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 01 天文学家发现已知最大的彗星在创纪录的距离上活动马里兰大学的天文学家发现Bernardinelli-Bernstein彗星是距离太阳最远的活跃彗星之一，并提供了有关其组成的关键信息。根据马里兰大学天文学家的一项新研究，这颗有史以来发现的最大的彗星变得比以前认为的要活跃得多。  只有另一颗活跃的彗星——即形成了称为彗发的尘埃和蒸汽包层的彗星——在距离太阳更远的地方被观测到；然而，它比Bernardinelli-Bernstein彗星（BB）小得多，它的直径为100公里，比其他所有已知的彗星都要小很多。2021年11月29日发表在《 行星科学杂志》上的这一发现将帮助天文学家确定Bernardinelli-Bernstein彗星的构成，并提供对数十亿年前太阳系形成过程中存在的条件的深入了解。该研究的主要作者、马里兰大学天文学系的研究科学家Tony Farnham说：“这些观察结果将活跃彗星的距离大大推远，超过了我们以前的认知。”彗星通常被称为 “肮脏的雪球”或“盖着雪的泥球”，是太阳系早期留下的灰尘和冰块的集合体。当它们的轨道带着它们接近太阳时，它们必须在达到一定的温度才能开始汽化，这取决于它们含有哪种冰：水、二氧化碳、一氧化碳或其他冷冻化合物。科学家们在6月首次发现了天王星轨道以外的Bernardinelli-Bernstein彗星，使用的是暗能量调查的数据，这是一项在南半球上空进行的国际努力。它捕捉到了彗星明亮的彗核，但没有足够高的分辨率来揭示彗星活跃时形成的灰尘和水汽的包层。当 Farnham听到这一发现时，他立即想知道凌日系外行星调查卫星(TESS)是否已经捕捉到了BB彗星的图像，该卫星每次对天空的一个区域进行28天的观测。他认为TESS的较长曝光时间可以提供更多的细节。Farnham和包括研究教授James Bauer 和副研究科学家Michael Kelley 在内的同事结合了TESS从2018年到2020年收集的数千张BB彗星图像。通过堆叠它们， Farnham能够提高对比度，获得更清晰的彗星视图。但是，由于彗星会移动，他必须对图像进行分层，使彗星BB在每一帧中都能精确对齐。这种技术消除了单个镜头中的任何错误的斑点，同时放大了彗星的图像，这使研究人员能够看到BB周围尘埃的朦胧光芒，证明BB是一个彗星，并且是活跃的。 02 利用新技术 研究人员发现一颗围绕双星运行的新系外行星一组研究人员发现了一颗新的系外行星，它的独特之处在于它围绕着一对恒星运行。这种类型的行星被称为环双星，多年来这种行星一直处于理论论证状态，从没有被发现。由于开普勒太空望远镜和凌日系外行星调查卫星（TESS）等强大的仪器加上巧妙的观察方式设计，环行行星的发现得以实现。到目前为止，天文学家已经探测到14颗环状系外行星。  据研究人员Nader Haghighipour称，发现环状行星要比探测绕单个恒星运行的系外行星困难得多。发现围绕双星运行的系外行星的最佳方法之一是一种叫做过境测光的技术，能够测量当围绕遥远的恒星运行的行星在恒星和观测它的望远镜之间经过时引起的星光减少，并且至少需要三次凌日才能确定行星的轨道路径。当系外行星绕着一对恒星运行时，识别它们更为复杂，因为凌日发生的时间间隔与绕着单颗恒星运行的行星不一样。开普勒特别适合于发现围绕双星运行的系外行星，因为它每次观察天空中的一个区域长达3.5年。然而，TESS并不适合发现围绕双星的系外行星，因为它只对天空的一部分进行了27天的观测。研究人员发明了一种新的技术，利用TESS来发现环状行星。利用新的程序，研究作者可以证明在TESS 27天的观测窗口期间，如果行星显示出两次凌日，在双星中的每颗恒星前面移动一次。利用这一技术，天文学家们检测到了一颗围绕着名为TIC 172900988的双星运行的系外行星。在TESS的光曲线显示出两次过境后，TESS在一个单一的扇形区域内观测到了该双星，其中一次是在同一个会合期间穿越每颗恒星。这个项目让天文学家们展示了使用TESS的数据来探测环行行星是可能的。围绕双星运行的行星的发现证明了这项新技术的有效性和成功。在这个例子中，系外行星从主星前面经过，然后在五天后又从第二颗星的前面经过。双星中的恒星在大小上几乎相同，比太阳大约30%。新发现的行星被称为TIC 172900988b，它的直径与木星差不多，但质量要大几倍。它在不到一年的时间内围绕双星运行。参与该项目的天文学家认为这颗行星非常热，与我们太阳系中的任何东西都有很大的不同。天文学家长期以来一直致力于探测系外行星，并且已经发现了许多。上个月，天文学家在Messier 51发现了一颗候选系外行星。这一发现值得注意的是，它是第一颗在银河系外发现的绕行恒星的系外行星。这颗系外行星是一个大约2800万光年的星系。2021年8月，天文学家宣布发现了一种新型的潜在宜居系外行星。这种新类型的宜居行星被称为"海洋"行星。这种类型的行星完全被海洋所覆盖，具有富含氢气的大气层。项目研究人员认为，"海洋"行星的数量更多，而且比像地球这样的行星更容易观察。天文学家已经确定了多个"海洋"候选行星，它们都比地球大且温暖，有可能支持微生物生命。 03 科学家称将小型望远镜送到土星附近可解开宇宙中的一些最大的谜团目前已有数十台天基望远镜在地球附近运行，并提供了令人难以置信的宇宙图像。但是，想象一下远在外太阳系的望远镜。探索我们的太阳系或窥视遥远宇宙的黑暗的能力将使其成为一个独特的强大科学工具。来罗切斯特理工大学的副教授 Michael Zemcov是一名天体物理学家，研究宇宙结构的形成。自20世纪60年代以来，像他这样的科学家一直在考虑可能通过放置在外太阳系的望远镜来回答的重要科学问题。  那么这样的任务会是什么样子的呢？又能做哪些科学工作呢？  远离地球的小望远镜远离地球的望远镜的科学力量将主要来自于它的位置，而不是它的大小。在外太阳系建立望远镜的计划将把它放在土星轨道以外的某个地方，距离地球大约10亿或更多英里。科学家只需要发送一个非常小的望远镜--其镜头大约有一个小盘子那么大--就可以获得一些真正独特的天体物理学见解。这样一个望远镜的重量可以小于20磅（9公斤），几乎可以搭上任何前往土星或更远地方的任务。尽管与哈勃或詹姆斯-韦伯这样的望远镜相比，这样的仪器在远离太阳亮光的地方运行，可以进行从地球附近的有利位置上难以或完全不可能的测量。不幸的是，对于天文学家来说，获得太阳系的“自拍”是一个挑战。但是，能够从外部的有利位置看到太阳系将揭示出很多信息，特别是关于环绕太阳的尘埃云的形状、分布和组成。多年来，天体物理学家已经能够拍摄和研究银河系其他恒星周围太阳系中的尘埃盘的图像。但是这些恒星非常遥远，而且天文学家对它们的了解也是有限的。利用回望太阳的观测，天文学家可以将这些遥远的尘埃云的形状、特征和组成与地球自身太阳系的详细数据进行比较。这些数据将填补有关太阳尘埃云的知识空白，并使我们有可能了解其他太阳系中尘埃的生产、迁移和破坏历史，而这些尘埃是没有希望亲自前往的。  深度黑暗的太空将望远镜放在远离太阳的地方的另一个好处是缺乏反射光。行星平面上的尘埃盘将太阳的光线反射到地球上。这就形成了一种“雾霾”，比来自其他星系的光亮100到1000倍，遮挡了从地球附近看宇宙的视野。把望远镜送到这个尘埃云的外面，会把它放在一个更黑暗的空间区域，使它更容易测量来自太阳系外的光。一旦到了那里，望远镜可以测量宇宙中各种波长的环境光的亮度。这可以提供关于物质如何凝结成第一批恒星和星系的见解。它还将使研究人员能够通过比较来自所有星系的光的预测值和精确的测量值来测试宇宙的模型。差异可能指向宇宙结构形成模型的问题，也可能指向奇异的新物理学。  进入未知世界最后，增加望远镜与太阳的距离也将使天文学家能够利用一种叫做引力透镜的效应进行独特的科学研究，在这种效应中，一个巨大的天体在经过一个天体时扭曲了光线的路径。引力透镜的一个用途是搜索“流氓行星”--这些行星在被从它们的太阳系中弹出后在星际空间游荡。由于“流氓行星”本身不发光，天体物理学家可以寻找它们对背景恒星光线的影响。为了区分透镜天体的距离和它的质量，需要从远离地球的第二个地点进行观测。2011年，科学家们利用EPOXI任务上的一台相机前往小行星带，发现了一个海王星大小的天体在银河系的恒星中自由漂浮。目前只发现了几颗流氓行星，但天文学家怀疑它们非常普遍，可能掌握着太阳系形成和恒星周围行星普遍存在的线索。但是，外太阳系中的望远镜最有趣的用途也许是有可能将太阳本身的引力场作为一个巨大的透镜。这种测量可能允许天体物理学家实际绘制其他恒星系统中的行星。  即将到来？自从1973年"先锋10号"成为第一个飞越木星轨道的人造物体以来，从地球轨道以外进行的天体物理学研究屈指可数。前往外太阳系的任务是罕见的，但许多科学家团队正在进行研究，以显示一个太阳系外望远镜项目将如何运作，以及从一个项目中可以学到什么。  每隔10年左右，天体物理学和天文学领域的领导人就会聚集在一起，为下一个十年制定目标。这个2020年代的计划定于2021年11月4日发布。在其中，研究人员期望看到关于下一个可能彻底改变天文学的望远镜的讨论。把望远镜带到外太阳系，虽然雄心勃勃，但完全在美国宇航局或其他空间机构的技术能力范围内。研究人员希望在不久后的某一天，在太阳系的黑暗地带执行孤独任务的小型望远镜将为我们提供关于宇宙的难以置信的见解。 04 美国宇航局希望通过树发出的声音帮助我们到达另一个星球美国宇航局近日联合多名艺术家启动了名为“生命之树”（The Tree of Life）的公共艺术/科学项目，致力于设计和制造支持远程空间任务的可持续技术。针对这个项目还专门成立了非营利性质的太空之歌基金会（Space Song Foundation），对这个项目提供维护和支持。   以上图片来自于 Space Song Foundation该项目通过一首歌将地球和外太空连接起来。数字传感器将捕捉到树木环境的变化，而定制的软件将把这些数据点转化为声波频率，传送到小型、遥远的航天器上。反过来，飞船将反过来传回有关其自身运行能力的数据。Space Song Foundation 基金会主席 Julia Christensen 表示：“随着树上的光线、水和温度的变化，歌曲的曲调、音量和实际声音也在变化”。  欧柏林学院工作室艺术项目的主席 Christensen 补充说：“在短期内，我们听到歌曲的转变，因为白天变成了黑夜，因为云彩从树上飘过，因为季节的变化，等等。但从长远来看 -- 几十年或几个世纪 -- 我们将听到全球气候的重大变化和我们星球上的其他变化”。生命之树项目的首个发展目标，旨在设计一个潜在的未来航天器，以到达4.2光年外的比邻星B，它似乎位于潜在生命的所在地。以目前的技术，旅行这一距离估计需要 6300 年，这就是为什么科学家们正在寻找突破技术寿命极限的创新。艺术家正在创造性地帮助他们做到这一点。https://www.spacesong.org/ 05 天文学家：小行星Kamo'oalewa或是古老月球的一块碎片每年四月，一颗被称作 Kamo'oalewa 的小行星都可以被观察到。最近一次，通过亚利桑那州的大型双筒望远镜，天文学家发现了一些有趣的地方。在对小行星岩石表面的光反射展开了一番分析之后，其推测 Kamo'oalewa 可能是一块古老的月球碎片。  （图自：ESA / Hubble）具体说来是，观察发现这颗小行星的光谱，与美国宇航局（NASA）阿波罗任务期间待会的月球岩石的光谱非常吻合。  研究配图 - 1：光曲线与旋转属性基于此，天文学家推测 Kamo'oalewa 可能曾经是月球的一部分，并于周四在《自然通讯-地球与环境》期刊上发表了这份研究报告。  研究配图 - 2：光谱反射研究一作 Benjamin Sharkey 在接受 Gizmodo 采访时称：此前学界有将小行星光谱和现有研究结果进行过匹配，但一直没能得出类似的结果。结果在将目光瞄向月球物质之后，却有了更加惊奇的发现。  研究配图 - 3：与典型近地小行星相比的光谱斜率除了发现 Kamo'oalewa 与月球的观察结果更直接匹配，天文学家还进一步分析了小行星与阿波罗任务期间带回地球的岩石相比的其它特征，比如所处的轨道位置。  研究配图 - 4：Kamo'oalewa 当前的轨道位置研究合著者、亚利桑那大学行星科学家 Renu Malhotra 补充道：“如此‘平凡’的一颗近地小行星，不大可能像 Kamo'oalewa 那样自发地进入准卫星轨道”。  研究配图 - 5：LBT / LDT 光度测量（Lomb-Scargle 周期图）据悉，PanSTARRS 望远镜于 2016 年首次发现了这颗小行星，且命名暗示了 Kamo'oalewa 在地球天空中的旋转可见度。  研究配图 - 6：基于 NASA 红外望远镜设施的数据验证值得一提的是，长达 200 英尺的 Kamo'oalewa，并不处于木星与火星之间的主小行星带。本质上它还是绕着太阳运行，且较科学家发现的其它小行星更接近地球。  每年四月，某些望远镜都可以对 Kamo'oalewa 的旋转状态展开观测。其轨道距离我们大约 900 万英里，而月球绕地轨道的最远处只有 25 万英里左右。最后，Renu Malhotra 正与实验室同僚们一起努力确定这颗小行星的奇妙起源，以揭示它是否、何时、以及如何脱离月球的。 06 科学家解开天体物理学中一个长期存在的谜团：谁在扼杀星系？在阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的帮助下，研究附近宇宙的天文学家刚刚完成了有史以来对星系团中的造星燃料进行的最大的高分辨率调查。不过更重要的是，他们正在解决天体物理学中一个长期存在的谜团：是什么在扼杀星系？这项研究提供了迄今为止最明确的证据，它表明太空中的极端环境对其中的星系产生了严重影响。  据悉，这项叫做VERTICO（全称Virgo Environment Traced in Carbon Monoxide Survey）的研究旨在更好地了解恒星的形成和星系在宇宙中的作用。加拿大国家研究委员会的Plaskett研究员、该项研究的论文第一作者Toby Brown说道：“我们知道星系正在被它们的环境杀死，而且我们想知道为什么。VERTICO比以往更好地揭示了哪些物理过程影响了分子气体以及它们如何决定星系的生与死。”  银河系是大型的恒星集合体，它们的诞生、演变和死亡受到它们在宇宙中的位置以及它们与周围环境的互动方式的影响。尤其是星系团，是宇宙中一些最极端的环境，它们使科学家们对研究星系的演变变得特别有兴趣。室女座星系团拥有数千个星系，是离银河系所在的本星系群最近的大规模星系团。极端的大小和距离使这个星系团很容易被研究，不过它也有其他的特点，这些使它的观察条件成熟。来自麦克马斯特大学的大学教授、VERTICO项目的联合首席调查员Christine Wilson表示：“室女座星系团有点不寻常，因为它有一个相对较大的星系群，它们仍在形成恒星。宇宙中的许多星系团都以红色星系为主，几乎没有气体和恒星形成。”  VERTICO项目对室女座星系团中51个星系的气体库进行了高分辨率的观测并由此揭示了一个极为极端和恶劣的环境。据悉，它恶劣到可以阻止整个星系形成恒星，这一过程被称为星系淬灭。Brown指出：“室女星团是本地宇宙中最极端的区域，充满了百万度的等离子体、极端的星系速度、星系与周围环境之间的剧烈互动，是一个星系退休村，相应地也是一个星系墓地。”另外他还补充称，该项目揭示了气体剥离如何阻碍或关闭宇宙中最重要的物理过程之一：恒星形成。“气体剥离是能够关闭星系中恒星形成的最壮观和最激烈的外部机制之一。当星系在星系团中的热等离子体中快速运动时大量的冷分子气体被从星系中剥离出来，就像气体被一把巨大的宇宙扫帚扫走一样，就会发生气体剥离。VERTICO观测的精致质量使我们能够更好地看到和理解这种机制。”该项目得益于ALMA的Band 6接收器，它提供了高灵敏度和高分辨率并与此同时最大限度地减少了所需的观测时间。这反过来又带来了大量数据的收集，其中可能包含了解决环境如何影响星系以及相应地星系如何死亡等剩余谜团所需的线索。Wilson说道：“多年来，关于星团环境是否以及如何影响星系中的分子气体以及这些环境究竟如何促成它们的死亡一直存在着很多问题。我们仍有工作要做，但我相信VERTICO将使我们能够一劳永逸地回答掉这些问题。” 07 研究：木星大红斑延伸到这颗气体行星中的深度比预期的要更深研究人员在两项研究中报告指出，木星标志性大红斑--一个16000公里宽的暴风雨几个世纪以来一直在这个星球的大气层中汹涌澎湃--延伸到这个气体巨行星中比以前预期还要深的地方。这些发现揭示了对木卫二气象学及其与该行星更深的内部联系的新见解。  在木星的大气层中，大型风暴和旋转风带比比皆是，包括堪称典范的GRS--一个巨大的风暴，其可以将地球整个吞没。然而目前还不清楚这些风暴是局限于该行星大气层的最上层还是延伸到该行星的更深处。Scott Bolton及其同事、Marzia Parisi及其同事分别使用了来自朱诺号航天器的微波和重力测量来描述木星的大气涡旋，其中就包括大红斑。Bolton等人利用朱诺号的微波辐射计(MWR)仪器调查了GRS及其他两个风暴的垂直结构，结果发现它们延伸到了水和氨预计会凝结的高度以下--或者说是行星的云层。这对全球卫星系统来说尤其如此。据研究人员介绍称，这表明在比以前预期的更深的水平上存在着小规模的动态过程如降水和下沉气流，这可能表明木星的内部和深层大气之间存在着联系。Parisi等人则检查了大红斑的重力特征并进一步限制了其深度。在朱诺号飞越大红斑时进行的重力测量中，Parisi等人检测了由风暴引起的行星重力场的波动。他们发现，尽管大红斑深深扎根于大气层中，但它远比为GRS提供动力的周围带状喷流浅，后者延伸得更深。根据研究结果，大红斑的深度不超过500千米，而周围的喷流延伸到接近3000千米的深度。 08 最先进气候模型显示金星不可能有海洋作为太阳系的四颗陆地行星之一，金星是否曾经有海洋目前仍旧是一个未解之谜。尽管美国的一项研究假设金星有海洋，但最近发表在《自然》上的一篇论文对这一假设提出了质疑，尤其是来自法国国家科学研究中心和凡尔赛-圣昆廷-伊夫林大学(UVSQ)的科学家。  该研究小组通过使用最先进的气候模型提出了一个跟美国研究不同的方案。在45亿年前诞生后不久，年轻的金星就被岩浆所覆盖。为了形成海洋，其大气层的温度必须降低到足以让水在几千年的时间里凝结成雨--就像地球上发生的那样。然而，尽管当时的太阳比现在要暗淡30%，但这并不足以将年轻星球的温度降低到可以形成海洋的程度。只有当金星表面被云层遮挡住太阳辐射时这样的温度下降才有可能。然而研究人员的气候模型显示，云层会优先在金星的夜间一侧形成，因为该侧没有接收到阳光，所以云层无法遮挡住表面。相反，云层非但没有起到遮挡作用，反而通过造成温室效应将热量滞留在该星球的稠密大气中以帮助维持高温。  根据这个气候模型，高的表面温度阻止了任何降雨，因此海洋从未能够形成。未来前往金星的太空任务所收集的数据应该能够检验这些理论结果。 09 月球的遗失碎片被发现围绕地球和太阳运行每年四月，在几个星期的时间里，科学家都能通过望远镜观测到一颗近地小行星的微弱光芒。一组天文学家虔诚地捕捉着这一年一度的事件，他们拼凑出一个关于这个小碎片的令人惊讶的启示：它似乎不是任何旧的太空岩石。它看起来像是月球的一块碎片。  这块摩天轮大小的碎片在夏威夷被称为Kamo`oalewa，其月球身份的证据于上周四发表在《自然通讯-地球与环境》杂志上。亚利桑那大学行星科学系的研究生、该论文的主要作者Ben Sharkey在一份声明中说：“我查看了我们能获得的所有近地小行星光谱，但没有任何匹配的。”相反，Sharkey和其他研究人员意识到，这块岩石有一种反射光的模式，与美国宇航局（NASA）阿波罗任务带回来的月球岩石非常密切相关。大双筒望远镜天文台的工作人员和该研究的共同作者Al Conrad在一份声明中说：“这些具有挑战性的观察是由大双筒望远镜的两台8.4米望远镜的巨大采光能力促成的。” 然而这并不是证明Kamo`oalewa的月球起源的唯一证据。这颗“准卫星”--近地小行星的一个子类，同时围绕太阳和地球运行--其以一种不寻常的倾斜度围绕我们的星球运行，这就是为什么它每年只在夜空中出现一次。亚利桑那大学行星科学教授Renu Malhotra在一份声明中说：“一颗普通的近地小行星不太可能自发地进入像Kamo`oalewa这样的准卫星轨道。”她指出，该碎片不会在这个特定的轨道上停留很长时间。据估计，它是在500年前到达目前的位置的，Malhotra认为它的轨道将在大约300年内改变。然而，即使有如此强大的机器和详细的轨道分析，研究小组还是经过了长时间的分析来揭开Kamo`oalewa的秘密。由于这个昏暗的球体不经常出现，他们不得不在几年的时间里构建他们的数据集，以描绘出这个地外天体的全貌--并找到足够的证据来确认它的月球起源。亚利桑那大学月球和行星实验室的研究报告共同作者Vishnu Reddy在一份声明中说：“我们一直在怀疑自己。”该项目于2016年开始，运行了几年，但在2020年，由于COVID-19的限制，该团队错过了小行星的出现窗口。现在，在2021年，他们终于对收集到的信息量感到满意，宣布了Kamo`oalewa的独特过去。Sharkey说：“今年春天，我们得到了非常需要的后续观察，然后说，‘哇，这是真的。与其他想法相比，用月球更容易解释’。”由于这是第一颗表明具有月球特性的近地小行星，目前还不清楚这颗太空石是否是一个异常现象，或者是否有其他月球碎片潜伏在太阳系中等待被发现。https://www.nature.com/articles/s43247-021-00303-7 10 科学家可能已经发现了地球水的意外宇宙起50亿年前，宇宙是没有地球的。这种状态一直持续到大量的小行星砸在一起并压缩成一个巨大的岩石球体。但这又提出了一个问题：地球的表面有70%是水，那么液体是从哪里来的？  一个长期存在的理论是，一类富含水的小行星--被称为碳质或C型小行星--可能在地球诞生期间砸向地球并带来了水。但有一个警告，C型小行星可能只是故事的一半。这些小行星的水成分跟我们在地球上发现的H2O略有不同。它有更多的氘，这是一个更重的氢的版本。但如果地球上所有的水都来自这些小行星，它的构成就会相似。一批国际科学家可能已经解决了这个难题。研究人员认为，如果太阳的太阳风--带电的氢离子和氦离子的周期性抛射--跟小行星甚至小行星尘埃接触，那么风中的氢离子则会跟岩石颗粒中的氧原子发生作用从而产生H2O。在仔细研究了日本航天局的隼鸟号太空探测器在2010年带回的小行星Itokawa的样本后，研究小组确认太阳可能是地球膨胀性水含量的一个促成因素。他们周一在《Nature Astronomy》上发表了一篇关于他们发现的论文。  论文的主要作者、格拉斯哥大学地理和地球科学学院的Luke Daly在一份声明中说道：“被太阳风冲击并在数十亿年前被卷入形成中的地球的细粒尘埃可能是这个星球缺失的水库的来源。”地球上的水的编年史可能超出了太空小行星撞向陆地并带来水的范围。这一点可能伴随着一个悬浮在太空中的水厂，因为太阳风轻轻拂过降落在我们星球上的灰尘颗粒。单纯由小行星引起的氘重水和来自太阳风和尘埃粒子相互作用的氢重水的结合可以更好地说明了在地球上发现的水的化学构成。“我们计算出，约50:50的富含水的尘埃和小行星的混合体将跟地球水的同位素组成完美匹配，”研究团队在其论文的最新解释中写道。为了得出这些结论，研究人员使用了一种叫做原子探针层析成像(APT)的方法对近地小行星Itokawa的样本进行了研究。他们想看看这颗小行星是否受到从太阳风中产生水所需的特定类型的空间天气的影响。作为工程师和物理学家使用的尖端工具，APT帮助科学家了解各种材料的化学成分。通过这种技术，一些东西可以被放在一个房间里并被逐个原子地解构。在物品被完全解构后，计算机以数字方式重新组装该物体的模型。然而这一次，该结构被映射出精确的原子分布。为了证明太阳风促成了地球上水的产生，研究小组将需要在Itokawa样本上检测到氢氧化物--风-粒子化学反应的副产品--及可能的水。他们发现了这两者。  研究论文共同作者、科廷大学地球和行星科学学院的约翰-科廷杰出教授Phil Bland在一份声明中说道：“原子探针层析成像让我们对Itokawa上尘埃颗粒表面的前50纳米左右的内部进行了难以置信的详细观察，它以18个月的周期围绕太阳运行。它让我们看到，这块空间风化的边缘碎片含有足够的水，如果我们按比例增加，每立方米的岩石将达到约20升。”并且有趣的是，可能受到水输送系统影响的不仅仅是地球。来自夏威夷大学马诺亚分校的Hope Ishii在一份声明中指出：“我们认为可以合理地假设，在Itokawa上产生水的相同空间风化过程将在某种程度上发生在许多没有空气的世界上，如月球或小行星灶神星。”另外他还补充称：“这可能意味着太空探险家很可能能直接从行星表面的尘埃中处理新鲜的水供应。由于我们的足迹遍布地球之外，所以当想到形成行星的过程可能有助于支持人类的生活真的是一件令人激动的事情。” 11 新的超级计算机模拟为“失踪的行星”之谜提供线索形成行星是对年轻恒星周围的气体和尘埃盘中观察到的环和间隙的一种可能解释。但是这一理论难以解释为什么很少发现与环相关的行星。新的超级计算机模拟显示，在形成一个环之后，行星可以转移迁徙并留下这个环。这不仅支持了行星环形成的理论，而且模拟显示，一个迁移的行星可以产生各种与在星盘中实际观察到的相匹配的模式。  由ALMA观测到的原行星盘（左），以及由ATRUI II模拟得到的行星迁移期间的原行星盘（右）。模拟中的虚线代表行星的轨道，灰色区域表示模拟的计算域没有覆盖的区域。年轻的恒星被气体和尘埃的原行星盘所包围。世界上最强大的射电望远镜阵列之一，ALMA（阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列）已经在这些原行星盘中观察到了密度较大和密度较小的环和间隙的各种模式。行星盘中形成的行星的引力效应是解释这些结构的一个理论，但是寻找环附近的行星的后续观测基本上没有成功。在这项研究中，来自日本茨城大学、工学院大学和东北大学的一个团队使用世界上最强大的天文学专用超级计算机，即日本国家天文台的ATRUI II来模拟一个行星远离其最初形成地点的情况。他们的结果显示，在低粘度盘中，在行星初始位置形成的环不会随着行星的向内迁移而移动。该小组确定了三个不同的阶段。在第一阶段，初始环在行星向内移动时保持完整。在第二阶段，初始环开始变形，第二个环开始在行星的新位置形成。在第三阶段，最初的环消失了，只剩下后一个环。  ATERUI II在这些模拟中发现的环的形成和变形的三个阶段（顶部）与ALMA观测到的真实例子（底部）的比较。模拟中的虚线代表行星的轨道，灰色区域表示模拟的计算域没有覆盖的区域。在上排，模拟的原行星盘从左到右显示了行星迁移开始时（第一阶段）、行星迁移中（第二阶段）和行星迁移结束时（第三阶段）的情况。研究结果有助于解释为什么很少在外环附近观察到行星，而且模拟中确定的三个阶段与在实际环中观察到的模式很吻合。来自下一代望远镜的更高分辨率的观测，将能够更好地搜索靠近中心恒星的行星，将有助于确定这些模拟与现实的匹配程度。 12 黑洞也会“发脾气”：科学家们捕捉到“超高速喷流”的伽马射线一组科学家宣布，他们首次探测到了来自一种被称为“超高速喷流 ”的现象的伽马射线。科学家们相信，这些喷流在调节黑洞本身及其宿主星系的增长方面发挥着重要作用。  研究人员利用美国宇航局（NASA）费米伽玛射线太空望远镜上的大面积望远镜收集的数据，以及结合了太弱而无法单独观测的信号的堆叠技术，在几个附近的星系中检测到了来自“超高速喷流 ”的伽马射线。这个团队，包括来自芝加哥大学、克莱姆森大学、查尔斯顿学院和其他许多人的科学家，于2021年11月10日在《天体物理学杂志》上发表了这些结果。他们表示，这些结果应该有助于了解在我们自己的银河系形成和成长过程中发生了什么。“我们的伽马射线观测显示了超大质量黑洞如何将大量的能量转移到它们的宿主星系，”克莱姆森大学的博士后研究员、该研究的负责人Chris Karwin说。“尽管这些风很难探测到，但人们认为它们在大质量黑洞和宿主星系本身的成长过程中起着重要作用。”类似海啸的风每个星系的中心都有一个超大质量的黑洞。有些是休眠状态。其他的则被称为活跃星系核，它们是活跃的，这意味着它们吸纳并"吃掉"周围的物质。但与流行的假设相反，黑洞并不是真的吞噬它们附近的一切。克莱姆森大学副教授Marco Ajello说：“黑洞就像强大的吸尘器，它们会喷出一些靠近它们的污物，而不是吸走所有东西。”他是这项研究的共同负责人。“这些喷射物，即类似海啸的风，是由高度电离的气体组成的。”当这些气体与存在于恒星系统之间的物质相互作用时，会产生强大的冲击波。Karwin解释说，通过这种方式，黑洞将大量的能量转移到它们的宿主星系。他说：“这些超快的外流就像一个活塞，实际上将被称为宇宙射线的带电粒子加速到接近光速的水平。”这些宇宙射线继续与宿主星系中的粒子碰撞，最终产生科学家们探测到的伽马射线。“这种伽马射线发射编码了大量的信息，”芝加哥大学的研究生、该论文的共同作者Rebecca Diesing说：“这包括它是如何进化的，它是如何加速宇宙射线的，以及它是如何与宿主星系中的物质互动的。”与芝加哥大学天文学和天体物理学系的副教授Damiano Caprioli合作，Diesing开发了最先进的计算建模技术来计算粒子如何在天体物理环境中被加速，特别是在风产生的强大冲击波处，以及这种能量非常高的粒子如何发射伽马射线。这些信息加在一起，有助于理解这些超高速喷流是如何演变的。这些超高速喷流以多种方式影响它们周围的星系。例如，科学家们认为这些超高速喷流向星系注入了能量，这些能量分解了气体云，否则这些气体云可能会形成恒星并为超大质量黑洞提供能量。Diesing说：“这成为一个自我调节的过程，它在物理上将超大质量黑洞与它们的宿主星系联系起来，使它们一起成长。”Ajello说：“星系中心的黑洞和星系本身有一个机制，使其质量共同增长--这就是这个机制。” 13 宇宙学发现的新纪元：NASA罗曼望远镜将揭开暗能量和暗物质的秘密一个科学家小组预测了南希·格雷斯·罗曼太空望远镜的高纬度广域调查对宇宙学中关键问题的科学影响。这个观测项目将包括成像和光谱，前者揭示了像遥远的星系这样的天体的位置、形状、大小和颜色，后者则是测量来自这些天体的不同波长的光的强度，跨越宇宙的同一巨大范围。科学家们将能够利用这个丰富的数据集，利用各种交叉检查技术的力量，这有望对宇宙学中一些最棘手的问题进行前所未有的观察。  当它在2027年开始工作时，罗曼太空望远镜将产生使用现有望远镜无法实现的结果。它的影响将通过与其他新设施（如与薇拉·库珀·鲁宾天文台合作）而得到进一步加强。薇拉·库珀·鲁宾天文台（Vera C. Rubin）是一个全新的宽视场望远镜，目前正在智利Cerro Pachón山顶建造。鲁宾天文台计划于2024年开始全面运行，其计划中的10年调查将延伸至罗曼的五年主要任务。“通过预测罗曼的科学回报，我们希望帮助科学界制定观察宇宙的最佳策略，”亚利桑那大学的副教授Tim Eifler说。“我们急切地等待着任务将发回的图像和数据，以帮助我们更好地了解宇宙中一些最大的谜团。”该团队的结果在Eifler领导的两篇论文中进行了描述，并发表在10月版的《皇家天文学会月报》上。这项研究是更广泛的世界顶级科学家团队努力的一部分，他们准备分析罗曼的宇宙学数据。Eifler说："我们的研究之所以能够进行，是因为所有的专业知识，从理论家到观察员，都存在于这个更大的团队中。  罗曼太空望远镜任务的多面性归功于它在一个巨大的视野中结合了成像和光谱学，这使得两个主要的宇宙学技术得以实现：星系集群和弱引力透镜。第一项技术测量数以亿计的微弱星系的确切位置。弱透镜测量星系的图像是如何被介入物质的引力所扭曲的。凭借其宽广、深邃的视野，罗曼将使科学家们能够研究宇宙的结构和演变，并以前所未有的方式探索宇宙加速的概念。了解宇宙如何演化到现在的状态，将提供关于什么在加速宇宙膨胀的线索。除了弱透镜和星系集群，罗曼还将通过多种方式研究这一奥秘，包括勘察天空中一种被称为Ia型超新星的特殊类型的爆炸星。这项任务还将通过测量星系团的质量和红移来探测宇宙加速，星系团是宇宙中最大的结构。这些结构的数量和大小取决于宇宙膨胀的速度如何变化。日本名古屋大学副教授、这些论文的共同作者Hironao Miyatake说：“使用几种不同的方法来研究宇宙加速背后的原因将帮助天文学家大大减少困扰着膨胀测量的不确定性。每种方法都会对其他方法进行交叉检查，这是罗曼能够提供极其精确的结果的原因之一。”结合如此多的观测方法，将使天文学家也能调查更多的谜团，包括确定暗物质的数量--只有通过其引力效应才能检测到的不可见物质--以及追踪早期宇宙中形成大质量星系种子的黑洞的成长。亚利桑那大学助理教授、论文的共同作者Elisabeth Krause说：“罗曼是专门为解决宇宙加速等谜题而设计的，但它对宇宙的巨大视野将揭示出一个数据宝库，可能也有助于解释其他谜题。这项任务甚至可以帮助回答还没有人想到要问的问题。”罗曼并不是唯一一个旨在探测宇宙加速的观测站。在一篇论文中，研究小组探讨了罗曼将如何与另一个望远镜携手合作：鲁宾天文台。鲁宾天文台以美国天文学家薇拉·库珀·鲁宾命名，鲁宾表明星系主要由暗物质构成，鲁宾天文台将利用其8.4米（27.4英尺）的主镜对天空进行真正巨大的调查，在10年内覆盖大约44%的天空。Eifler说：“就波长而言，罗曼的观测将从鲁宾的观测结束时开始。罗曼计划观察较小的天空区域，但是它将看到更深的地方，并产生更清晰的图片，因为它将位于地球的大气层之上。”目前罗曼的高纬度广域调查的观测策略将能够在大约一年的时间里观测大约5%的天空。然而，该团队说明了改变调查的设计如何能够产生引人注目的结果。例如，该调查可以被扩展，以覆盖更多的鲁宾将观察的相同区域。或者，它可以使用一个单一的广泛的过滤器来观察星系，而不是用四个独立的过滤器来成像，这样可以更快地进行观察，同时仍然保持调查的深度。Krause表示：“考虑到我们将从合并两台望远镜的观测中获得的好处是令人兴奋的。罗曼将从鲁宾更大的观测场中获益，而鲁宾将从罗曼更好的图像质量中获得一些更深的观测，从而获得巨大的收益。这些任务将大大增强彼此的实力。”南希·格雷斯·罗曼太空望远镜由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心管理，美国宇航局喷气推进实验室和位于南加州的加州理工学院/IPAC，位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所，以及由各研究机构的科学家组成的科学团队参与其中。主要的工业伙伴是位于科罗拉多州博尔德的波尔航空航天和技术公司；位于佛罗里达州墨尔本的L3Harris技术公司；以及位于加利福尼亚州千橡树市的Teledyne科学和成像公司。 14 天文学家首次通过观察其如何影响附近恒星的运动而发现银河系外的黑洞天文学家开发了一种新的方法来发现潜伏在深空中的巨大的、看不见的“怪兽”黑洞。通过观察黑洞如何影响附近恒星的运动，天文学家首次发现了一个小黑洞。黑洞的引力非常强大，甚至连光都无法逃脱，这意味着它们基本上是太空中的黑暗空洞，用传统的光学仪器是无法发现它们的。  科学家们通过寻找黑洞对其环境和其他附近天体影响的证据来寻找黑洞。这可能是它们吞噬物质时发出的光芒，或者是黑洞与大质量中子星碰撞时在宇宙中激起的引力波。不过大多数较小的黑洞并没有产生光芒或碰撞，所以天文学家需要寻找不太明显的指标，以证明在一个遥远的恒星系统中存在黑洞。德国哥廷根大学的Stefan Dreizler在一份声明中解释说：“当它们与一颗恒星形成一个系统时，它们会以一种微妙但可探测的方式影响其运动，因此我们可以用复杂的仪器找到它们。”Dreizler是一个国际团队的成员，该团队利用欧洲南方天文台在智利的甚大望远镜，在大麦哲伦星系的NGC 1850星团中发现了一个黑洞，该星团位于约16万光年之外。这被认为是第一次通过注意到黑洞对附近恒星的影响而发现我们银河系以外的黑洞。 15 NASA发布Davinci任务预览视频：看探测器如何在金星降落金星是所有的风向标。随着三个主要金星任务的发展，这颗地狱般的星球将受到前所未有的审视和研究。本周，NASA公布了其Davinci任务的视频预览，其中包括一个探测器，它将以戏剧性的方式坠落到这颗星球炽热的表面。  该任务的名称跟意大利文艺复兴时期三杰之一的达芬奇(da Vinci)有关。它还巧妙地代表了金星深层大气的惰性气体、化学和成像调查。下面这个作为任务概述的视频展示了一些有趣的动画和一些受达芬奇启发的图形。该任务将以飞越金星云顶为特色，但其最令人期待的时刻之一是释放一个前往该星球表面的探测器。 16 超敏感的深场无线电图像揭示了早期宇宙中成千上万的造星星系一个国际天文学家小组利用国际低频阵列射电望远镜(LOFAR)发表了迄今为止在低无线电频率下拍摄的最敏感的宇宙图像。通过反复观测相同的天空区域，并将数据合并成一张曝光时间很长的图像，该小组在宇宙最遥远的地方的数万个星系中检测到了作为超新星爆炸的恒星发出的微弱的无线电光芒。科学杂志《天文学与天体物理学》的一个特刊专门刊登了14篇研究论文，描述了这些图像和首批科学成果。  宇宙恒星的形成领导这次深度调查的英国爱丁堡大学银河系外天体物理学教授Philip Best解释说：“当我们用射电望远镜观察天空时，我们看到的最亮的天体是由星系中心的巨大黑洞产生的。然而，我们的图像是如此之深，其中的大多数天体是像我们自己的银河系一样的星系，它们发出微弱的无线电波，追踪它们正在进行的恒星形成。”“LOFAR的高灵敏度和我们的调查所覆盖的广阔天空--大约是满月的300倍--相结合，使我们能够探测到数以万计的像银河系一样的星系，远在遥远的宇宙中。来自这些星系的光线经过数十亿年的旅行才到达地球；这意味着我们看到的是数十亿年前的星系，那时它们正在形成大部分的恒星。”INAF Bologna （意大利）的Isabella Prandoni补充说：“恒星的形成通常被尘埃所笼罩，当我们用光学望远镜观察时，它掩盖了我们的视野。但是无线电波可以穿透尘埃，所以通过LOFAR，我们可以获得其星体形成的完整图像。深入的LOFAR图像使得一个星系的无线电发射和它形成恒星的速度之间有了新的关系，并且对年轻宇宙中正在形成的新恒星的数量有了更精确的测量。”这套杰出的数据集促成了一系列额外的科学研究，从大质量黑洞产生的壮观的射电射流的性质，到巨大的星系团的碰撞产生的射电射流。它也带来了意想不到的结果。例如，通过比较重复的观测结果，研究人员搜索了射电亮度变化的天体。这导致了对红矮星CR Draconis的探测。莱顿大学和ASTRON（荷兰）的Joe Callingham指出：“CR Draconis显示出与来自木星的射电发射非常相似的爆发，可能是由该恒星与以前未知的行星的相互作用驱动的，或者是因为该恒星正在极快地旋转。”巨大的计算挑战LOFAR并不直接产生天空的地图；相反，来自7万多根天线的信号必须被结合起来。为了制作这些深层图片，超过4PB的原始数据--相当于大约一百万张DVD--被拍摄和处理。"来自巴黎天文台、PSL大学（法国）的Cyril Tasse说：“我们宇宙的深层无线电图像被分散地隐藏起来，深藏在LOFAR所观测到的大量数据中。最近的数学进步使我们有可能利用大型计算机集群来提取这些数据。” 17 NASA谈阿特米斯登月任务的未来美国宇航局一直在努力推动建造新的航天器并计划执行任务，自阿波罗时代以来将人类再次送上月球表面。本周，美国宇航局提供了拜登总统上任以来第一个重要的阿特米斯任务进展，其中谈到了任务所面临的挑战和取得的进展，并重申了长期探索月球和将宇航员送往火星的承诺。  美国宇航局局长比尔·纳尔逊主持了谈话。他为早期的阿特米斯任务制定了一条道路，为最终将宇航员送上月球表面铺平道路。纳尔逊花时间说，航天局对最近的决定感到高兴，即支持选择SpaceX公司开发和演示现代登陆器航天器，将宇航员送上月球。美国国家航空航天局的选择曾受到质疑，使其与SpaceX公司之间的谈判中止。纳尔逊说，NASA和SpaceX已经恢复了对话，他们很高兴能重新开始工作。但由于诉讼和其他因素，在阿特米斯计划下将人类送回月球的时间表已经改变。美国宇航局认为，Artemis计划下的首次人类登陆不会早于2025年。然而，在这一表面任务发生之前，NASA及其合作伙伴有大量的工作要做。在将人类送回月球表面之前，美国宇航局及其合作伙伴正专注于阿特米斯一号无人驾驶试飞和阿特米斯二号载人试飞，后者将看到宇航员绕月飞行。谈话中还涉及将用于阿特米斯任务的猎户座飞船的开发成本细节。从2021财年到预计不晚于2024年5月进行的首次载人试飞，开发成本目前为93亿美元。  除了这两项任务外，美国宇航局还在展望未来与SpaceX公司进行的无人月球登陆器任务，这些任务将在Artemis III载人月球登陆之前进行。除了因试图推翻选择SpaceX进行月球着陆器项目的诉讼而导致的延误外，纳尔逊还提到了因开发挑战而导致的延误。他还指责缺乏足够的资金用于HLS着陆系统竞标和应对大流行病，使得在2024年前将人类送回月球的目标无法实现。美国宇航局计划在未来至少进行十次登月，并要求从2023年的预算开始，增加对未来登陆器竞争的资金。这些资金是否会被分配还有待观察。此外，NASA正在许多方面努力为阿特米斯任务做准备，包括向各行业发出信息请求，以最大限度地提高空间发射系统企业的效率。它还寻求行业合作伙伴，为Artemis任务和国际空间站建造新的宇航服并提供太空行走服务。  美国宇航局明确表示，这次更新并不影响以后的阿特米斯任务时间表和月球表面的计划。然而，它仍然计划Gateway的开发和其他预计在十年后启动的活动。Gateway是一个月球前哨，它将围绕月球运行，为月球和其他地方的长期探索提供基础设施。美国宇航局此前曾计划在明年初发射阿特米斯一号。上个月，该太空舱被安装在SLS火箭上，因为NASA为该发射做准备。9月，美国宇航局选择了阿特米斯漫游者的月球着陆地点。 18 哈勃太空望远镜团队修复并重新启用“宇宙起源”光谱仪哈勃太空望远镜团队于11月28日星期日恢复了“宇宙起源”光谱仪的运作，使望远镜进一步走向全面科学运作，这意味着哈勃的四个活动仪器中的三个现在又开始收集科学数据了。该团队还继续致力于开发和测试仪器软件的变化，这将使他们即使在未来遇到几个丢失的同步信息也能进行科学操作。  这些改变将首先影响宇宙起源光谱仪，一旦完成并在几周内进行测试，哈勃的其他仪器也将得到类似的改变。自11月1日开始监测以来，该小组没有发现进一步的同步信息问题。  这是一张哈勃太空望远镜的剖面图，上面标明了各个部件。前面的外壳容纳了望远镜的光学组件。在望远镜的中间是反作用力轮和容纳天文台的控制电子装置的托架。后面的罩子里是科学仪器、陀螺仪和星体追踪器。这些仪器被放置在容器中，使它们易于拆卸和更换。宇宙起源光谱仪专门关注紫外线（UV），是有史以来最敏感的紫外线光谱仪，使哈勃在紫外线光谱中的灵敏度提高了至少10倍，在观察极其暗淡的物体时，灵敏度可提高70倍。它最擅长观察光点，如恒星和类星体。2009年SM4期间安装的宇宙起源光谱仪（COS）扩大了哈勃的光谱能力。该仪器提供了独特的能力，将望远镜带入令人兴奋的新发现空间。COS研究宇宙的大尺度结构以及星系、恒星和行星是如何形成和演化的，它可以帮助确定生命所需的元素，如碳和铁，是如何首先形成的。作为一个光谱仪，COS不制作图像，而是进行光谱分析，这是一 |
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