Astro2020 Science White Paper: The Extended Cool Gas Reservoirs Within z > 1 (Proto-)Cluster Environments
高红移（$z$）原星系团将作为测试场，探测我们在当前时代看到的新兴金属、恒星和大尺度结构的气体供应。这项工作的主要作用，大无线电/毫米（mm）单碟设施将在约束散装，冷（T $= 10^{1-4}$ K）分子和原子气体含量。为了突出对大型无线电/毫米单碟的需求，我们计算了绿岸望远镜（GBT）未阻挡的100米孔径的高灵敏度如何提供至关重要的干涉短间距覆盖，以支持最大尺度下冷中性气体的高分辨率ngVLA观测。这些组合观测对于揭示低表面亮度发射是最佳的，因此有助于整个宇宙时间的重子总质量估计。
2019-03-27 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Cold Gas Outflows, Feedback, and the Shaping of Galaxies
人们普遍认为，星系外流是决定星系在宇宙时间中演化的最重要过程之一，例如在塑造星系质量函数方面发挥关键作用。然而，我们对外流及其驱动因素的理解还处于起步阶段-对于外流的冷（中性原子和分子）阶段尤其如此，这给观测和建模带来了挑战。在这里，我们概述了几个关键的开放问题，简要讨论了必要的观测取得进展，以及几个现有的和计划中的设施的相关性的要求。很明显，星系外流，特别是冷外流，将仍然是未来十年及以后积极研究的主题。
2019-04-03 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Magnetic Fields and Polarization in the Diffuse Interstellar Medium
磁场是星际介质（ISM）上最重要的力量之一，各向异性地调节着驱动星系演化的结构和恒星形成。最近对扩散气体和分子云的高动态范围观测揭示了星际结构与周围磁场之间的新联系。ISM形态学编码了丰富的物理信息，但破译它需要高分辨率的磁场测量：星光和尘埃发射的线性偏振，以及塞曼分裂。这些测量磁场的不同分量，至关重要的是，塞曼分裂是直接测量ISM中场强的唯一方法。我们主张使用吸收中的21厘米线对磁场强度进行统计上有意义的调查，以及使用发射中的21厘米线对结构形成和磁场强度之间的联系进行观测测试。最后，我们报告的偶然发现的线性偏振的21厘米线，这需要理论和观测的后续行动。
2019-03-18 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: A proposal to exploit galaxy-21cm synergies to shed light on the Epoch of Reionization
本白皮书强调了WFIRST、斯巴鲁Hyper Suprime-Cam或其他> 25米级望远镜星系观测与SKA 21厘米测量之间的关键和紧迫的协同作用，以限制再电离的性质（电离历史和拓扑结构）及其来源。
2019-03-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: The Local Relics of of Supermassive Black Hole Seeds
我们有令人信服的证据表明，恒星质量为5-80 M太阳的黑洞（BH）是通过大质量恒星的死亡形成的。我们也有令人信服的证据表明，所谓的超大质量黑洞（10^5-10^10 M_sun）主要存在于星系中心。我们有很好的理由相信一定存在质量在这两个范围之间的黑洞：第一个~10^9 M_sun的黑洞是在大爆炸后数亿年才被观测到的，所有理论上可行的产生超大质量黑洞的途径都需要一个“中间”质量的阶段。然而，在100-10}^5太阳质量范围内，还没有可靠的BH被探测到。在未来十年内，发现这些10^3-10^5 M太阳的中等质量黑洞是可以实现的。在这份白皮书中，我们强调了30米级望远镜在动态探测中等质量黑洞（如果它们存在的话）方面将发挥的关键作用。
2019-03-20 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Black Holes Across Cosmic Time
超大质量黑洞位于大多数（如果不是全部的话）大质量星系的中心。它们与宿主星系的整体性质密切相关（标度关系），并被认为在星系演化中起着至关重要的作用。然而，我们缺乏对它们在宇宙时间中生长的基本方面的完整理解。特别是，我们仍然不明白：（1）是黑洞还是它们的宿主星系生长得更快，（2）黑洞能达到的最大质量是多少。30米级望远镜的高角分辨率能力和灵敏度将彻底改变我们对黑洞和星系质量尺度极端的理解。有了这样的设备，我们将能够动态地测量最大黑洞的质量，并将星系的特性描述为红移$z \sim 1.5$。结合$z \sim 1.5$以来黑洞-星系标度关系的演化，最大质量黑洞将揭示黑洞生长的主要通道。
2019-04-02 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Dynamical Processes in the Planet-Forming Environment
星周盘的质量和动量转移到原恒星上，并通过各种机制进入环境，包括磁层吸积，喷流，外流和盘风。这些过程的相互作用决定了行星形成发生的条件和圆盘的寿命。金属发射谱线，以及氢的巴耳末系，探测了行星形成和星周盘中心区域内气体的运动学。对这些发射线的高光谱分辨率研究提供了关于质量和动量损失、湍流和盘风起源的关键信息。
2019-03-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Motions of Galaxies in the Local Group and Beyond: an Astro2010 Science White Paper
VLBA的最新进展已经导致了对外部星系致密源的~10微角秒天体测量，并证明了对本星系群自行的测量。随着望远镜和设备的改进，我们可以大大改善和扩大这些测量，包括对仙女座星系自行的测量，这是了解本星系群历史和命运的关键。光速和射电天体测量数据的结合将允许详细模拟星系团中星系盘、凸起和暗物质晕的质量分布。
2009-03-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Spatially Resolved UV Nebular Diagnostics in Star-Forming Galaxies
诊断恒星形成星系（SFG）内部的物理和化学条件对于理解星系形成和演化的关键组成部分（恒星形成、气体富集、流出和吸积）至关重要。用于辨别这些性质的成熟的光学发射线诊断（即，金属含量、密度、电离辐射的强度/形状）对于最早期的星系来说将是观测上无法达到的，这就强调了在紫外线波长上进行强有力的、可靠的星际介质诊断的必要性。校准这些UV诊断需要对附近SFG中的UV和光学发射线进行全面比较。光学积分场单元（IFU）的调查揭示了非均匀性的ISM SFG，这导致非系统性的偏见，在解释未解决的来源。在紫外波长下，空间变化尤其重要，因为最强的发射特征仅来自星云的最高激发区域，并且很难与竞争的高电离源（例如，冲击、活动星系核等）。由于收集大规模光学积分场单元（IFU）光谱的调查已经在进行中，因此本白皮书要求具有高灵敏度，高空间分辨率和大视场（FoV）的IFU或多目标远紫外（FUV）光谱仪器。鉴于过去十年大规模光学IFU调查的影响，本白皮书强调了对邻近星系的空间分辨远紫外光谱调查的可比基础的科学需求，这将为解释遥远宇宙的诊断奠定基础。
2019-03-15 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: A New Era for X-ray Lensing Studies of Quasars and Galaxies
目前的X射线观测和模拟表明，引力透镜可以用来推断黑洞事件视界附近的结构，限制黑洞吸积和流出的动力学和演化，在强引力区检验广义相对论，并限制透镜星系中暗物质的演化。由于目前X射线望远镜的能力有限，而且已知的透镜类星体数量相对较少（约200个），这些科学目标目前无法在z = 0.5 - 5的透镜类星体的统计大样本中实现。后一个限制将通过LSST的多波段和宽视场光度光学测量来解决，预计将导致发现超过4，000个额外的引力透镜系统。正如我们在本白皮书中所展示的，这些科学目标可以通过在1千电子伏下空间分辨率为0.5平方米的X射线望远镜来实现<0.5arcsec to resolve the lensed images and a collecting area of >。
2019-04-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Astro2020 Science White Paper: Making the Connection between Feedback andSpatially Resolved Emission Line Diagnostics
我们对恒星形成和反馈的理解的关键进展将取决于获得\ion{H}{ii}区域空间分辨光谱观测的能力，从中可以获得对其物理条件的可靠的瞬时测量。在整个银河系中获取这些数据集将被证明对于获得人口样本至关重要，这些样本使我们能够了解相似区域的时间演化以及同时代区域之间条件的变化。分离的空间和时间的依赖关系，以这种方式为不同的物理过程中涉及的恒星形成和注入的反馈是至关重要的，以克服继承退化与观察瞬时快照的动态ISM在任何给定的时间。发射谱线诊断是测量\ion{H}{ii}区域物理状况的核心（例如动力学、SFR、化学丰度、尘埃消光、电离和激发等）。这些测量需要高空间分辨率，连续覆盖整个银河系，灵敏度比过去的工作要深得多。解析几个pc的\ion{H}{ii}区域所需的空间尺度仅在需要非常大的天空覆盖的本地组中才能达到。
2019-05-01 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Science at the edges: internal kinematics of globular clusters' external fields
球状星团的外部区域可以使我们能够回答许多基本问题，这些问题涉及从星团的形成和演化及其多个恒星星族到研究接近和超过氢燃烧极限的恒星以及银河系的动力学。球状星团的外围仍然是观测上未知的领域。探索它们的一个非常有效的方法是通过大视场内低质量恒星的高精度自行。宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）将所有这些特征结合在一个望远镜中，使其成为揭示星团最外层区域所包含的丰富信息的最佳观测工具。
2019-03-12 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Astro2020 Science White Paper: Synergies Between Galaxy Surveys and Reionization Measurements
星系形成的早期阶段构成了天体物理学中最令人兴奋的前沿领域之一。正是在这一时期，第一个发光源重新出现在星系际介质中--这是结构形成影响宇宙中每一个重子的时刻。在这里，我们认为，我们将获得一个完整的图片，这个时代相结合的观测星系的再电离过程的直接测量：前者将提供一个详细的了解明亮的来源，而后者将限制（实质性的）微弱的源人口。我们进一步描述了如何优化这两个测量值的比较，需要覆盖大体积并保留红移信息的近红外星系调查，以及21厘米分析的改进，将这些实验转移到成像领域。
2019-03-18 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Local Dwarf Galaxy Archaeology
附近的矮星系是高红移和贫金属恒星星族的局部类似物。这些系统中的大多数在很久以前就停止了恒星的形成，但它们保留了过去的特征，可以通过对其解析恒星的详细研究来解开。通过解析恒星光谱学对矮星系进行考古学研究，可以深入了解第一批恒星和星系、最小暗物质晕中的星系形成、无金属和贫金属宇宙中的恒星星族、第一批恒星爆炸的性质以及元素的起源。需要具有多目标R= 5，000 - 30，000光谱的超大型望远镜，以便能够对整个本星系群中不同光度的星系进行此类研究。
2019-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The miniJPAS survey: White dwarf science with 56 optical filters
我们分析了miniJPAS中的白矮星种群，miniJPAS是由加速宇宙天体物理巡天（J-PAS）的Javalambre物理学用56个中波段、145埃宽的光学滤光片观测到的第一平方度，为低分辨率（R ~ 50）光谱的白矮星科学提供基于数据的预测。定义了miniJPAS中r < 21.5等，类点概率大于0.5，（u-r）< 0.80等，（g-i）< 0.25等的最蓝类点源样本，包括33个有光谱信息的源，11个白矮星和22个类星体。我们估计的有效温度（Teff），表面重力，和组成的白矮星人口的贝叶斯拟合所观察到的光谱。miniJPAS数据允许将观测到的白矮星分为H主导和He主导，置信度为99%，并且对于7000 < Teff < 22000 K（miniJPAS中白矮星覆盖的温度范围）的源，至少可以检测到r ~ 21.5 mag的钙吸收和污染金属。有效温度的估计有2%的不确定性，接近光谱学的1%。表面重力的精确估计取决于可用的视差信息。此外，在Teff > 7000 K时，白矮星的数量可以从最蓝的河外类星体中分离出来，提供了一个基于光学测光的干净样本。J-PAS低分辨率光谱提供了白矮星精确的有效温度和大气成分，补充了盖亚的数据。J-PAS还将探测和表征超过盖亚星等极限的新白矮星，为光谱跟踪提供微弱的候选者。
2022-03-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Astro2020 Science White Paper: ISM and CGM in external galaxies
波长范围912- 2000 A（以下称为远紫外）提供了对星际介质（ISM）、环星系介质（CGM）和星系间介质（IGM）的吸收线的访问，这些吸收线的相位跨越宽范围的电离、密度、温度和分子气体分数。远紫外太空望远镜已经能够对银河系中的ISM进行详细的研究，为理解特别是通过凝结到尘埃颗粒上的元素耗尽，分子气体形成途径，电离过程和冲击动力学铺平了道路。一个有趣的前景是将同样水平的细节转置到外部星系的ISM中，特别是在贫金属星系中，ISM的化学成分，物理条件和拓扑结构（各相的排列）发生显着变化，对恒星形成特性和整个星系演化产生显着影响。为了避免目前在柱密度测定中的系统偏差，并检查ISM富集作为环境的函数，我们提倡一个多功能的远紫外空间任务，该任务能够观测到高达几百兆秒差距的星系中的单个O/B星或星团，光谱分辨率为R~10^{4-5}。这样的要求也使得有可能探测在不同红移处与星系CGM相交的多条类星体视线，从而有可能调和各种物理尺度和相位，并理解气体交换和流动对星系演化的作用。
2019-03-18 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Assembly of the Most Massive Clusters at Cosmic Noon
星系的演化是由许多复杂的相互关联的过程驱动的，如星系吸积气体，形成新的恒星，增加恒星质量和中心黑洞，随后熄灭。人们对推动这些转变的过程知之甚少，但很明显，当地环境在多个尺度上发挥着重要作用。今天的大质量星系团主要由球状星系组成，恒星形成水平较低，而那些在该领域的星系团大多仍在积极形成恒星。为了理解驱动星系中质量积累和恒星形成淬灭的物理过程，我们需要研究星系及其周围的气体，这些气体位于今天大质量星系团的前身-z>2的原星系团内部和周围。在原星系团开始淬灭并成为我们今天观察到的大质量星系团之前的过渡期是研究它们的性质和驱动它们演化的机制的关键时期。然而，到目前为止，表征原星系团中星系的进展一直很缓慢，因为很难在大面积的天空中获得z>2的微弱星系的高度完整的光谱观测。未来十年，我们对原星系团的理解将发生变革性的转变，因为在宽视场范围内的深层光谱学将与光学和近红外的高分辨率深层成像相结合。
2019-03-12 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Measuring Protostar Masses: The Key to Protostellar Evolution
随着近红外到亚毫米波段观测的出现，原恒星演化的知识发生了革命性的变化。这使得能够测量大量原恒星的辐射热光度和辐射热温度（传统的原恒星演化诊断）。然而，如果不知道中央原恒星的质量，进一步的进展是困难的。原恒星质量可以通过毫米干涉仪的分子线运动学最准确地确定（即，ALMA）。理论研究已经预测了各种原恒星质量吸积模型的原恒星质量函数（PMF），现在必须观测约束其功能的形式。虽然ALMA已经实现了原恒星质量测量，但需要接近100个源的样本来限制PMF的功能形式，并且升级到ALMA和/或新的mm/cm设施将增加测量如此大量的原恒星质量的可行性。原恒星的质量将使它们的恒星结构（半径和内禀光度），演化和吸积历史得到更好的理解。当有效温度和吸积率可以通过地面/空间近中红外光谱测量时，这一点更加可靠。此外，必须利用超级计算设施，通过辐射转移模型拟合原恒星质量，还可能需要更新恒星结构的理论/数值模型。
2019-04-17 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Physical Conditions in the Cold Gas of Local Galaxies
我们描述了星系演化和恒星形成观测研究的下一个主要前沿：将寒冷的恒星形成星际介质中的物理条件与宿主星系和局部环境联系起来。在过去的几十年里，星系的综合气体含量得到了广泛的调查。环境与冷气体密度、湍流、激发、动力学状态和化学组成之间的联系仍然没有得到很好的理解。我们知道这些性质确实有很大的不同，理论工作假定气体的状态，形成恒星的能力和恒星反馈的影响之间有很强的联系。该领域的下一个主要步骤将是使用灵敏的厘米，毫米和亚毫米波光谱学和高分辨率光谱成像来调查整个本地星系群的冷气体状态。这样的观测推动了当代望远镜的能力。我们强调了未来十年取得进展的三个关键因素：（1）ALMA的强大支持和积极发展，（2）在单碟望远镜上部署非常大的外差接收器阵列，以及（3）开发一种新的干涉阵列，大大提高了目前在cm和mm波长（~ 1-115 GHz）的能力。
2019-04-02 astro-ph.GA
The Interstellar Medium White Paper
星际介质是星系演化的引擎室。虽然我们对ISM内的条件了解很多，但许多重要的领域仍然有待解释，包括ISM导致恒星形成的各个阶段的形成和演化，以及它在重要天体物理过程中的作用。本文讨论了几个基本的科学问题，将它们与当前的活动和能力，以及未来的能力，需要在未来十年的进步。澳大利亚有一个充满活力的研究界，致力于研究星际介质。这次讨论特别强调澳大利亚作为更广泛的国际努力的一部分，参与推动它们的工作。本白皮书中概述的特定科学计划包括分子云的形成、银河核的ISM、伽马射线和宇宙射线的起源、高质量恒星和团簇形成、致密分子介质、星系演化和扩散原子介质、超新星遗迹、磁性和湍流在银河生态中的作用以及空间中复杂的有机分子。
2013-12-17 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Probing the Structure of Interstellar Dust from Micron to Kpc Scales with X-ray Imaging
X射线机制在很大程度上是一种未充分利用的资源，用于限制星际尘埃颗粒模型，并提高我们对决定颗粒在其生命周期中如何演变的物理过程的理解。这主要是由于目前的探测器相对较低的灵敏度和高背景，限制了目标最明亮的来源。下一代X射线探测器灵敏度的提高将使我们能够以更高的角分辨率研究更微弱的源，从而在质量和数量上扩大我们的采样视线。
2019-05-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
In Pursuit of Galactic Archaeology: Astro2020 Science White Paper
接下来的十年将为实现银河考古学的目标提供巨大的机会。也就是说，根据描述银河系当前形态、动力学、时间和化学结构的经验数据，重建银河系的演化叙事。在这里，我们描述了实现这一目标的途径。关键的观测目标是一个星系尺度的，连续的，全面的盘的相空间映射，跟踪大部分恒星质量的所在地。最近，正在进行和即将进行的调查正在努力提供这样一个变革性的恒星地图。一旦对尘埃盘的经验描述被收集起来，我们将不再受到观测数据的限制。恒星天文学和银河系考古学的主要和重大挑战将是充分利用这些数据。我们概述了下一个十年的框架，以获得并实现通过其恒星绘制银河系盘的数据的潜力。支持对大规模数据集合进行投资的一种方法是在恒星任务的集合中建立一个银河考古学联盟。这将反映出一个长期的承诺，即建立和支持一个人员网络，致力于聚合，工程师和转换恒星测量到我们银河系的全面视角。
2019-07-11 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Science Platforms for Resolved Stellar Populations in the Next Decade
在过去的十年里，对已分辨的恒星星族的研究在探索暗物质的本质、揭示恒星形成、化学富集和银河系及附近星系的动力学历史以及探索从广义相对论到恒星结构的基础物理学方面取得了巨大的进步。大型调查对这些发现中最大的发现尤为重要。在未来十年，目前和计划中的调查将推动这些研究领域进一步通过各种各样的发现空间，给我们前所未有的看法到低表面亮度宇宙，高表面亮度宇宙，恒星的三维运动，时域，和化学丰度的恒星星族。这些发现空间将由各种各样的设施开放，包括持续的盖亚任务，LSST和WFIRST等成像机器，DESI，Subaru-PFS和MSE等大规模多路复用光谱平台，以及JWST，ELT和LUVOIR等高灵敏度和空间分辨率的望远镜。我们不知道这些设施中哪一个将在未来十年内被证明对解决恒星星族研究最关键。然而，我们可以预测，通过允许广泛的社区使用这些数据，它们成功的机会将最大化，许多科学发现将利用这些数据的组合，计算的进步将使它们产生的大型和复杂数据集的分析变得越来越复杂。我们建议Astro 2020 1）承认数据档案在未来十年将为恒星星族和其他科学发挥的关键作用，2）认识到计算技术的进步将为调查数据分析带来的机会，3）考虑投资科学平台技术，以实现这些机会。
2019-03-12 astro-ph.GA astro-ph.IM
Astro2020 Science White Paper: The fundamentals of outflows from evolved stars
星际介质、星系和宇宙的化学演化模型依赖于我们对恒星和超新星返回物质的数量和化学成分的理解。恒星产额是从恒星演化模型中获得的，目前缺乏恒星质量损失的预测公式，尽管它显着影响恒星的寿命，核合成和化学喷出物。星系的性质来自于对明亮成员星的积分光的观测。处于演化后期的恒星是星系中红外线最亮的天体之一。一个不切实际的处理质量损失的过程中引入了显着的不确定性，星系的属性来自他们的综合光。我们描述了目前的努力和未来的需求和机会，以表征AGB外流：驱动机制，外流率，基本的基本物理和化学过程，如尘埃颗粒的形成，以及这些对金属丰度的依赖。
2019-03-28 astro-ph.GA astro-ph.SR
Portuguese SKA White Book
本白皮书源于2018年2月6日和7日举行的葡萄牙SKA日上的贡献，SKA副总干事Alistair McPherson和SKA科学总监Robert Braun出席了会议。举办这一活动的目的是在葡萄牙科学和商业界推广平方公里阵列-世界上最大的射电望远镜-这一项目得到了葡萄牙科学和技术基金会的支持，并得到了葡萄牙决策者和研究人员的贡献。会议非常成功地提供了SKA现状、愿景和目标的详细概述，并介绍了葡萄牙对科学、技术和相关行业愿望的大部分贡献
2020-05-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Astro2020 Science White Paper - Quasar Microlensing: Revolutionizing our Understanding of Quasar Structure and Dynamics
遥远星系中恒星的微透镜效应作为多重成像类星体的强引力透镜，提供了一个独特的和直接的测量纳弧秒尺度上的透镜类星体的内部结构。测量依赖于高放大率焦散线的时间变化，其在几天到几年的时间尺度上变化。多波长观测提供了类星体中不同发射区域的信息。通过对这些强引力透镜的监测，可以获得具有天文单位尺度分辨率的完整断层图像。迄今为止的工作已经证明了这项技术在十几个系统中的潜力。在2020年代，将有更多数量级的系统可以使用。在2020年代，对透镜系统进行焦散线交叉事件的监测，以触发多平台、多波长的观测，将实现类星体微透镜作为活动黑洞结构和动力学的独特而全面的探测器的潜力。
2019-04-29 astro-ph.GA astro-ph.IM
Astro2020 Science White Paper: The Formation and Evolution of Multiple Star Systems
在过去的十年里，在多原恒星系统的表征方面取得了重大进展，这是由卡尔G。Jansky甚大阵列（VLA），哈勃太空望远镜和地面设施的高分辨率红外观测。为了进一步理解多星形成的机制，需要结合统计数据、高角分辨率无线电/毫米波连续成像、运动学结构表征、通过偏振测量的磁场以及与数值模拟的比较。因此，在不同的伴星分离状态下理解恒星多重性的起源将很快成为可能。然而，为了克服这一领域的研究目前面临的挑战，需要一系列新的能力：在λ=1 cm处具有10 mas分辨率的新毫米/厘米波设施，天基近远红外天文台，持续开发3米至10米级望远镜的低至高分辨率光谱学，以及具有近中红外成像/光谱学能力的ELT级望远镜。
2019-04-17 astro-ph.GA astro-ph.SR
Astro2020 Decadal Science White Paper: The state of gravitational-wave astrophysics in 2020
虽然仍处于起步阶段，但引力波天文学的萌芽领域迄今已经超出了大多数人的预期，已经取得的成就预示着未来十年的好兆头。虽然LIGO的发现吸引了专家和非专家的想象力，但在展望未来时，将这些发现放在整个领域的背景下考虑是很重要的。就像无线电、光学和x射线辐射探测不同长度和能量范围内发生的不同物理现象一样，引力波天体物理学的未来取决于我们打开整个光谱的能力。我们将描述引力波天文学领域的科学前景作为一个整体，因为我们进入未来的十年，我们将把具体的贡献，从未来的空间为基础的引力波天文台在这方面。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Voyage 2050 White Paper: All-Sky Visible and Near Infrared Space Astrometry
一项新的全天空可见光和近红外（NIR）空间天体测量任务，其波长截止在K波段，并不仅仅关注单个或少数关键科学案例。相反，它非常广泛，几乎回答了天文学每个分支的关键科学问题，同时还提供了未来天文学设施所需的密集和准确的可见近红外参考系。对于近20亿颗普通恒星来说，盖亚和一项新的全天空近红外天体测量任务相结合，将大大改善自行，回答关键的科学问题-从太阳系和恒星系统，包括系外行星系统，到致密星系、类星体、中子星、双星和暗物质子结构。近红外光谱的加入将在我们银河系一些最模糊的部分产生多达80亿颗新测量的恒星，并至关重要地揭示了银河系隆起区域的核心。在本白皮书中，我们认为，与其提高精度，不如通过比盖亚更深的深度和将波长范围扩展到近红外来实现更大的整体科学回报。
2019-07-26 astro-ph.GA astro-ph.IM
Broad Observational Perspectives Achieved by the Accreting White Dwarf Sciences in the XMM-Newton and Chandra Eras
本文综述了Chandra和XMM-Newton时代吸积白矮星双星在观测上的广泛进展，涵盖其物理过程、演化联系及关键成就与未来挑战。
2025-03-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Astro2020 science white paper: The gravitational wave view of massive black holes
大质量黑洞（MBH）双星是宇宙中最强大的引力波（GW）源，这使得MBH科学成为正在进行和即将到来的GW天文台的主要焦点。激光干涉仪空间天线（LISA）-一个千兆级的太空GW天文台-将使我们能够获得巨大的宇宙学体积，揭示MBH合并时，第一个宇宙结构在黑暗时代组装。LISA将揭开第一类类星体未知的起源，并探测大量$10^4 - 10^7$太阳质量的MBH。在原星系晕中形成。脉冲星定时阵列是一个银河系规模的GW调查，可以访问宇宙中最大的MBH，从大约10^9太阳质量的螺旋MBH双星中探测宇宙GW前景。LISA可以测量MBH的自旋和质量，其精度远远超过电磁（EM）探测器，两个GW天文台将一起提供跨宇宙时间的二元MBH及其轨道动力学的第一次全面普查。探测到这些MBH双星的巨大引力信号也将触发EM对应搜索的警报，从最终合并之前的几十年（PTA）到几小时（LISA）。通过见证MBH合并的GW和EM信号，将收集有关星系碰撞后丰富而复杂的环境的宝贵信息。MBH独特的GW特性将揭示$10^4-10^{10}$太阳质量的MBH与星系组装的宏伟设计之间的深层联系，以及驱动MBH合并的复杂动力学。
2019-03-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Wideband Polarization Survey of the Extragalactic Sky at 2-4 GHz: A Science White Paper for the VLA Sky Survey
在S波段（2-4千兆赫）对河外天空进行的具有偏振信息的甚大射电望远镜巡天，可以独特地探测宇宙时间内各种天体物理环境中的磁离子介质。对于一个浅层的全天空调查，我们预计将检测到超过400万个源的总强度$>$ 0.45毫焦光束$^{-1}$和超过2.2 $\times$ 10 $^5$源的偏振强度。通过这些新的观测，我们希望在非常动荡的天体物理环境和法拉第深度极端值的环境中发现新的极化射电源。此外，通过确定可靠的法拉第深度和模型的退极化效应，我们可以得到与活动星系核，吸收线系统和星系相关的磁离子介质的性质，解决以下悬而未决的问题：（1）什么是覆盖率，湍流度和吸收线系统的起源？(2)活动星系核和射电星系的热含量是多少？(3)活动星系核和星系在宇宙时间中是如何演化的？(4)是什么原因导致极化率随着极化源计数的低通量密度端的通量密度的降低而增加？(5)星系中大尺度磁场的增长率是多少？
2014-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
A White Paper on The Multi-Messenger Science Landscape in India
本文阐述了印度多信使天文学的科学景观，探讨了利用引力波、电磁波、宇宙射线和中微子等观测手段研究从微观中子星到宏观宇宙学尺度的物理问题，并强调了印度天文台在推动相关发现中的关键作用。
2025-05-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
ESO-Athena Synergy White Paper
高能天体物理学高级望远镜（雅典娜）是欧空局在其2015-2025年宇宙愿景方案中选择的X射线观测任务，以解决热和高能宇宙科学主题。欧洲南方天文台-雅典娜协同小组（EAST）的任务是找出雅典娜与光学/近红外（NIR）和亚/毫米地面设施之间的潜在科学协同作用，特别是欧洲南方天文台的设施（即，VLT和ELT，ALMA和APEX），通过编写白皮书来确定和发展：1.需要使用欧洲南方天文台的地面设施，以实现制定的雅典娜科学目标; 2.需要访问Athena，以实现与Athena同时代的ESO设施制定的科学目标; 3. 2020年代末Athena和ESO设施的协同使用将带来科学附加值的科学领域。社区对这一过程的投入主要是通过一个专门的ESO -雅典娜协同研讨会发生的，该研讨会于9月9日举行14 - 16，2016在ESO，Garching.本白皮书介绍了EAST的工作成果，按协同领域分类，并涉及以下主题：1.热宇宙：早期的星系团和星系团及其演化，星系团内介质的物理学，宇宙细丝中缺失的重子; 2。充满活力的宇宙：超大质量黑洞的历史，超大质量黑洞吸积盘，活动星系核反馈-分子外流，超快外流，吸积物理，瞬态科学; 3.天文台科学：恒星形成，恒星。然后，它讨论了光学近红外亚毫米的前景，提供详细的VLT/MOONS，E-ELT仪器，特别是MOS，VISTA/4 MOST，ESO和ALMA档案，未来的ALMA和…
2017-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Hubble Science in the 2030s White Paper: High-Contrast Optical and UV Spectroscopy with HST/STIS
Smith College（史密斯学院）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of Texas - San Antonio（德克萨斯大学圣安东尼奥分校）；United States Naval Academy（美国海军学院）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）；University of Hawai’i at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；Amherst College（阿默斯特学院）
本文介绍哈勃空间望远镜上的STIS仪器在日冕成像和光谱学方面的独特能力，特别是通过掩星棒实现的高对比度可见光和紫外光谱，并展望其在2030年代对多种天体物理目标的应用前景。
2026-05-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
