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测定“标准烛光”超高能段亮度 高海拔宇宙线观测站日前精确测量了高能天文学“标准烛光”的亮度,覆盖3.5个量级的能量范围,为超高能伽马光源测定了新标准。 在高能天文学界,“标准烛光”通常特指距离地球约6500光年的蟹状星云。蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源,并且是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体,因此在多个波段均被作为“标准烛光”,也就是测量其他天体辐射强度的标尺。 公元1054年,我国宋朝的司天监发现并记录了一次超级明亮的超新星爆发,史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生,这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。 科研人员利用高海拔宇宙线观测站,测量了蟹状星云辐射的最高能量端能谱,覆盖了从0.0005到1.1拍电子伏(1拍=1千万亿)的宽广范围,不但确认了此范围内其他实验几十年的观测结果,还首次实现了超高能区(0.3拍至1.1拍电子伏)的精确测量,为该能区“标准烛光”设定了亮度标准。 此次研究还记录到能量达1.1拍电子伏的伽马光子,由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的星云核心区内,存在能量超强的电子加速器,加速能量达到目前最大的人工加速器产生的电子束能量2万倍左右。这一发现,挑战了高能天体物理学里电子加速的标准模型。 高海拔宇宙线观测站位于四川省稻城县海拔4410米的海子山,预期每年可以记录到1个至2个来自蟹状星云的拍电子伏光子。未来几年,更多关于拍电子伏粒子加速的奥秘有望被揭开。
测定“标准烛光”超高能段亮度 高海拔宇宙线观测站日前精确测量了高能天文学“标准烛光”的亮度,覆盖3.5个量级的能量范围,为超高能伽马光源测定了新标准。 在高能天文学界,“标准烛光”通常特指距离地球约6500光年的蟹状星云。蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源,并且是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体,因此在多个波段均被作为“标准烛光”,也就是测量其他天体辐射强度的标尺。 公元1054年,我国宋朝的司天监发现并记录了一次超级明亮的超新星爆发,史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生,这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。 科研人员利用高海拔宇宙线观测站,测量了蟹状星云辐射的最高能量端能谱,覆盖了从0.0005到1.1拍电子伏(1拍=1千万亿)的宽广范围,不但确认了此范围内其他实验几十年的观测结果,还首次实现了超高能区(0.3拍至1.1拍电子伏)的精确测量,为该能区“标准烛光”设定了亮度标准。 此次研究还记录到能量达1.1拍电子伏的伽马光子,由此确定在大约仅为太阳系1/10大小的星云核心区内,存在能量超强的电子加速器,加速能量达到目前最大的人工加速器产生的电子束能量2万倍左右。这一发现,挑战了高能天体物理学里电子加速的标准模型。 高海拔宇宙线观测站位于四川省稻城县海拔4410米的海子山,预期每年可以记录到1个至2个来自蟹状星云的拍电子伏光子。未来几年,更多关于拍电子伏粒子加速的奥秘有望被揭开。
银河系反银心子结构起源于银盘 我国科学家利用郭守镜望远镜和“盖亚”卫星数据,对位于银河系反银心的麒麟座星环、三角座—仙女座星流和A13等子结构的起源开展研究,发现银河系反银心子结构并不是被银河系吸积的矮星系的遗迹,而是银河系外盘的一部分。该结论结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。所谓反银心是指银河系内和银心方向相反的区域。天文学家对于反银心子结构的研究如同星空旅行,从银心出发,辐射状撒网,一路寻找万千星辰绽放的“结构花”。 与其他旋涡星系一样,银盘被认为由薄盘和厚盘两部分组成。研究人员将这些成员星样本的化学元素含量、运动特征以及能量角动量分布与银盘进行“亲子鉴定”,惊喜地发现,这些成员星与银盘拥有相似的近圆形运动轨道。金属丰度与厚盘星相似,这都证明这些子结构成员星可能来自银盘厚盘。 进一步验证发现,这些子结构成员星的α元素丰度明显低于厚盘。对此,李静解释道,这是由于目前银河系外盘依然存在很多冷气体,相对于内盘,分子云密度低,恒星形成速度慢,化学元素的金属丰度增加也不充分,因此α元素丰度比厚盘星要低。 “从运动特征和化学DNA鉴定,我们推测这些子结构成员星应该属于低α丰度贫金属外盘星,这也就意味着这些反银心子结构起源于银盘。”薛香香说。 同时,这些子结构分布于距离银河系中心3.9万光年到9.78万光年的范围,这也论证了离银心9.78万光年处仍然存在外盘成分。 这一结论佐证了银盘的半径至少有9.78万光年,是最早人们认识的经典盘尺度的两倍,这与2018年基于LAMOST数据取得的研究成果,将银河系从“二环”扩建到“五环”的结论相吻合。 这项研究证实了银河系反银心子结构起源于银盘,也证实了麒麟座星环、A13、三角座—仙女座星云是银河系外盘一部分的观点是正确的,终结了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。
银河系反银心子结构起源于银盘 我国科学家利用郭守镜望远镜和“盖亚”卫星数据,对位于银河系反银心的麒麟座星环、三角座—仙女座星流和A13等子结构的起源开展研究,发现银河系反银心子结构并不是被银河系吸积的矮星系的遗迹,而是银河系外盘的一部分。该结论结束了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。所谓反银心是指银河系内和银心方向相反的区域。天文学家对于反银心子结构的研究如同星空旅行,从银心出发,辐射状撒网,一路寻找万千星辰绽放的“结构花”。 与其他旋涡星系一样,银盘被认为由薄盘和厚盘两部分组成。研究人员将这些成员星样本的化学元素含量、运动特征以及能量角动量分布与银盘进行“亲子鉴定”,惊喜地发现,这些成员星与银盘拥有相似的近圆形运动轨道。金属丰度与厚盘星相似,这都证明这些子结构成员星可能来自银盘厚盘。 进一步验证发现,这些子结构成员星的α元素丰度明显低于厚盘。对此,李静解释道,这是由于目前银河系外盘依然存在很多冷气体,相对于内盘,分子云密度低,恒星形成速度慢,化学元素的金属丰度增加也不充分,因此α元素丰度比厚盘星要低。 “从运动特征和化学DNA鉴定,我们推测这些子结构成员星应该属于低α丰度贫金属外盘星,这也就意味着这些反银心子结构起源于银盘。”薛香香说。 同时,这些子结构分布于距离银河系中心3.9万光年到9.78万光年的范围,这也论证了离银心9.78万光年处仍然存在外盘成分。 这一结论佐证了银盘的半径至少有9.78万光年,是最早人们认识的经典盘尺度的两倍,这与2018年基于LAMOST数据取得的研究成果,将银河系从“二环”扩建到“五环”的结论相吻合。 这项研究证实了银河系反银心子结构起源于银盘,也证实了麒麟座星环、A13、三角座—仙女座星云是银河系外盘一部分的观点是正确的,终结了天文界长期以来关于反银心子结构起源的争议。
地球大部分氮或源于内太阳系 铁陨石中氮的同位素特征表明,地球可能不仅从木星轨道以外的外太阳系收集氮,还从内太阳系原行星尘埃盘中收集氮。 氮是一种挥发性元素,像碳、氢和氧一样,使地球上的生命存在成为可能。知道其来源不仅有助于研究内太阳系岩质行星如何形成,还为研究原行星盘的动力学提供线索,对研究系外行星的潜在宜居性也意义重大。 现在木星与太阳的距离要比形成之初近4倍。在太阳系内部,木星轨道内的温度太高,因此氮和其他挥发性元素无法凝聚成固体,这意味着木星内挥发性元素处于气态 因为现在的岩质行星(也被称为原行星)的种子,是通过本地尘埃的积累而在内部圆盘中生长的,所以人们曾以为,它们似乎不含氮或其他挥发物,这类物质必须从外太阳系获得。但最新证据清楚地表明,地球上只有一部分氮来自木星以外的外太阳系。 近年来,科学家们分析了陨石中的非挥发性元素,证明太阳系内外的尘埃具有完全不同的同位素组成。在太阳系形成后大约30万年内,在内部原行星上的尘埃具有明显的氮同位素特征。所有来自内盘的铁陨石所含的氮15同位素浓度较低,而来自外盘的铁陨石则富含氮15。这表明,在最初的几百万年内,原行星盘分为两个储层,外层富含氮15同位素,内层富含的是氮14。从一开始,这些挥发性元素就存在于尘埃盘内,很可能是以难降解有机物的形式存在。这一发现与目前的认识相反。
地球大部分氮或源于内太阳系 铁陨石中氮的同位素特征表明,地球可能不仅从木星轨道以外的外太阳系收集氮,还从内太阳系原行星尘埃盘中收集氮。 氮是一种挥发性元素,像碳、氢和氧一样,使地球上的生命存在成为可能。知道其来源不仅有助于研究内太阳系岩质行星如何形成,还为研究原行星盘的动力学提供线索,对研究系外行星的潜在宜居性也意义重大。 现在木星与太阳的距离要比形成之初近4倍。在太阳系内部,木星轨道内的温度太高,因此氮和其他挥发性元素无法凝聚成固体,这意味着木星内挥发性元素处于气态 因为现在的岩质行星(也被称为原行星)的种子,是通过本地尘埃的积累而在内部圆盘中生长的,所以人们曾以为,它们似乎不含氮或其他挥发物,这类物质必须从外太阳系获得。但最新证据清楚地表明,地球上只有一部分氮来自木星以外的外太阳系。 近年来,科学家们分析了陨石中的非挥发性元素,证明太阳系内外的尘埃具有完全不同的同位素组成。在太阳系形成后大约30万年内,在内部原行星上的尘埃具有明显的氮同位素特征。所有来自内盘的铁陨石所含的氮15同位素浓度较低,而来自外盘的铁陨石则富含氮15。这表明,在最初的几百万年内,原行星盘分为两个储层,外层富含氮15同位素,内层富含的是氮14。从一开始,这些挥发性元素就存在于尘埃盘内,很可能是以难降解有机物的形式存在。这一发现与目前的认识相反。
不同寻常的双中子星系统 一颗名为PSR J1913+1102的中子星(即脉冲星)在高速旋转中与另一颗密度极大的恒星残骸同在一段狭窄的轨道上运行,预计将在4.7亿年内相撞——在宇宙的时间尺度上看,这时间并不漫长。一旦相撞,它们将会以引力波和光的形式释放出巨大的能量。 二者引起人们浓厚兴趣的地方在于它们的不同。事实上,波多黎各的阿雷西博射电望远镜观测到的这个系统,是迄今为止发现的最不对称的合并中子星双星系统。它的存在表明在太空中有很多类似的系统,它们灾难性的碰撞可以为人们了解中子星的神秘构成提供新的视角,甚至有助于确定一个更精确的宇宙膨胀率(哈勃常数)。 虽然可以用其他理论解释GW170817,但我们可以认为,质量明显不同的中子星母系统,类似于PSR J1913+1102系统,就是一个非常合理的解释。也许是更为重要的,这一发现强调存在着更多这样的系统,它们构成了超过十分之一的中子星双星系统。 在这些双星系统中,质量不等的恒星可以产生比等质量恒星更壮观的合并。这两颗恒星碰撞时在瞬间释放的巨大能量,据估计超过了宇宙中所有恒星的总和的几十倍。大量的物质被释放,也使合并迸发出更明亮的光芒。 因为一颗中子星要大得多,它的引力影响会扭曲它的伴星的形状——在它们真正合并之前剥离掉大量物质,并有可能彻底破坏它。与等质量的双星系统相比,这种‘潮汐瓦解’会喷射出更多的热物质,从而产生更强的辐射。 潮汐瓦解将使天体物理学家获得关于构成这些密度极大的物体内部的外来物质的重要新线索。目前这种物质仍然是一个巨大的谜团——它的密度如此之大,以至于科学家们始终不知道它实际是由什么构成的。
“比邻星”系统可能潜藏一颗更小行星 有一颗地球大小的行星围绕距太阳最近恒星“比邻星”旋转,该行星名为“比邻星b”,质量为1.17倍地球质量,位于其恒星的宜居带,公转周期为11.2天。   4年前,HARPS光谱仪首先发现了“比邻星b”。此次,科学家借助位于智利的甚大望远镜(VLT)上的ESPRESSO光谱仪——迄今最精确的光谱仪,对比邻星(距太阳4.2光年)开展精确度前所未有的径向速度测量,证实了“比邻星b”的存在。最新测量结果表明,“比邻星b”的最小质量为1.17倍地球质量(先前估计为1.3)。   研究表明,尽管“比邻星b”与其恒星的距离仅为地日距离的1/20,但它接收到的能量与地球相当,因此其表面温度适宜,这可能意味着水(如果存在)在某些地方呈液态,因此,生命有望在此繁衍生息。   不过,研究人员也指出,要证明生命能在其表面生存仍有很长的路要走。实际上,比邻星是一颗活跃的红矮星,它源源不断发出X射线轰击其行星,行星接收到的X射线是地球的400倍。   研究人员克里斯托弗·路易斯说:“这颗行星是否拥有可保护自己免受这些致命辐射的大气层?如果存在这种大气层,它是否包含能促进生命生长的化学元素(如氧气)?这些有利条件存在了多长时间?我们将在未来设施的帮助下回答这些问题。这些设施包括专门用于探测‘比邻星b’发出光的RISTRETTO光谱仪等。”   ESPRESSO还带来一个意外之喜:研究团队在数据中发现了第二个信号的证据。如果这颗信号源于行星,那么与‘比邻星b’相伴随的另一颗潜在行星的质量将不足地球质量的三分之一,这将是有史以来使用径向速度法测量的最小行星。
“比邻星”系统可能潜藏一颗更小行星 有一颗地球大小的行星围绕距太阳最近恒星“比邻星”旋转,该行星名为“比邻星b”,质量为1.17倍地球质量,位于其恒星的宜居带,公转周期为11.2天。   4年前,HARPS光谱仪首先发现了“比邻星b”。此次,科学家借助位于智利的甚大望远镜(VLT)上的ESPRESSO光谱仪——迄今最精确的光谱仪,对比邻星(距太阳4.2光年)开展精确度前所未有的径向速度测量,证实了“比邻星b”的存在。最新测量结果表明,“比邻星b”的最小质量为1.17倍地球质量(先前估计为1.3)。   研究表明,尽管“比邻星b”与其恒星的距离仅为地日距离的1/20,但它接收到的能量与地球相当,因此其表面温度适宜,这可能意味着水(如果存在)在某些地方呈液态,因此,生命有望在此繁衍生息。   不过,研究人员也指出,要证明生命能在其表面生存仍有很长的路要走。实际上,比邻星是一颗活跃的红矮星,它源源不断发出X射线轰击其行星,行星接收到的X射线是地球的400倍。   研究人员克里斯托弗·路易斯说:“这颗行星是否拥有可保护自己免受这些致命辐射的大气层?如果存在这种大气层,它是否包含能促进生命生长的化学元素(如氧气)?这些有利条件存在了多长时间?我们将在未来设施的帮助下回答这些问题。这些设施包括专门用于探测‘比邻星b’发出光的RISTRETTO光谱仪等。”   ESPRESSO还带来一个意外之喜:研究团队在数据中发现了第二个信号的证据。如果这颗信号源于行星,那么与‘比邻星b’相伴随的另一颗潜在行星的质量将不足地球质量的三分之一,这将是有史以来使用径向速度法测量的最小行星。
日本展示隼鸟2带回的小行星土壤 去年,日本隼鸟2号宇宙飞船从距离地球1.9亿英里的小行星Ryugu的两个地点采集了两组土壤样本。该宇宙探测器12月初将这些样本从太空送回到澳大利亚内陆的一个着陆点,日方人员已经将样本带回日本。 这些从小行星上收集并运回地球的土壤样本看起来类似于木炭的小碎片,是一种较小的黑色砂质颗粒。这些样品有0.4英寸那么大,坚硬如岩石,捡起或倒入另一个容器时都不会破裂。这些颗粒来自该航天器于2019年4月首次着陆的一颗小行星。较大的碎片来自在小行星第二次着陆时进行采样的设备。去年7月,为了获得第二组样本,隼鸟2号在小行星表面下投放了一个撞击器来实现爆破,进而从陨石坑收集飞散的物质材料,这样它就不会受到空间辐射和其他环境因素的影响。 颗粒大小的差异表明这颗小行星上的基岩硬度不同。“一种可能性是,第二次着陆的地方是一块坚硬的基岩,因此产生的颗粒较大,随后它们进入了采样舱内。” 日本宇宙航空研究开发机构将继续对小行星样本进行初步检查,明年将进行更全面的研究。科学家们希望这些样本能够帮助人们深入了解太阳系和地球生命的起源。在日本进行研究后,一些样本将分享给美国国家航空航天局和其他国际空间机构,以进行进一步研究。与此同时,隼鸟二号正在对另一颗遥远的小行星1998KY26进行为期11年的考察,试图研究对可能飞向地球的陨石的防御措施。
蓝环星云奇特之谜终获破解 2004年,科学家在一颗恒星周围发现了一种特殊的紫外线环,但不知这种奇特的结构如何形成。科学家称他们近日在蓝环星云的荧光碎片内发现了新证据,破解了这一谜团:蓝环实际上是两颗恒星相撞产生的一个锥形发光氢分子云团的底部。 2004年,天文学家首次使用“星系演化探测器”太空望远镜,在恒星TYC 2597-735-1周围观测到这个紫外线环(望远镜图像中显示为蓝色)。 在最新研究中,科学家借助凯克天文望远镜发现蓝环实际上是一个锥形发光氢分子云团的底部,它从中心恒星向地球延伸。此外,研究还显示第二个锥形云团向相反方向延伸。研究人员表示,从地球上看,这两个锥形云的底部似乎重叠,形成了围绕恒星的环状结构。 此外,他们借助斯皮策太空望远镜和广域勘测探测器提供的数据发现,恒星周围有一个尘埃盘,它吸收恒星的光,然后再向外辐射。他们认为,这个圆盘将围绕恒星的碎片云切成两半,形成两个向相反方向延伸的锥形云。 科学家解释说,几千年前,一颗类日恒星与一颗较小的恒星相撞并吞噬了后者,在此过程中将一团炽热的碎片喷射到太空中,碎片向外飞出时产生的冲击波反过来加热了碎片云中的氢分子,产生了科学家们在2004年首次观测到的紫外线辐射。 物理学家凯里·霍德利在声明中说:“两颗恒星合并相当普遍,但它们喷出的物质会在太空中膨胀和冷却,随后会被大量尘埃遮住,导致我们看不到实际发生了什么,最新研究让我们首次捕获一个前所未有的恒星演化阶段。”
甘氨酸可在星辰之前形成 最简单的氨基酸和重要的生命组成部分甘氨酸,可以在宇宙太空化学的恶劣条件控制下形成。论文研究表明,甘氨酸以及很可能其它氨基酸在密集的星际云中即形成,远在新的恒星和行星的形成之前。 氨基酸是生物学上重要的有机化合物,由氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的官能团,以及连到每一个氨基酸的侧链组成。氨基酸是构成蛋白质的基本单位,赋予蛋白质特定的分子结构形态,使其分子具有生化活性。蛋白质是生物体重要的活性分子,包括催化新陈代谢的酶。不同的氨基酸脱水缩合形成肽(蛋白质的原始片段),是蛋白质生成的前体。甘氨酸,是20个蛋白氨基酸中分子量最小的一个。它的侧键是一个氢原子。甘氨酸的α碳连接两个氢原子,大多数蛋白质含少量甘氨酸。 彗星是太阳系中最原始的物质,反映了太阳和行星即将形成时的分子组成。科学家对丘留莫夫-格拉西缅科彗星中,以及从星尘任务返回地球的样品中,检测到甘氨酸的现象表明,氨基酸早于恒星形成。但是直到最近,人们仍认为甘氨酸的形成需要能量,这对可形成甘氨酸的环境设定了明确的限制。 在这项新的研究中,国际天体物理学家和天化学模型师团队,主要在荷兰莱顿天文台的天体物理学实验室工作,他们表明,在没有能量的情况下,通过“暗化学”,甘氨酸可能在冰冷的尘埃颗粒表面形成。这一发现与先前的研究完全不同,过去的研究表明需要紫外线辐射才能产生这种分子。
甘氨酸可在星辰之前形成 最简单的氨基酸和重要的生命组成部分甘氨酸,可以在宇宙太空化学的恶劣条件控制下形成。论文研究表明,甘氨酸以及很可能其它氨基酸在密集的星际云中即形成,远在新的恒星和行星的形成之前。 氨基酸是生物学上重要的有机化合物,由氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的官能团,以及连到每一个氨基酸的侧链组成。氨基酸是构成蛋白质的基本单位,赋予蛋白质特定的分子结构形态,使其分子具有生化活性。蛋白质是生物体重要的活性分子,包括催化新陈代谢的酶。不同的氨基酸脱水缩合形成肽(蛋白质的原始片段),是蛋白质生成的前体。甘氨酸,是20个蛋白氨基酸中分子量最小的一个。它的侧键是一个氢原子。甘氨酸的α碳连接两个氢原子,大多数蛋白质含少量甘氨酸。 彗星是太阳系中最原始的物质,反映了太阳和行星即将形成时的分子组成。科学家对丘留莫夫-格拉西缅科彗星中,以及从星尘任务返回地球的样品中,检测到甘氨酸的现象表明,氨基酸早于恒星形成。但是直到最近,人们仍认为甘氨酸的形成需要能量,这对可形成甘氨酸的环境设定了明确的限制。 在这项新的研究中,国际天体物理学家和天化学模型师团队,主要在荷兰莱顿天文台的天体物理学实验室工作,他们表明,在没有能量的情况下,通过“暗化学”,甘氨酸可能在冰冷的尘埃颗粒表面形成。这一发现与先前的研究完全不同,过去的研究表明需要紫外线辐射才能产生这种分子。
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