每周星闻 | 天空有朵“石头”做的云

/ 太阳系至少在未来10万年内都很稳!

我们的地球安全吗?这里有一个消息可以让你暂时放下存在主义的恐惧:至少在10万年之内,地球不太可能被抛入深空。事实上,太阳系的所有行星在这个时间段内都是安全的,所以对你和你最喜欢的行星来说,这是个好消息。

地球或任何行星被撞离其轨道的可能性是很小的。正如牛顿物理学告诉我们的那样,运动中的物体会一直保持运动状态,除非受到另一种力的作用——对于像行星这么大的物体来说,要想把行星推离轨道需要很大的力。不过,在太阳系自身的历史中也不是没有过行星重组的例子。尼斯模型是太阳系形成模型之一,它描述了太阳系历史早期外行星如何迁移,如何对内部的岩石世界造成严重破坏,并可能取代甚至吞噬较小原行星的过程

行星轨道的半长轴。https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/2022/the-solar-system-is-st.jpg
行星轨道的半长轴。
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但是现在,研究人员已经做了计算,表明这种迁移在未来10万年内都不太可能发生。保加利亚索菲亚大学的Angel Zhivkov和Ivaylo Tounchev使用计算机计算确定了这些行星可能保持稳定。它们的偏心率(它们的轨道与圆形轨道相差多少)将保持很小,它们的倾角(它们在太阳系平面上方或下方的距离)也将保持很小。同样,任何行星的半长轴(椭圆轨道最长部分的半径)都不会有明显变化。甚至被降级的矮行星冥王星也被包括在这项研究中。冥王星的铁杆粉丝会很高兴地知道,在未来的10万年里冥王星可能除了摆动一下之外,不会有什么变化。

那么10万年后会发生什么呢?时间越长,预测就越难,因为真实的宇宙总是有点混乱,但Angel Zhivkov和Ivaylo Tounchev相信,在一百万年的时间范围内也不太可能有什么麻烦。而且,如果你真的担心,只需要一些超出研究人员所能获得的额外计算能力,你就可以“在未来50亿年内证明太阳系的稳定性”。

当然,这个模型并不完美。它没有考虑到相对论效应,并且假设行星是点状质量(现实生活中它们可不是这样)。计算中最明显的遗漏可能是太阳系中数以百万计的小天体:小行星、彗星以及介于两者之间的所有天体。这些物体自身的引力效应可以忽略不计,但作为一个集体,经过数十亿年的时间,它们肯定会让行星发生一些晃动。将它们全部纳入模型将是一项艰巨的任务,而且回报会逐渐减少。但总的来说,地球人、火星人、木星人都一样:深呼吸,享受旅程吧。未来10万年围绕太阳的旅程都将是一帆风顺的。

来源 / https://phys.org/news/2022-07-solar-stable-years.html

/ 宇宙“海牛”

一个国际天体物理学家小组已经确定了来自一个空间区域的高能X射线的位置,这个区域的形状像一种名为海牛的巨大水生哺乳动物。科学家们发现这个位置的物体的光谱显示有一个“非经典加速过程”,在这个过程中,粒子被注入黑洞发出的巨大能量喷流中,并被重新加速。但不必担心它会辐射到我们,因为它离我们有100,000,000,000,000多公里远。

这个被称为SS 433的天体位于天鹰座,距离地球16000光年,长期以来一直被认为容纳了一个黑洞。该黑洞通过高能粒子的喷流导致能量爆炸,穿过银河系。它被认为是第一颗已知的微类星体,位于天鹰座一颗爆炸恒星残骸的中心,在夏季夜空的高处能看见它。

图片来自SAMAR SAFI-HARB ET ALhttps://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/researchers-pinpoint-l.jpg
图片来自SAMAR SAFI-HARB ET AL。
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该论文的主要作者、密歇根大学天体物理学家Samar Safi-Harb博士说:“这个迷人的系统在太空中看起来就像一只美丽的海牛,代表着银河系中唯一已知的拥有黑洞的超新星遗迹(在大约400个这样的天体中)。”

SS 433是如此的强大,以至于天体物理学家一直在寻找该地区的高能伽马射线辐射。在20世纪90年代末,Safi-Harb提出,这个系统可以将粒子加速到比地球上最强大的粒子加速器所能达到的能量还要高。人们花了近20年的时间才探测到高能伽玛射线;2018年,高海拔水体切伦科夫天文台(HAWC)的研究人员宣布从该系统发现了高能TeV(Tera-电子伏特)伽马射线。然而,直到现在还不能确定粒子加速的位置。

共同作者、纽约哥伦比亚大学天体物理学家Kaya Mori博士说,这种强大的能量源现在被认为可以将粒子加速到非常高的能量,是宇宙PeVatron的一个强有力的候选者,它可以将宇宙射线加速到peta电子伏特的能量,或1,000,000,000,000,000伏特。利用多台望远镜提供的数据,研究小组能够确定SS 433附近最高能量的X射线发射区域的位置。Safi-Harb:“鉴于光谱和源位置的不寻常性质,这一发现对粒子加速理论提出了挑战。”

来源 / https://phys.org/news/2022-07-extremely-energetic-particles-space-manatee.html

/ 韦布第一深场

人类对遥远的宇宙的看法将永远不一样了。

美国航天局近日表示,詹姆斯·韦布空间望远镜揭示了迄今为止最清晰的早期宇宙图像,该图像可以追溯到130亿年前。这张令人惊叹的照片里充斥着数以千计的星系,还有一些人们观测到的最微弱的物体,颜色分别为蓝色、橙色和白色。它被称为韦布第一深场,展示了星系团SMACS 0723

图为詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)拍摄的第一张红外图像。https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/webb-telescope-reveals.jpg
图为詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)拍摄的第一张红外图像。
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SMACS 0723作为一个引力透镜,弯曲了其身后更遥远的星系光线,从而形成了宇宙放大效应。韦布在12.5小时内完成了合成拍摄,远远超过了其前辈哈勃空间望远镜在数周内所能达到的程度。科学家们认为,尽管这绝不是韦布所能看到的最远的地方,但它已经显示出这台望远镜的非凡力量:巨大的灵敏度,广泛的波长范围,以及非凡的图像清晰度。

哈佛大学天文学教授Avi Loeb解释说,图中淡红色的弧线是古老的星系,而浅色的圆圈和椭圆则是较年轻的星系团。韦布发布的第一批图像揭示了遥远行星的大气层、恒星形成的“恒星育儿所”、垂死恒星周围的气体云等细节。在获得第一批图像后,全球的天文学家们将通过竞标的方式共同使用望远镜的时间,申请人和选择者不知道彼此的身份,以最大限度地减少偏见。

来源 / https://phys.org/news/2022-07-webb-telescope-reveals-deepest-image.html

/ 射电脉冲探测星系周围的隐藏物质

发表在Nature Astronomy上的一项新研究表明,源自宇宙深处的强大射电脉冲可以用来研究隐藏在附近星系中的气体晕

所谓的快速射电暴,或称FRB,是通常产生于数百万至数十亿光年之外的射电脉冲(无线电波是一种电磁辐射,就像我们肉眼看到的光一样,但具有更长的波长和频率)。第一个FRB被发现于2007年,从那时起,人们又发现了数百个。2020年,加州理工学院的STARE2仪器和加拿大的CHIME探测到银河系中爆发了一个巨大的FRB。这些结果帮助证实了这样一个理论,即这些高能事件很可能来自于磁星的死亡

图为遥远的快速射电暴穿透近域宇宙中星系周围气体晕的艺术想象图。https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/cosmic-radio-pulses-pr.jpg
图为遥远的快速射电暴穿透近域宇宙中星系周围气体晕的艺术想象图。
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随着越来越多的FRB被发现,研究人员现在正在研究如何利用它们来研究位于我们和FRB之间的气体——特别是利用FRB来探测星系周围的气体晕。当射电脉冲向地球传播时,包裹着星系的气体预计会减缓电波的速度并分散射电频率。在这项新研究中,研究人员观察了由CHIME探测到的474个遥远FRB样本,发现通过星系晕的FRB确实比不通过的慢了很多。

该研究还报告说,在星系周围发现了比预期更多的物质——具体来说,大约是理论模型所预测气体的两倍。

所有的星系都被巨大的气体池所包围,它们就是从这些气体晕中诞生的。然而,这些气体非常稀薄,难以探测。研究人员开发了不同的技术来研究这些星系晕。例如,加州理工学院物理学教授Christopher Martin及其团队开发了一种仪器,可以探测从星系晕中流入星系的气体丝状物。而新的FRB方法使天文学家能够测量星系晕中的物质总量,这将有助于拼凑出一幅星系如何在宇宙时间中生长和演化的图景。这只是一个开始。未来,FRB的发现预计将继续涌现。

来源 / https://phys.org/news/2022-07-cosmic-radio-pulses-probe-hidden.html

/ 天空有朵“石头”做的云

地球上的大多数云是由水组成的,但在地球之外,云有许多不同的样子。例如,木星大气层的顶部覆盖着由氨和氢硫化铵组成的黄色云层。而在太阳系以外的世界,还有由硅酸盐组成的云层。硅酸盐是一种形成岩石的矿物家族,占了地球地壳的90%以上。但是研究人员一直未能观察到这些小尘埃颗粒云的形成条件。

发表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上的一项新研究提供了一些启示。该研究揭示了能够使硅酸盐云形成并在一个遥远的行星大气层顶部可见的温度范围。这一发现来自于美国航天局退役的斯皮策空间望远镜对褐矮星(一种介于行星和恒星之间的天体)的观测。

图为不同温度下的褐矮星,左侧最热,右侧最冷,中间的两颗代表适合硅酸盐云层形成的温度范围。https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/nasa-helps-decipher-ho.jpg
图为不同温度下的褐矮星,左侧最热,右侧最冷,中间的两颗代表适合硅酸盐云层形成的温度范围。
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韦仕敦大学系外行星研究教授、该研究的共同作者Stanimir Metchev说:“了解褐矮星以及可以形成硅酸盐云的行星大气层,可以帮助我们了解在大小和温度上更接近地球的行星大气层中会看到什么。”

任何类型的云的诞生步骤都是一样的。首先,加热关键成分,直到它变成蒸汽。在合适的条件下,这种成分可以是各种各样的东西,包括水、氨、盐或硫。获取它,让其冷却到足以凝结的程度,然后就可以看到云了——当然,岩石蒸发的温度要比水高得多,所以硅酸盐云只有在炎热的星球上才能看到,比如本研究中的褐矮星和太阳系外的一些行星。

在这项研究之前,来自斯皮策空间望远镜的数据已经表明少数褐矮星大气中存在硅酸盐云。不过,在许多情况下,斯皮策观测到的褐矮星上硅酸盐云的证据都太弱了,无法独立存在。在这项最新的研究中,天文学家们收集了100多个这样的探测结果,并按照褐矮星的温度对它们进行分组。所有探测结果共同揭示了硅酸盐云的特征。

科学家们在银河系中发现了越来越多种类的行星环境。例如,有些行星的一面永远面向恒星,另一面则永远处于阴影之中——在这些行星上,人们可能会看到不同成分的云,具体看到什么则取决于所观测的是哪一面。为了了解这些世界,天文学家们首先需要了解形成它们的共同机制。

来源 / https://phys.org/news/2022-07-nasa-decipher-distant-planets-clouds.html


本人于2022年8月5日06:08:34阅读完此文章,特与此记录并分享

文章来源:中国国家天文

文章作者:CNA 中国国家天文 2022-07-18 18:33 发表于北京

原文网页链接:https://mp.weixin.qq.com/s/5qgOFDz9qw4HiDuQyPivew

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