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【天文宇宙】科学家探索宇宙“黎明”:即第一批恒星诞生的时间;科学家利用哈勃数据证实奇怪的“幽灵”星系缺乏暗物质

2021-7-1 15:43| 发布者: xxxxxxxxx| 查看: 17247| 评论: 0

摘要: ▼科学家探索宇宙“黎明”:即第一批恒星诞生的时间科学家利用哈勃数据证实奇怪的“幽灵”星系缺乏暗物质“像笛子一样”:NASA分享“毅力号”拍下史诗般自拍照时的声音天文学家在天蝎座发现一个隐藏在众目睽睽之下的 ...





  1. 科学家探索宇宙“黎明”:即第一批恒星诞生的时间


  2. 科学家利用哈勃数据证实奇怪的“幽灵”星系缺乏暗物质


  3. “像笛子一样”:NASA分享“毅力号”拍下史诗般自拍照时的声音


  4. 天文学家在天蝎座发现一个隐藏在众目睽睽之下的大质量星团





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01

科学家探索宇宙“黎明”:即第一批恒星诞生的时间


剑桥大学天体物理学家Nicolas Laporte在周四伦敦大学学院的一份声明中说:“见证宇宙第一次沐浴在星光中的时刻是天文学的一项重大探索。”天文学家理论上认为,宇宙在138亿年前的大爆炸中形成后,经历了一段 “黑暗时代”。他们一直试图找出第一批恒星的诞生时间--宇宙的“黎明”--而一项新研究拨出了一个可能的时间段。

一个由英国领导的研究小组计算了六个已知的最遥远的星系中的恒星的年龄,当时这些星系的年龄为5.5亿年。研究人员周四在《皇家天文学会月刊》上发表了一篇关于他们发现的论文。研究报告的共同作者Romain Meyer说:“利用一个基于不同恒星大气中氢吸收量的、广为人知的年龄指标,我们能够推断出,即使在这些早期观测时间,这些星系的年龄已经在2亿到3亿年之间。这使得宇宙的‘黎明’发生在大爆炸后的2.5年至3.5亿年。”


这项研究使用了来自地面望远镜以及哈勃和斯皮策太空望远镜的数据。哈勃目前正在与一个技术故障作斗争,而斯皮策太空望远镜则在2020年初退役。研究人员已经突破了这些老式望远镜的极限,现在正期待着下一代詹姆斯·韦伯太空望远镜来更好地观察宇宙的“黎明”。它将能够比它的前代望远镜看到更远的时间。


詹姆斯·韦伯太空望远镜计划于今年晚些时候发射。“我们现在急切地等待着詹姆斯-韦伯太空望远镜的发射,我们相信它有能力直接见证宇宙的黎明,”共同作者、伦敦大学的 Richard Ellis说。  Ellis称这是 “天文学中的圣杯”,实质上是对我们自身起源的一种探索。https://academic.oup.com/mnras/article/505/3/3336/6301992?login=true#
02

科学家利用哈勃数据证实奇怪的“幽灵”星系缺乏暗物质


迄今为止,对超弥散星系(UDG)NGC1052-DF2(DF2)最精确的距离测量毫无疑问地证实了它缺乏暗物质。新测量的22.1 +/-1.2 megaparsecs的距离是由耶鲁大学的Zili Shen和Pieter van Dokkum以及高级研究所的NASA哈勃研究员Shany Danieli领导的一个国际研究小组获得的。

“确定DF2的准确距离是支持我们早期结果的关键,”Danieli说。“这项研究中报告的新测量结果对估计该星系的物理特性具有关键意义,从而证实它缺乏暗物质。”这些结果于6月9日发表在《天体物理学杂志》上,是基于美国宇航局(NASA)哈勃太空望远镜的40个轨道,由高级观测相机进行成像,并进行 "红巨星分支技术"(TRGB)分析,这是此类精细测量的黄金标准。2019年,该团队发表了基于12个哈勃轨道和TRGB分析测量与邻近的UDG NGC1052-DF4(DF4)的距离的结果,这为失踪的暗物质提供了令人信服的证据。这种首选方法扩展了该团队2018年的研究,该研究依靠 "表面亮度波动 "来衡量距离。这两个星系都是用新墨西哥天空观测站的蜻蜓长焦阵列发现的。“我们在2018年对这个星系进行了最初的哈勃观测,”van Dokkum说。“我认为人们质疑它是正确的,因为它是一个如此不寻常的结果。如果有一个简单的解释就好了,比如一个错误的距离。但是我认为,如果它真的是一个奇怪的星系,那会更有趣,更有意义。”除了证实早期的距离发现外,哈勃的结果表明,这些星系的位置比以前认为的稍远,加强了它们几乎不含暗物质的理由。如果DF2像一些天文学家声称的那样离地球更近,那么它本身就会更暗,质量也更小,这个星系就需要暗物质来解释观察到的总质量的影响。

暗物质被广泛认为是星系的一个基本成分,但是这项研究提供了进一步的证据,表明它的存在可能不是不可避免的。虽然暗物质还没有被直接观察到,但它的引力影响就像胶水一样把星系粘在一起,并支配着可见物质的运动。在DF2和DF4的情况下,研究人员能够仅根据恒星质量来解释恒星的运动,这表明缺乏或没有暗物质。具有讽刺意味的是,对缺乏暗物质的星系的探测很可能有助于揭示其令人困惑的本质,并为星系的演化提供新的见解。虽然DF2和DF4的大小都与银河系相当,但它们的总质量只有银河系质量的百分之一左右。这些超弥散星系还被发现有大量的特别发光的球状星团。这项研究引起了学术界的极大兴趣,也引起了暗物质替代理论(如修改牛顿动力学(MOND))支持者的热烈讨论。然而,随着研究小组的最新发现--包括两个UDG与NGC1052的相对距离,这些替代理论似乎不太可能。此外,考虑到TRGB方法的使用,该团队的距离测量现在几乎没有不确定性。基于基本的物理学,这种方法依赖于对红巨星的观察,这些红巨星在燃烧完它们的氦供应后会发出闪光,这种闪光总是发生在相同的亮度上。“有句话说,非凡的主张需要非凡的证据,而新的距离测量有力地支持了我们之前的发现,即DF2缺少暗物质,”Shen说。“现在是时候超越距离的争论,关注这样的星系是如何存在的。”展望未来,研究人员将继续寻找更多的这些古怪的星系,同时考虑一些问题,如。UDG是如何形成的?它们告诉我们关于标准宇宙学模型的什么?这些星系有多普遍,它们还有哪些独特的特性?需要发现更多没有暗物质的星系,才能解决这些谜团以及暗物质到底是什么的终极问题。
03

“像笛子一样”:NASA分享“毅力号”拍下史诗般自拍照时的声音


美国宇航局(NASA)的火星“毅力号”探测器在4月伸出机械臂,与“机智号”直升机完成了一张史诗般的自拍,但整个过程比在地球上要复杂得多。这张自拍是用安装在火星车机械臂末端的相机拍摄的62张独立图像拼接而成。NASA周五分享了一段幕后视频,解释了“毅力号”是如何自拍的,还解释了该火星车的机械臂移动相机拍摄图像时的声音。


漫游车配备了麦克风,已经传递了风声和直升机的声音。“毅力号”团队负责机器人操作的总工程师Vandi Verma主持了这段视频,并将机械臂工作的一些音频描述为几乎是音乐,"像笛子一样"。你还可以听到机械臂发出的呼呼声和咔嚓声。组织和安排火星自拍对地球上的工程师来说是一项艰苦的工作。NASA表示,它需要一个由大约十几个人组成的核心小组来计划、处理和拼接图像。漫游车团队必须注意在漫游车移动抓拍图像时,大型炮塔不会撞到漫游车的身体。当然,“毅力号”并不孤单。这张自拍包括开创性的“机智号”直升机,它已经在火星上记录了成功的飞行。马林太空科学系统公司(负责建造和操作用于自拍的相机)的Mike Ravine 说:“最需要注意的是让机智号进入自拍的正确位置。鉴于它有多小,我认为我们做得很好。”
04

天文学家在天蝎座发现一个隐藏在众目睽睽之下的大质量星团


由阿利坎特大学(UA)恒星天体物理学小组、加那利群岛天体物理研究所(IAC)和瓦尔帕莱索大学(智利)领导的一个国际天体物理学家小组在天蝎座方向发现了一个中等年龄的巨大星团。这个被命名为瓦尔帕莱索1号的天体距离太阳约七千光年,包含至少一万五千颗恒星。

为了探测它,欧空局的盖亚卫星和各种地面望远镜,包括Roque de los Muchachos天文台(加那利群岛的Garafía)的Isaac Newton望远镜,都进行了观测。这一结果已经发表在《皇家天文学会月刊》(MNRAS)上。开放式星团是由一起出生的恒星组成的,并在重力的作用下一起移动。这使得它们成为研究恒星物理学和生命的天然实验室。一个星团中的恒星越多,它就越有用,因为更大的样本能更好地发现处于较少进化阶段的恒星。

如果能够去除隐藏在星团中的恒星和尘埃的污染的星团的景象。这就是为什么天文学家们正在寻找我们银河系中质量最大的星团,尤其是那些拥有超过一万颗恒星的星团。直到20年前,人们还认为这些星团只在具有奇特性质的遥远星系中形成,但是由于这些搜索工作,现在我们知道了十几个非常年轻的大质量星团(年龄不到2500万年),以及一些非常古老的星团(有几千万年的历史)。但是几乎没有任何已知的具有中间年龄的大质量星团,而且不清楚这些星团是否不存在,或者是否还没有被发现。新发现的星团,他们称之为瓦尔帕莱索1号,距离太阳约七千光年,包含至少一万五千颗恒星。它的意外发现,在天空中一个被充分探索的部分,表明许多其他的大质量星团可能隐藏在非常密集的星域中,当观察者朝我们的银河系中心看时,就会发现这些星域。阿利坎特大学的研究员、文章的第一作者Ignacio Negueruela解释说:"瓦尔帕莱索1号包含了几十颗足够明亮的恒星,可以通过业余望远镜进行观测,但是它们却消失在一群不属于星团的恒星中间,这些恒星在它的前面或后面,掩盖了星团的结构"。文章的共同作者、IAC的研究员Ricardo Dorda说:"以前的搜索试图找到开放的星团,但是瓦尔帕莱索1号看起来并不像我们通常发现的那些星团,这就是为什么它以前没有被发现。"这个星团之所以能够被发现,要归功于欧洲航天局(ESA)的盖亚卫星,这个太空望远镜能够提供相当远的恒星的极其精确的位置和距离,有了这些信息,我们就可以测量这些恒星多年来在天空中显示的微小运动。结合所有的信息,我们可以检测到星团,因为它们与我们的距离相同,并且一起运动,这些星团利用物理学的方法比仅仅在天空中看它们更容易检测到。当研究人员确定了这个星团的位置后,他们利用拉斯坎帕纳斯天文台(在智利)的望远镜和罗克·德洛斯·穆查克斯天文台(加那利群岛的加拉菲亚)的艾萨克·牛顿望远镜(INT)来推算其恒星的物理特性。





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