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 一颗神秘的彗星首次回到内太阳系 550万年才出现一次 它来自奥尔特云，于6月23日星期三被正式指定为彗星。这一指定是在暗能量相机存档的图像中首次观察到它是一个微小的移动点一周之后作出的。官方名称是C/2014 UN271号彗星，以其发现者的名字命名：Bernardinelli-Bernstein。到目前为止，科学家们已经了解到关于这颗彗星的一些有趣信息，据信它有62英里宽，目前离我们有20倍的地球-太阳距离。它将在2031年1月23日达到与太阳最近的位置。在那个时候，它将刚刚超过土星的轨道，使它离地球大约有10.95个天文单位的距离。天文学家们很兴奋，因为在这颗彗星再消失550万年之前，他们有大约20年的时间来研究它。的轨道与行星的平面垂直，在离地球最远的地方离太阳大约有一光年。科学家们认为，这颗彗星和来自奥尔特云的其他彗星可能曾经是太阳系的一部分，但由于与土星和海王星等较大行星的引力作用而被踢出，这也可能是该彗星在很久很久以前被踢出后第一次回到内太阳系。 暗物质研究：它是“真实的东西”还是被误解的重力？多年来，天文学家和物理学家一直处于“冲突之中”。我们在宇宙深处观察到的神秘暗物质是真实存在的，还是我们所看到的是对我们所知的引力定律的微妙偏差的结果？2016年，荷兰物理学家Erik Verlinde提出了第二种理论：“衍生引力”。发表在《天文学与天体物理学》上的新研究将暗物质观测的极限推到了星系的未知外部区域，并以此重新评估了几个暗物质模型和其他引力理论。对25.9万个孤立星系的重力测量显示，暗物质的贡献和普通物质的贡献之间有非常密切的关系，正如Verlinde的新兴重力理论和一个称为修改牛顿动力学(MOND)的替代模型所预测的那样。然而，这些结果似乎也与假设暗物质是 "真实的东西 "的宇宙计算机模拟相一致。  这项新研究是由一个国际天文学家团队进行的，由Margot Brouwer（荷兰格罗宁根大学）领导。Kyle Oman和Edwin Valentijn也发挥了进一步的重要作用。2016年，Brouwer也对Verlinde的想法进行了首次测试；这次，Verlinde本人也加入了研究团队。物质还是引力？到目前为止，暗物质从未被直接观察到。天文学家在夜空中观察到的是潜在存在的物质的后果：星光的弯曲，比预期更快的恒星移动，甚至是对整个星系运动的影响。毫无疑问，所有这些影响都是由引力引起的，但问题是：我们是否真正观察到由不可见物质引起的额外引力，还是引力定律本身就是我们还没有完全理解的东西？为了回答这个问题，新研究使用了一种与2016年原始测试中使用的类似的方法。Brouwer和她的同事们利用了十年前开始的一系列持续的摄影测量：KiloDegree Survey（KiDS），使用ESO在智利的VLT勘测望远镜进行。在这些观测中，人们测量来自遥远的星系的星光在到达我们的望远镜的途中是如何被重力弯曲的。在2016年，对这种 "透镜效应 "的测量只覆盖了夜空中大约180平方度的区域，而在此期间，这已经扩展到了大约1000平方度--使研究人员能够测量大约100万个不同星系的重力分布。  比较测试Brouwer和她的同事们选择了超过25.9万个孤立的星系，他们能够对这些星系进行所谓的 "径向加速度关系"（RAR）测量。这个RAR将基于星系中可见物质的预期重力量与实际存在的重力量进行比较--换句话说：结果显示除了正常物质引起的重力外，还有多少 "额外 "的重力。直到现在，额外引力的数量只能通过观察恒星的运动来确定在星系的外部区域，以及通过测量冷气体的旋转速度来确定在一个大约五倍大的区域。利用引力的透镜效应，研究人员现在能够在小一百倍的引力强度下确定RAR，使他们能够更深入地渗透到各个星系之外的区域。这使得他们能够极其精确地测量额外的引力--但是这种引力是不可见的暗物质的结果，还是我们需要提高对引力本身的理解？作者 Kyle Oman表示，"真实的东西 "的假设至少有一部分似乎是有效的。“在我们的研究中，我们将测量结果与四种不同的理论模型进行了比较：两种模型假设暗物质的存在，并构成了我们宇宙的计算机模拟的基础，还有两种模型修改了引力定律--Erik Verlinde的衍生引力模型和所谓的'修改牛顿动力学'（MOND）。”“两个暗物质模拟中的一个，MICE，做出的预测与我们的测量结果非常吻合。让我们感到惊讶的是，另一个模拟，BAHAMAS，导致了非常不同的预测结果。这两个模型的预测完全不同已经很令人惊讶了，因为这两个模型是如此相似。但是，此外，我们预计，如果有差异出现，BAHAMAS将表现得最好。BAHAMAS是一个比MICE更详细的模型，更接近我们目前对星系如何在有暗物质的宇宙中形成的理解。尽管如此，如果我们将MICE的预测与我们的测量结果进行比较，它的表现还是更好。在未来，基于我们的发现，我们希望进一步研究是什么导致了模拟之间的差异。”  年轻和古老的星系这样看来，至少有一个暗物质模型似乎确实可行。然而，引力的替代模型也预测了测量的RAR。似乎是一种对峙--那么我们如何找出哪个模型是正确的？领导该研究小组的Margot Brouwer继续说道：“根据我们的测试，我们最初的结论是，两个备选的重力模型和MICE与观测结果相当匹配。然而，最激动人心的部分还在后面：因为我们可以获得超过25.9万个星系，我们可以将它们分为几种类型--相对年轻的蓝色螺旋星系与相对古老的红色椭圆星系。”这两种类型的星系产生的方式非常不同：红色椭圆星系是在不同的星系相互作用时形成的，例如当两个蓝色螺旋星系紧密地经过对方时，甚至发生碰撞。因此，在暗物质的粒子理论中的期望是，不同类型的星系中的常规物质和暗物质的比例可以有所不同。另一方面，Verlinde理论和MOND等模型没有利用暗物质粒子，因此预测两类星系中预期和测量的重力之间有一个固定的比例--也就是说，与它们的类型无关。Brouwer表示：“我们发现这两种类型的星系的RARs有很大的不同。这将是对暗物质作为一种粒子存在的强烈暗示。”然而，有一个注意事项：气体。许多星系可能被弥漫的热气云所包围，这是很难观察到的。如果年轻的蓝色螺旋星系周围几乎没有任何气体，而老的红色椭圆星系却生活在大量的气体云中--其质量与恒星本身大致相同--那么这就可以解释这两种类型的RAR的差异。为了对测量的差异作出最终判断，我们还需要测量弥散气体的数量--而这正是使用KiDS望远镜所不能做到的。对一小群大约100个星系进行了其他测量，这些测量确实发现了椭圆星系周围有更多的气体，但目前还不清楚这些测量对目前研究中的259000个星系有多大的代表性。如果事实证明额外的气体不能解释这两类星系之间的差异，那么测量结果在暗物质粒子方面比在其他引力模型方面更容易理解。但即使如此，事情也还没有解决。虽然测量到的差异很难用MOND来解释，但Erik Verlinde仍然认为他自己的模型有一条出路。Verlinde："我目前的模型只适用于静态的、孤立的、球形的星系，所以不能期望它能区分不同类型的星系。我将这些结果视为一种挑战和灵感，以发展我的理论的不对称、动态版本，在这种情况下，具有不同形状和历史的星系可以有不同数量的'表观暗物质'。"因此，即使在新的测量结果出来后，暗物质和替代引力理论之间的争议也还没有解决。尽管如此，新的结果仍然是向前迈出的一大步：如果测量到的两类星系之间的引力差异是正确的，那么最终的模型，不管是哪一个，都必须足够精确，以解释这种差异。这尤其意味着许多现有的模型可以被抛弃，这就大大缩小了可能的解释范围。除此之外，新研究表明，对星系周围的热气体进行系统的测量是必要的。 开放星团NGC 330中散落的恒星向我们展示了哈勃太空望远镜的新发现这张哈勃太空望远镜的 "本周图片"描绘了开放星团NGC 330，它位于18万光年外的小麦哲伦云中。该星团位于图卡纳星座（The Toucan），其中包含的大量的恒星散布在这张引人注目的图片中。来自美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜的本周图片向我们展示了关于宇宙的一些新情况。开放星团NGC 330位于小麦哲伦星云(SMC)中约196000光年的位置，估计至今已经存在大约26到4500万年。该星团的动态质量约为158000太阳质量，并假定包含许多所谓的双星相互作用产物(BiPs)，即受双星系统中大质量恒星相互作用影响的物体。这张图片也包含了关于哈勃本身内部运作的线索，图中围绕着恒星的纵横交错的图案被称为衍射尖峰，是在星光与支持哈勃副镜的四个薄叶片相互作用时产生的。由于星团是由单一的原始气体和尘埃云形成的，它们所包含的所有恒星的年龄都大致相同。这使得它们成为天文学家学习恒星如何形成和演变的有用的天然实验室。这张图片使用了哈勃广域相机3的观测数据，并结合了来自两个非常不同的天文调查的数据：第一项调查旨在了解为什么星团中的恒星看起来与其他地方的恒星进化不同，这是哈勃太空望远镜首次观察到的一个奇特现象。第二项调查的目的是确定恒星能有多大，才会注定在灾难性的超新星爆炸中结束其生命。  哈勃太空望远镜拍摄的开放性星团NGC 330的图像，它位于小麦哲伦云内约18万光年之外。资料来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局，J. Kalirai, A. Milone CIBER-2任务将发现对宇宙中恒星数量的估计是否准确 “宇宙红外背景 2 号实验”（或CIBER-2），任务是2009年开始的一系列探空火箭发射中的最新一次。在罗切斯特理工学院物理学和天文学副教授Michael Zemcov的领导下，CIBER-2在美国东部时间2021年6月7日凌晨2点25分由NASA的Black Brant IX 探空火箭成功发射，地点在新墨西哥的白沙导弹发射场。初步迹象表明，有效载荷看到了预定的目标，并收到了良好的数据。有效载荷飞到约193英里的远地点，然后通过降落伞下降进行回收。为了对宇宙中的恒星总数有一个粗略的估计，科学家们计算了一个星系中恒星的平均数量--有些估计认为大约是1亿颗，尽管它可能是10倍甚至更多--然后将其乘以星系的数量（认为大约是2万亿）。但即使是这个天文数字，也可能是一个低估的数字。这一计算假设所有的，或者至少是大多数的恒星都在星系内。根据最近的发现，这可能并不完全正确--而这正是CIBER-2任务正在试图弄清楚的。CIBER-2仪器，就像它所基于的早期CIBER仪器一样，将在探空火箭上发射--一种小型亚轨道火箭，携带科学仪器进行短暂的太空旅行，然后落回地球进行回收。一旦离开地球大气层，CIBER-2将测量一片约4平方度的天空--其中包括几十个星系团。它不会计算恒星，但它将探测到被称为银河系外背景光的弥漫的、充满宇宙的光辉。加州理工学院物理学教授、CIBER前四次飞行的首席研究员Jamie Bock说："这种背景光是宇宙历史上产生的总光量。这种背景光跨越了一系列的波长，但是CIBER-2将专注于一小部分被称为宇宙红外背景，或CIB。大部分的CIB被认为是来自于M和K矮星，这是宇宙中最常见的恒星类型，尽管这不是唯一的贡献者。"博克说："我们的方法测量总的光线，包括来自我们还没有确定的来源。  当你无法计算一个星系中的单个恒星时，CIB的亮度应该可以让你很好地估计出有多少颗M和K型矮星。如果所有这些恒星都在星系内，那么这些光应该是在星系中心最亮。2007年，科学家们利用美国宇航局的斯皮策太空望远镜来观察星系团，并进行这种类型的测量。但是，斯皮策观察到的光比已知星系群的预期要多--CIB的亮度波动暗示着他们错过了什么。Bock和Zemcov--当时是一名博士后研究员，但现在是CIBER-2的主要研究人员--执行了第一次CIBER任务，用一个为该任务更好地优化的望远镜检查这些结果。“所以我们做了那个测量，我们得出了一个让人不舒服的答案，”Zemcov说。“波动比我们预期的要多得多--一种解释是来自星系外的光比我们想象的要多。”他们认为，这些额外的光可能是来自杂散矮星的闪光。这些恒星可能是在它们的母星系与另一个星系合并时被甩出去的，这个过程被称为潮汐剥离。众所周知，这种遥远的恒星围绕着银河系，尽管目前的计数表明它们的数量还不足以产生CIBER测量的信号。Zemcov说：“越来越多的研究表明，在星系之外有大量的这种类型的恒星。”  但是关于这种多余的光的其他假说已经出现了。"Bock说："我们知道其中一些光来自星系，还有一些是有史以来最早的恒星，尽管它们现在早已消失了。一些来自我们自己星系的光甚至可能污染测量结果，尽管CIBER团队已经尽力将其过滤掉。还有一些更奇特的可能性，比如来自宇宙早期的直接坍缩黑洞--大量的气体云在没有成为恒星的情况下坍缩成黑洞--其紫外线会在膨胀的空间中延伸到我们今天看到的更长的红外波长。CIBER-2旨在通过区分这些可能性来帮助解决这个问题。来自银河系外的M和K矮星的光应该溢出到可见光范围，所以CIBER-2被设计用来观测一个扩大的波长范围--从近红外到绿色可见光--以看到它是否存在。CIBER-2还可以区分来自第一批星系和恒星或早期直接塌缩黑洞的光。两者都应该有其总光的一个特征部分缺失，这部分被早期宇宙中厚厚的星系间氢气雾气所吸收。  目前，所有的可能性都还在桌面上。但是，如果我们的恒星数量确实应该增加，CIBER-2的结果可能很快会告诉我们。Zemcov说：“有迹象表明，我们肯定没有捕捉到宇宙中的所有东西。人们看得越多，他们看到的就越多。” NASA正全力以赴地修复哈勃太空望远镜哈勃太空望远镜目前仍无法正常使用。然而，美国宇航局表示，所有科学仪器和航天器本身都处于完美的工作状态。问题是负责航天器操作的80年代的计算机遇到了一个严重的问题，使其无法退出安全模式。NASA继续诊断载荷计算机的问题，并宣布在6月23日和24日完成了另一系列测试。  哈勃的有效载荷计算机自6月13日以来一直无法工作，无法工作的计算机迫使航天器停止收集科学数据。航天器上有两台载荷计算机，其中一台作为备份。两者都位于科学仪器和指挥及数据处理单元上。美国宇航局说，它在6月23日和24日进行的测试包括打开备用计算机，这是哈勃进入太空以来的第一次。 对NASA来说，不幸的是，在测试过程中，工程师们使用了主载荷计算机和备用载荷计算机的众多硬件组合，都出现了同样的错误。任何告诉哈勃从内存写入或中读取的命令都没有成功完成。美国宇航局表示，载荷计算机的所有单个部件都出现问题的可能性非常小，该团队目前正在调查其他硬件，作为导致这些问题的可能原因。 工程师们正在调查指挥单元/科学数据格式化器件，科学仪器和指挥及数据处理单元上的另一个模块。美国宇航局的团队也在调查供电系统，看看提供给硬件的电压是否超出了参数。研究人员认为，如果电压超出了限制，可能会导致他们所观察到的问题。美国宇航局表示，该团队将继续评估硬件，以确定在接下来的一周里是否有其他东西可能导致这一问题。该团队建议切换到备用的指挥单元/科学数据格式化器，看看是否能缓解这些问题。 SpaceX计划在7月进行星际飞船的首次轨道测试发射据SpaceX公司总裁Gwynne Shotwell称，SpaceX希望在7月尝试将其正在开发的航天器Starship首次送入轨道。Shotwell在国际空间发展会议上的一次虚拟演讲中分享了这一时间表。星际飞船在过去几年中一直在开发中，自去年以来，它一直在进行较短的测试飞行，全部位于地球的大气层内。它最近的一次飞行测试还实现了首次完全成功着陆，这是开发 "Starship"发射系统的一个关键阶段，该计划旨在成为SpaceX的第一个完全可重复使用的系统。  7月是进行星际飞船首次轨道飞行尝试的一个雄心勃勃的时间表，在5月，SpaceX提交了其计划的飞行路线，它将从该公司位于德克萨斯州南部布朗斯维尔附近的星际飞船开发基地（被称为 "星际基地"）升空，然后最终返回地球，在夏威夷成本附近的太平洋上溅落。第一次飞行不会以受控着陆的形式结束，重点是通过这部分的飞行到达轨道和测试航天器。以后的测试将包括星际飞船的受控着陆，目标是最终使整个系统，包括帮助推动其进入轨道的超级重型助推器完全可重复使用。虽然Shotwell似乎表示非常有信心，SpaceX在技术上也已经基本准备好开始星际飞船的轨道测试飞行，但该公司仍然需要获得联邦航空管理局（FAA）的许可，因为其现有许可只包括亚轨道飞行。FAA目前正在审查该许可证的要求，包括审查对周围地区的环境影响。   Science视频号  按此关注微信视频号 Science科学 了解未知 开启认知  按此关注中文公众号 Science科学英语平台 THE SCIENCE OF EVERYTHING  按此关注英文公众号 TechEdge 科技 点亮未来  按此关注中文公众号  ◢ 豁然开朗请打赏 ◣  分享“票圈”，逢考必过，点亮“在看”SCI录用率提高18%  |
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