及其三颗最具潜在宜居性的伽利略卫星：木卫三、木卫二、木卫四。2025年，JUICE进入关键的巡航与系统标定阶段，为未来对木卫三的多次近距离飞掠做准备，它携带的高分辨率相机和冰下雷达将对木卫三做有史以来最详尽的“检查”。

真正的历史性时刻将在2034年底到来。届时，JUICE将成为历史上第一颗围绕地球以外天然卫星运行的人造航天器，切入木卫三的极轨道，并在半年内执行潮汐形变测量、内部磁场探测和海洋结构剖析，最终回答人类最关心的问题：木卫三是否具备孕育生命的条件？

预计在2028年前后，E-ELT的首光将开启地基观测的新纪元；而进入2030年代，JUICE将进入科学产出的黄金时期。随着这些世界级设施的推进，人类文明的视野，也将被推向一个前所未有的新高度。

/光之尽头，知之起点

2025年的一系列发现——从第一代恒星可能留下的余晖，到暗能量演化的早期迹象；从银河系尘埃的三维重建，到中等质量黑洞的再次现身——并非彼此孤立的捷报，而是共同指向了一个越发清晰的趋势：当望远镜与探测器变得足够强大，观测数据本身开始便成为突破的源头。

这些来自深空的数据提醒我们：宇宙本身，是一部等待被破译的时空档案。我们既凝望百亿光年外的红移，也解析银河盘中的尘埃；既探测引力波中的并合信号，也分析月背样本的地质与水循环线索。

正如盖亚卫星在恒星相空间中所揭示的那样，银河系自身亦是一份保存着并合记忆的历史档案，其形成轨迹正通过数据被逐步解码。在“看见”与“听见”的融合中，宇宙的复杂性正被逐层揭示。

天文学的意义或许正在于此：每一次向未知的逼近，都始于一台新望远镜的睁眼、一次新探测器的启程。这不仅是对宇宙的回答，更是人类对知识、对世界、对自身位置的持续追问。向深空的凝视，因工具的革新而前所未有地清晰，也注定不会停息。