牧夫天文网

 找回密码
 加入牧夫(请注明天文爱好者,否则无法通过审核)

QQ登录

只需一步,快速开始

牧夫天文网 首页 天文書庫 天文知识 查看内容

【天文宇宙】小行星2021 RS2本周飞掠地球 是今年至今观测到最接近地球的小行星;突破性的高频引力波探测器捕捉到罕见的事件

2021-9-16 02:32| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 27805| 评论: 0

摘要: ▼小行星2021 RS2本周飞掠地球 是今年至今观测到最接近地球的小行星NASA:“毅力号”采集的岩石样本揭示了“潜在的可持续宜居环境”国际团队汇集来自多方观测数据 旨在解开木星“能源危机”谜团银河系中心附近奇怪的 ...





  1. 小行星2021 RS2本周飞掠地球 是今年至今观测到最接近地球的小行星


  2. NASA:“毅力号”采集的岩石样本揭示了“潜在的可持续宜居环境”


  3. 国际团队汇集来自多方观测数据 旨在解开木星“能源危机”谜团


  4. 银河系中心附近奇怪的、重复的无线电信号让科学家感到困惑


  5. 突破性的高频引力波探测器捕捉到罕见的事件


  6. 天文学家获得小行星Kleopatra最清晰和最详细的图像


  7. 物理学家发现黑洞会对环境产生压力 有温度也有压力




关注视频号,发现更多精彩

01

小行星2021 RS2本周飞掠地球 是今年至今观测到最接近地球的小行星


一颗卡车大小的小行星在周三早些时候在我们的星球上空呼啸而过,就在它被首次发现的几个小时后。它比轨道上的大型通信卫星环更接近地球表面。

这颗太空岩石被编为小行星2021 RS2,直径在7至17英尺(2.1至5.2米)之间,使其大小介于一辆小型汽车和一辆较大的皮卡之间。它来到距离地球表面大约1万英里(约1.6万公里)的范围内。这仅仅比2月份飞越地球的一颗较小的小行星稍近。这个最新的太空“访客”飞越地球时以每小时39000多英里(每秒18公里)的速度飞行。亚利桑那州的莱蒙山观测站最初是在周二发现这颗小行星的,在它接近地球之前不久。




像2021 RS2这样的小行星并不构成威胁,但天文学家说应该担心的是那些尚未发现的小行星。2013年袭击俄罗斯的流星就是这样的太空岩石,在没有被首先发现的情况下悄然在地球坠落。该事件造成许多建筑的窗户玻璃破裂,并造成1200多人受伤。
02

NASA:“毅力号”采集的岩石样本揭示了“潜在的可持续宜居环境”


美国宇航局(NASA)对火星上的杰泽罗陨石坑以及它能告诉我们的关于红色星球上过去生命的可能性寄予厚望。“毅力号”探测器从这个现已干涸的湖床采集的第一批岩芯样本让科学家们有足够的理由感到兴奋。

加州理工学院的“毅力号”项目科学家Ken Farley周五在NASA的一份声明中说:“看起来我们的第一批岩石揭示了一个潜在的可持续宜居环境。水在那里存在了很长时间,这是一件大事。”研究人员一直在调查水在湖床上停留了多长时间。如果地下水长期存在,它可能有利于微生物的生存。
在其第一次样品采集尝试失败后,“毅力号”随后取得了胜利,它成功地钻探并采集了其第一个岩芯样本,这些样本来自于一个绰号为"Rochette"的不同岩石。随后,它又采集了第二个样本。分析显示,Rochette似乎起源于火山。NASA已经发现了火星上其他潜在宜居的古老区域,但是将其中的一块带回地球的前景是“毅力号”任务的主要进展之一。这些样本可能最快在20世纪30年代初就会到达地球。NASA正在进行一项雄心勃勃的样本返回任务。在我们星球上的实验室条件下进行更仔细的研究,可以给科学家提供大量关于陨石坑历史的信息。“毅力号”团队在Rochette内发现了盐分,这些盐分很可能是随着水的蒸发而形成的。“这前两个岩芯中的盐类矿物也可能困住了古代火星水的微小气泡,”NASA说。“如果存在,它们可以作为微观的时间胶囊,提供有关火星古代气候和宜居性的线索。”NASA最新的漫游车正在寻找红色星球上古代微生物生命的迹象。其岩石研究的这些初步结果是一个令人鼓舞的迹象,杰泽罗陨石坑是探索帮助回答这个大问题的完美场所:火星上曾经有生命吗?
03

国际团队汇集来自多方观测数据 旨在解开木星“能源危机”谜团


木星是距离太阳第五近的行星。根据接收到的阳光量,这个星球上层大气的平均温度应该是零下73摄氏度左右。然而,科学家获得的测量值飙升至约426摄氏度。50年来,这种额外热量的来源一直难以捉摸,导致科学家将这种差异称为木星的“能源危机”。

最近,一个国际团队汇集了来自三个天文台的观测数据--美国宇航局的朱诺号航天器、夏威夷茂纳凯亚的W.M.凯克天文台以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的Hisaki卫星--以发现木星热力增加的可能来源。JAXA太空和宇航科学研究所的James O'Donoghue说:“我们发现,木星的强烈极光是太阳系中最强大的,它负责将整个星球的高层大气加热到令人惊讶的高温。”O'Donoghue在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心时开始了这项研究,他是发表在《自然》杂志上有关这项研究论文的主要作者。当带电粒子被卷入该行星的磁场时,就会出现极光。这些粒子沿着磁场中看不见的力线向行星的磁极盘旋,撞击大气中的原子和分子,释放出光和能量。在地球上,这导致了五颜六色的“灯光秀”,形成了极光。在木星,从它的火山卫星木卫一喷发出来的物质,导致了太阳系中最强大的极光,并在木星的极地地区的高层大气中产生巨大的热量。以前曾有人提出过极光可能是木星神秘能量来源的想法,但直到现在,观测结果仍无法证实或否认这一点。木星上层大气的全球模型表明,被极光加热并前往赤道的风将被木星快速旋转所驱动的西风所压倒并改道。这将防止极光的能量逃离极地地区并加热整个大气层。然而,这个新的观测结果表明,这种捕获并没有发生,而且与赤道风相比,西向风可能比预期的要弱一些。来自W.M.凯克天文台的高分辨率温度图,结合来自Hisaki和朱诺号的磁场数据,使该团队能够捕捉到极光在向木星赤道发送似乎是热脉冲的行为。

该团队在2016年4月和2017年1月的两个晚上分别用凯克二号望远镜对木星进行了五个小时的观测。利用凯克二号上的近红外光谱仪(NIRSPEC),木星大气层中带电的氢分子(H3+离子)的热量被从行星的两极向下追踪到赤道。以前的上层大气温度图是用只有几个像素的图像形成的。这样的分辨率不足以看到整个星球的温度可能如何变化,对于额外热量的来源提供的线索很少。为了改善这种情况,研究小组利用凯克二号的力量,在整个星球的表面进行了更多的温度测量,并且只包括记录值的不确定性低于5%的测量。这花费了数年的精心工作,产生了具有超过10000个单独数据点的温度图,这是迄今为止的最高分辨率。英国莱斯特大学的论文共同作者Tom Stallard说:“我们已经用其他仪器多次尝试这样做,但是通过凯克的NIRSPEC,我们第一次能够快速测量从木星一直到赤道的光线,然后我们可以绘制出温度和电离层密度。”如果热量被困在极光附近,预计只有极地地区温度高,而这些详细的地图显示,高层大气中的热量分布更广,靠近赤道的温度逐渐降低。Stallard说:“我们还发现了一个离极光很远的奇怪的局部加热区域--一个不同于我们以前所见的任何加热的长条。尽管我们不能确定这个特征是什么,但我确信它是一个从极光向赤道流动的滚动热浪。”此外,来自JAXA的Hisaki卫星的观测显示,在凯克二号温度观测时的条件可以在木星上产生强烈的极光。自2013年发射任务以来,Hisaki从围绕地球的轨道上观察了木星周围产生极光的磁场。这种长期监测显示,木星的磁场受到太阳风的强烈影响;太阳风是由太阳发出的高能粒子流。太阳风带有自己的磁场,当它遇到木星的行星磁场时,后者被压缩。在凯克二号观测时,Hisaki表明,太阳风在木星的压力特别大,磁场压缩很可能产生了增强的极光。最后,来自木星周围轨道上的朱诺号的观测提供了该星球上极光的精确位置。“朱诺号的磁场数据为我们提供了关于极光位置的‘地面真相’。这一信息并不容易从热力图中获得,因为热量会从许多方向泄露出去,”O'Donoghue说。“把这想象成一个海滩:如果热大气层是水,朱诺号绘制的磁场是海岸线,而极光是海洋,我们发现水离开了海洋,淹没了陆地,而朱诺号揭示了该海岸线的位置,以帮助我们了解洪水的程度。”“我们捕捉到这个潜在的热脱落事件,这纯粹是运气,”O'Donoghue补充说。“如果我们在不同的夜晚观察木星,当太阳风压最近不高时,我们就会错过它!”该团队将继续分析数据并制作更多的地图;他们的目标是捕捉木星极光喷出的另一个热点,这次要在2-3天的时间里观察它,这样他们就可以跟踪它在行星周围移动的能量。“我们能观察到这些特征中的一个移动吗?它是否会显示出极光热流的作用?这种能量的流动又是如何影响到我们现在所知道的周围的复杂磁场的?”Stallard说:“在木星电离层的一个区域,这是一组令人激动的研究问题,五年前,我们认为这是很平凡的。”https://www.nature.com/articles/s41586-021-03706-w
04

银河系中心附近奇怪的、重复的无线电信号让科学家感到困惑


天文学家在银河系中心附近检测到了一个奇怪的、重复的无线电信号,它不同于以往研究的任何其他能量信号。根据一篇被接受发表在《天体物理学杂志》上并发布在预印本服务器arXiv上的新论文,这个能量源是非常独特的,在无线电频谱中一次出现几个星期的亮光,然后在一天内完全消失。研究人员在他们的研究中写道,这种行为不太符合任何已知类型天体的特征,因此可能代表“通过无线电成像发现的一类新天体”。


这个射电源--被称为ASKAP J173608.2-321635--是用澳大利亚平方千米阵列探测器(ASKAP)探测到的,它位于偏远的澳大利亚内陆。研究人员写道,在2019年4月至2020年8月期间进行的ASKAP调查中,这个奇怪的信号出现了13次,从未在天空中持续超过几周的时间。这个无线电源是高度可变的,出现和消失没有可预测的时间表,而且在ASKAP调查之前,似乎没有出现在任何其他无线电望远镜的数据中。当研究人员试图将这个能量源与其他望远镜--包括钱德拉X射线天文台和尼尔·盖尔斯·斯威夫特天文台,以及智利的可见光和红外天文测量望远镜(VISTA)--的观测结果相匹配时,这个信号完全消失了。ASKAP J173608.2-321635在电磁波谱的任何其他部分都没有明显的发射,它是一个似乎无法解释的无线电“幽灵”。研究人员写道,之前的调查已经探测到了定期爆发无线电能量的低质量恒星,但是这些恒星通常都有X射线的对应物。这使得这里不太可能有恒星源。研究小组写道,像脉冲星和磁星(两种类型的超密集、塌陷的恒星)这样的死星也是不可能的解释。虽然脉冲星可以从地球上射出明亮的无线电光束,但它们以可预测的周期性旋转,通常以几小时而不是几周的时间尺度从我们的望远镜上扫过。同时,磁星在每次爆发时总是包括一个强大的X射线对应物--同样,与ASKAP J173608.2-321635的行为不同。最相近的是一类被称为银河中心无线电瞬变(GCRTs)的神秘天体,这是一种快速发光的射电源,在银河系中心附近变亮并衰减,通常在几个小时的时间里。到目前为止,只有三个GCRTs被证实,而且它们都比这个新的ASKAP天体出现和消失得更快。然而,这几个已知的GCRTs确实以类似于神秘信号的亮度发光,而且它们的射电爆发从未伴随着X射线。研究人员总结说,如果这个新的射电天体是一个GCRTs,那么它的特性就突破了天文学家认为GCRT的能力的界限。未来对银河系中心的无线电调查应该有助于解开这个谜团。https://arxiv.org/pdf/2109.00652.pdf
05

突破性的高频引力波探测器捕捉到罕见的事件


澳大利亚研究理事会(ARC)暗物质粒子物理卓越中心(CDM)和西澳大学的研究人员建造了一个突破性的探测器,旨在利用石英来捕捉高频引力波。在其运行的前153天,该探测器检测到两个事件,原则上可能是高频引力波,而科学家之前没有记录过此类事件。这种高频引力波可能是由原始黑洞或暗物质粒子云产生的。

这一结果本月发表在美国物理学会《 APS Physics》杂志上,文章标题为"用体声波高频引力波天线探测到的罕见事件"。引力波最初是由阿尔伯特-爱因斯坦预言的,他的理论是天文物体的运动可能导致时空曲率波在宇宙中荡漾,几乎就像石头掉进一个平坦的池塘所引起的波浪。这一预测在2015年被首次探测到的引力波信号所证明。科学家们认为,低频引力波是由两个黑洞旋转并相互融合或一个恒星消失在黑洞中造成的。从那时起,引力波研究的新时代已经开始,但目前这一代主动式探测器的特点是只对低频信号有很强的敏感性;对高频引力波的探测仍然是天文学中一个未被探索的、极具挑战性的前沿。尽管大部分注意力都集中在低频引力波上,但也有大量关于高频引力波来源的理论建议,例如原初黑洞。

由CDM研究小组设计的用于接收高频引力波的新探测器是围绕一个石英晶体体声波谐振器(BAW)建立的。该装置的核心是一个石英晶体盘,由于声波穿过其厚度,它能以高频率振动。然后这些波在设备上诱发电荷,可以通过在石英盘的外表面放置导电板来检测。BAW装置被连接到一个被称为SQUID的超导量子干涉装置上,该装置对来自石英BAW的低电压信号起着极其敏感的放大器作用。这个组件被放置在多个辐射防护罩中,以保护其不受杂散电磁场的影响,并被冷却到低温,以便在SQUID放大器的帮助下将石英晶体的低能量声波振动检测为大电压。


该团队包括Maxim Goryachev博士、 Michael Tobar教授、William Campbell、Ik Siong Heng、Serge Galliou和Eugene Ivanov教授,现在他们将致力于确定该信号的性质,有可能确认对高频引力波的探测。Tobar教授说,引力波只是被探测到的一个可能的候选者,但对这一结果的其他解释可能是电荷粒子的存在或机械应力的积累、流星事件或内部原子过程。它也可能是由于一个质量非常高的暗物质候选者与探测器相互作用。“令人激动的是,这一事件表明新的探测器是敏感的,并给我们带来了结果,但现在我们必须确定这些结果到底意味着什么,” Tobar教授说。


“通过这项工作,我们首次证明了这些设备可以作为高度敏感的引力波探测器使用。”“这个实验是目前世界上仅有的两个在这些频率下搜索高频引力波的实验之一,我们有计划将我们的触角延伸到更高的频率,之前没有其他实验关注过这些频率。”“这项技术的发展有可能提供对这些高频引力波的首次探测,使我们对引力波天文学的这一领域有新的认识。”“下一代的实验将涉及建立一个克隆的探测器和一个对宇宙粒子敏感的μ子探测器。如果两个探测器发现引力波的存在,那将是非常令人兴奋的。”https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.071102
06

天文学家获得小行星Kleopatra最清晰和最详细的图像


利用欧洲南方天文台的甚大望远镜(ESO's VLT),一个天文学家小组获得了迄今为止小行星Kleopatra最清晰和最详细的图像。观测结果使该小组能够以比以往更高的精度获得这颗奇特小行星三维形状和质量,这颗小行星类似于狗骨头。他们的研究为这颗小行星和围绕它运行的两颗卫星如何形成提供了线索。


发表在《天文学与天体物理学》上的研究论文表示,Kleopatra确实是我们太阳系中一个独特的天体,它有卫星和一个不寻常的形状,这是一颗"狗骨头"形状的小行星,在火星和木星之间的小行星带围绕太阳运行。从头到尾,Kleopatra有270公里(约168英里)长,2008年,天文学家发现它被两颗卫星环绕,这两颗卫星被命名为AlexHelios和CleoSelene。


由于这颗小行星在旋转,研究人员能够从不同的角度观察它,并创建迄今为止最精确的三维模型来描述其形状。他们发现“狗骨头”其中一端比另一端大。另外,最新的观测设法精确描述了Kleopatra的引力如何影响2个卫星的运动,并确定了AlexHelios和CleoSelene的复杂轨道。这使他们能够计算出这颗小行星的质量,发现它比以前的估计低35%。


结合对体积和质量的新估计,天文学家们能够计算出这颗小行星的密度,它的密度不到铁的一半,证明比以前认为的要低,表明它有一个多孔的结构,可能只是一堆"碎石"。这意味着它很可能是在一次巨大的撞击之后物质重新积累而形成的。


Kleopatra瓦砾堆结构和它的旋转方式也表明了它的两个卫星是如何形成的。这颗小行星的旋转速度几乎达到了一个临界速度,超过这个速度它就会开始分崩离析,即使是小的撞击也会把卵石从它的表面掀起,这些卵石随后可能形成了AlexHelios和CleoSelene,这意味着Kleopatra确实孕育了它自己的卫星。
08

物理学家发现黑洞会对环境产生压力 有温度也有压力


苏塞克斯大学的物理学家们发现,黑洞对其所在的环境施加压力,这在科学上是第一次。1974年,斯蒂芬-霍金做出了黑洞会发出热辐射的开创性发现。在此之前,黑洞被认为是惰性的,是一个垂死的重质恒星的最后阶段。苏塞克斯大学的科学家们表明,它们实际上是更加复杂的热力学系统,不仅有温度,而且有压力。

这一偶然的发现是由苏塞克斯大学物理和天文学系的Xavier Calmet和Folkert Kuipers教授做出的,并在2021年9月9日发表在《物理评论D》上。Calmet和Kuipers对一个额外的数字感到困惑,这个数字出现在他们运行的关于黑洞熵的量子引力修正的方程式中。在2020年圣诞节对这一奇怪结果的讨论中,他们突然意识到,他们所看到的是一种压力的行为。经过进一步的计算,他们证实了他们令人兴奋的发现,即量子引力可以带来黑洞的压力。苏塞克斯大学的物理学教授泽维尔-卡尔梅说。"我们发现施瓦兹柴尔德黑洞有压力,也有温度,考虑到这是一个完全的惊喜,这更令人激动。我很高兴我们在苏塞克斯大学进行的量子引力研究进一步促进了科学界对黑洞性质的广泛理解。"霍金具有里程碑意义的直觉,即黑洞不是黑色的,而是具有与黑体非常相似的辐射光谱,这使得黑洞成为研究量子力学、重力和热力学之间相互作用的理想实验室。如果你只在广义相对论范围内考虑黑洞,人们可以证明它们的中心有一个奇点,在那里我们所知道的物理学定律必须崩溃。人们希望,当量子场理论被纳入广义相对论时,我们也许能够找到对黑洞的新描述。"我们的工作是朝着这个方向迈出的一步,尽管我们所研究的黑洞所施加的压力很小,但它的存在这一事实开启了多种新的可能性,跨越了天体物理学、粒子物理学和量子物理学的研究。当我们意识到我们方程中的神秘结果是在告诉我们,我们正在研究的黑洞有一个压力,这令人振奋。我们的结果是我们在苏塞克斯大学进行的量子物理学前沿研究的结果,它为黑洞的量子性质带来了新的启示。"





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%



路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

最新评论

返回顶部