2000多年前，人类对于星空宇宙的探索只能凭借肉眼和想象，因此对宇宙的理解和发现在几十年甚至上百年或许都不会有大的突破。然而在距今400多年前，意大利科学家伽利略将那个简陋的望远镜指向天空，他从来没有想到这个小小的举动引发了对宇宙探索的深刻变革。从最初的2.5cm口径望远镜，到目前最大10m口径的光学望远镜，观测波段从最初狭窄的可见光扩展到从射电、红外、紫外到X射线和γ射线全部电磁波段，观测手段从光子扩展到粒子，尤其新近探测到的引力波，打开了一个探索宇宙的新窗口。
天文学是一门观测的学科，天文观测设备的先进程度决定着天文学的水平程度。令人欣喜的是，中国在过去的十几年中，望远镜硬件技术和空间技术逐步提高，建成了世界最大口径的500m射电望远镜，发射了中国第一颗X射线卫星，也有了精度很高的暗物质探测卫星，这些不同类型的望远镜或探测器都在逐步弥补中国与世界天文发现和研究的差距。
在这些天文利器的帮助下，宇宙探索向着更深更大的方向发展，天文探索也是日新月异。本文遴选2017年天文学领域的5项热点研究和4个大型天文设备进行盘点，并对未来前景进行展望。
【研究进展】
LIGO 黑洞探测成常态并获2017年诺贝尔物理学奖，开启多信使天文学时代
2017 年天文学的绝对热点必然还是属于引力波探测。引力波继续延续着之前的探测神话，不仅发现了更多的黑洞天体，使得LIGO团队的创始人毫无悬念地获得了2017年诺贝尔物理学奖。与此同时，中子星合并引力波和电磁对应体的直接联合探测，更是开启了引力波多信使天文学，再次掀起了引力波研究的更大热潮。
2016年2月，美国国家科学基金会宣布第一例引力波事件被LIGO在2015年9月直接探测，这次发现不仅确认了黑洞的存在，看到一个前所未见的宇宙，更重要的是打开了一扇新的观测窗口。自从其被宣布直接探测到的那一刻起，引力波获得诺贝尔奖的呼声随之响起。尽管最早的几位创始人在2016年几乎拿遍了所有的大奖，但遗憾的是，2016年的诺贝尔奖并没有被授予引力波。2017年，LIGO联合VIRGO有条不紊地公布了几次探测到新的黑洞合并事件。随着LIGO/VIRGO探测黑洞合并事件的常态化，LIGO的几位创建者也获得了2017年的诺贝尔物理学奖。
尽管引力波为探测宇宙打开了一个新的窗口，只有引力波探测器和目前成熟的电磁波望远镜结合在一起才能发挥更大效用。不过遗憾的是，因为双黑洞合并不会产生电磁辐射，所以拥有着众多强大探测能力的电磁波望远镜在此发现中发挥不了作用，因此天文学家更是期盼着探测到另外一种引力波源——双中子星合并。此类事件不仅会有引力波产生，并且伴随很强的电磁波产生。原本这一事件预计在2020年可以看到，然而就在VIRGO加入LIGO联同观测的2017年8月17日，这两组望远镜就探测到了来自于这个系统的信号。此后的几十天中，吸引了全球众多的望远镜进行观测。
2017年8月17日，分布在全球各地的天文学家获得一个消息，LIGO和VIRGO探测器探测到了一个持续100 s左右的新引力波信号，其形式与2个中子星的并合相一致。GW170817引力波信号到达之后大约1.7s，美国国家航空航天局（NASA）的费米卫星搭载的伽玛暴监测器（GBM和欧洲INTEGRAL望远镜搭载的SPI-ACS探测器均探测到一个暗弱的短时标伽马射线暴，并将其命名为GRB170817A）（图1）。因为时间和空间的一致性，被认为是跟引力波事件成协。在得知这一令人振奋的消息几分钟内，世界各地的望远镜就开始了忙碌的观测。之后的几周内，天文学家在光谱不同波段上（X射线、光学和射电等）都投入了可能的观测设备，对那一区域进行观测。这些观测对这一灾变性事件提供了从并合前约100s到并合后数周的全面描述。尽管此源发生在南天区，中国的HXMT“慧眼”卫星和南极巡天望远镜AST3还是有幸参加了这次科学发现的盛事，其中AST3对其光学对应体进行了10多天的追踪观测，得到了重要的光学数据观测。
图1 LIGO引力波信号结束的时间和伽玛暴的开始时间相差大约2s 图片来源：LIGO-VIRGO引力波和电磁波的联合观测不仅促使100余篇文章发表（包括1篇由全球953家科研机构的3674名研究人员联合撰写的发现性论文），也产生了许多重要的科学结果。这次观测确认了短伽玛暴的起源问题（图2）：产生于2个中子星并合，确认了理论预言的千新星，同时也帮助确认了双中子星合并是重金属来源的一个主要方式，还独立测量了宇宙膨胀速度。因此引力波和电磁波联合必将对于宇宙学研究产生深远影响。400年前伽利略将望远镜指向天空，从而改变了人们认识宇宙的方式。而引力波结合目前成熟的电磁波探测方式，也必将开启一个新的观测时代。
图2 双中子星旋近，最终合并产生千新星的过程 图片来源：LIGO-VIRGO发现7颗类地行星，3颗处于宜居区
2017年2月23日NASA公布了一项令人既吃惊又兴奋的新发现：科学家通过斯皮策红外太空望远镜，利用凌星法，在距离地球39光年的区域，首次在恒星TRAPPIST-1周围发现7个地球大小的行星，更重要的是，其中3颗行星位于宜居带内（图3）。
图3 TRAPPIST-1系统图 图片来源：NASA如果能够找到地外生命，这将是人类历史上最为伟大的一项发现。自20世纪50年代的费米悖论开始，科学家就通过科学方式追寻着这个目标。随着探测技术的进步，第一颗系外行星在20世纪90年代初被发现。而在过去的几年中探测技术日臻成熟，在太空卫星的帮助下，发现系外行星的数目激增，天文学家已经发现了3724颗系外行星（截至2017年12月24日）。作为寻找地外生命的第一步，首先是寻找可能支撑生命存在的行星，也就是宜居区内的行星。截至目前，仅发现了10多颗宜居区内的系外行星。而这10多颗中的有3颗是2017年在恒星TRAPPIST-1周围发现的。
确认行星本身的存在和数量比较容易，而确定行星的构成则相对比较困难，需要对行星的质量和半径进行测量后，才有可能做出估计。对于目前探测到的绝大多数系外行星而言，因为质量和半径不易测量，因此很难最终确定行星的构成。
