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 01 天文学家在银河系卫星星系中心发现奇怪的巨大黑洞德克萨斯大学奥斯汀分校麦克唐纳天文台的天文学家在银河系一个矮小卫星星系中心发现了一个异常巨大黑洞，该星系被称为狮子座I，其质量几乎与我们自己银河系中心的黑洞一样大，这一发现可能重新定义我们对所有星系如何演变的理解。这项工作发表在最近一期的《天体物理学杂志》上。研究小组决定研究狮子座I，因为它具有特殊性。与大多数围绕银河系运行的矮星系不同，狮子座I并不包含很多暗物质。研究人员测量了狮子座I的暗物质轮廓，他们通过测量其对恒星的引力来做到这一点。恒星运动的速度越快，它们的轨道上所包围的暗物质就越多。研究小组想知道暗物质的密度是否向星系的中心增加。他们还想知道他们的剖面测量结果是否与之前使用老式望远镜数据结合计算机模型所做的测量结果一致。  为了进行观测，他们在麦克唐纳天文台的2.7米哈伦-J-史密斯望远镜上使用了一种名为VIRUS-W的独特仪器。当该小组将他们改进后的数据和复杂的模型输入德克萨斯高级计算中心的超级计算机时，他们得到了一个惊人的结果，他们发现狮子座I中心存在一个超级黑洞，堪比银河系中心黑洞规模，他们因此认为形成超级黑洞不需要大量的暗物质。一个非常小的星系有可能拥有与银河系中心黑洞质量差不多的黑洞，这一结果是史无前例的。研究人员表示，由于更好的数据和超级计算机模拟的结合，这一结果与过去对狮子座I的研究有所不同。在以前的研究中，该星系的中央密集区域大多没有被探索过，这些研究集中于单个恒星的速度。现在这一发现可能会动摇天文学家对星系演化的理解，因为目前科学界对于矮球星系的这种黑洞没有任何解释。 02 NASA在最新视频展示令人惊叹的哈勃星云图像多年来，哈勃太空望远镜已经拍摄了数百张关于我们宇宙中不同种类的不可思议的星云的图像。星云是太空中巨大的灰尘和气体云。有不同类型的星云，从恒星在引力压力下诞生的地方到垂死的恒星抛出的膨胀的气体残余物。  哈勃高级项目科学家Jennifer Wiseman博士带领我们参观了宇宙中一些最令人难以置信的星云。 03 行星科学家发现火星上的阿拉伯台地曾有水存在作为北亚利桑那大学和约翰霍普金斯大学合作团队的一员，博士生 Ari Koeppel 最近发现，火星上一个名为阿拉伯台地（Arabia Terra）的地区曾经存在水。阿拉伯台地（Arabia Terra 拉丁语）1879 年以意大利天文学家乔瓦尼-希亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli）命名，是火星北部的大片干燥地区，大部分位于阿拉伯方格区内，但有一小部分在阿基达利亚海区。   它有密集的坑穴，并且被严重的侵蚀。这个饱受摧残的地区显然有古老的岁月，阿拉伯台地是这颗行星上最古老的地区之一。它的长边涵盖达4,500 km（2,800 mi），中心大约在19.79°N，30°E，它的东南区比西北区高了约4 km（13,000英尺）。这些岩石层以及它们是如何形成的，是 Koeppel 和他的导师，北大天文学和行星科学系的副教授 Christopher Edwards，以及 Andrew Annex、Kevin Lewis 和约翰霍普金斯大学的本科生 Gabriel Carrillo 的研究重点。他们的研究题为《火星上转瞬即逝的水的脆弱记录》，由 NASA 火星数据分析计划资助，最近发表在《地质学》杂志上。Koeppel 表示：“我们特别感兴趣的是利用火星表面的岩石来更好地了解 30 到 40 亿年前的环境，以及是否可能存在适合火星表面生命的气候条件。我们对是否有稳定的水，有多长时间可能有稳定的水，大气可能是什么样的，以及表面的温度可能是什么样的感兴趣”。为了更好地了解产生岩层的原因，科学家们关注热惯性，它定义了一种材料改变温度的能力。颗粒小而松散的沙子会迅速获得和失去热量，而坚固的巨石则会在天黑后长时间保持温暖。通过观察表面温度，他们能够确定他们研究区域内岩石的物理特性。他们可以知道，当一个材料看起来是固体的时候，它是否是松散的并被侵蚀掉了。   为了完成这项研究，Koeppel 使用了轨道卫星上的遥感仪器。Koeppel说：“就像地球上的地质学家一样，我们观察岩石，试图讲述过去环境的故事。在火星上，我们的局限性更大一些。我们不能只是去一个岩石露头收集样本--我们相当依赖卫星数据。因此，有几颗卫星在火星上运行，每颗卫星上都有一系列的仪器。每个仪器都发挥着自己的作用，帮助我们描述表面上的岩石”。 04 2021年的最后一次日全食：在哪里可以看到它以及如何观看直播2021年12月4日（周六），南半球的一些人将有机会观看到日全食或日偏食。日食发生时，月球在太阳和地球之间移动，在地球上投下阴影，在一些地区完全或部分地阻挡了太阳的光线。要发生日全食，太阳、月亮和地球必须在一条直线上。当日全食出现时，天空变得非常黑暗，犹如黎明或黄昏。如果天气允许，日全食路径上的人们可以看到太阳的日冕，即外层大气，否则通常被太阳的亮面所遮挡。  唯一可以看到这次日全食的地方是南极洲。在一些地方，虽然观众无法看到日全食，但他们会观测到日偏食。这发生在太阳、月亮和地球不完全排成一列的时候。太阳将只在其部分表面出现黑影。圣赫勒拿岛、纳米比亚、莱索托、南非、南乔治亚岛和南桑威奇群岛、克罗泽群岛、马尔维纳斯群岛、智利、新西兰和澳大利亚部分地区的观众将在12月4日看到日偏食。在其中许多地方，日食将在日出或日落之前、期间和之后发生。这意味着观众需要在日出或日落时分在地平线上获得清晰的视野才能看到日食。要想看到这次日食发生的确切地点的更多细节，以及更深入的科学信息，请使用此图片：  日食路径（图自：NASA / A.T. Sinclair）  直播如果天气允许，从南极洲的联合冰川观看日全食的情况将在YouTube和nasa.gov/live上进行直播。该直播是由JM Pasachoff南极探险队的Theo Boris和Christian Lockwood提供。直播于美国东部时间12月4日凌晨1点30分开始。日全食开始于美国东部时间凌晨2点44分。直播将于美国东部时间凌晨3点37分结束。如何安全地观看日全食或日偏食直视太阳是不安全的，即使太阳被部分或大部分遮挡。当观看日偏食时，如果人们想面对太阳，必须在整个日食过程中佩戴太阳观测或日食眼镜。观日眼镜或日食眼镜不是普通的太阳镜；普通的太阳镜对于观看太阳是不安全的。如果人们没有观日眼镜或日食眼镜，可以使用另一种间接方法，如针孔投影仪。针孔投影仪不应该被用来直视太阳，而是用来将阳光投射到一个表面。请阅读创建针孔观测器的方法指南。2023年10月，一次日环食将穿过北美。然后，仅仅6个月后，在2024年4月，日全食将穿过该大陆。这些活动为美国人民提供了一个独特的机会来体验日食。直播地址https://www.youtube.com/watch?v=21X5lGlDOfghttps://www.nasa.gov/nasalivehttps://www.timeanddate.com/eclipse/solar/2021-december-4 05 玉兔二号月球车将近距离观察立方体形状的“神秘屋”物体在 2019 年初以来，玉兔二号就一直在月球背面展开积极的探索。作为嫦娥四号任务期间投送的月球着陆器的一部分，它现在已将目光瞄向了远处发现的一个奇怪的立方体形状的物体上。周五的时候，为 SpaceNews 与 Space.com 报道中国太空计划的 Andrew Jones 记者，在一系列推文中介绍了有关这个“神秘屋”物体的新探索任务。  正如 2019 年的时候，玉兔二号曾在陨坑内发现了一种“凝胶状”的物质那样，你无需对本次任务感到太过兴奋，因为后续调查发现那种物质就是玻璃状的岩石。  对于斯坦利·库布里克执导的《2001：太空漫游》这部影片的粉丝们来说，那些曾经在地球上风靡一时的金属方尖碑，也并没有在太空中穿梭。  随着月球车的抵近，物体的真实面目也将变得愈加清晰。目前最有可能的一种猜测，就是月球的这部分布满了撞击坑，且周边散落着相当多的大块碎片。  据悉，嫦娥四号任务意味着对于月球背面的一次深入探索，且玉兔二号月球车有望帮助科学家们深入了解那里地表下方的地质状况。  需要指出的是，目前玉兔二号已在月面上行驶了 840 米（2756 英尺）。但由于它主要依赖于太阳能驱动，所以会定期转入休眠状态，然后在重见天日时继续开展相关工作。 06 国际空间站不得不进行轨道修正 以躲避迎面而来的太空垃圾国际空间站周五早些时候进行了一次机动，以避免与美国火箭的一块碎片相撞。国际空间站的轨道是利用进步MS-19货运飞船的推进器调整的，该飞船与轨道上的实验室对接。  国际空间站的轨道高度下降了310米，以提供足够的空间来避免1994年发射的老式飞马座火箭的碎片。俄罗斯航天局周五发推文说：“已经进行了国际空间站轨道高度的修正，以避免‘空间碎片’。为此，使用了进步号MS18飞船的发动机。在160.9秒内，该站的轨道高度下降了310米。”  这次演习发生在美国宇航局（NASA）宇航员在国际空间站外完成太空行走以更换一个有问题的天线后仅一天。此前，由于轨道碎片的威胁，这项任务被推迟了。地球周围的空间正变得越来越拥挤，充满了卫星、用过的火箭部件和人类留下的其他材料。据NASA称，目前有超过27000件太空垃圾被美国国防部的全球太空监视网络（SSN）传感器追踪，以避免发生碰撞。俄罗斯在11月中旬进行的一次反卫星导弹试验似乎使情况变得更糟。这次试验在地球的轨道上增加了1500多件太空垃圾。 07 科学家测量340光年外另一个“太阳系”的行星的大气层一个国际科学家团队利用位于智利的双子座天文台望远镜，首次直接测量了大约340光年外的另一个“太阳系”中的一颗行星的大气中的水和一氧化碳的含量。该小组由亚利桑那州立大学地球和太空探索学院的副教授Michael Line领导，其结果于10月27日发表在《自然》杂志上。  在我们的太阳系之外有成千上万的已知行星（称为系外行星）。科学家们利用太空望远镜和地面望远镜来研究这些系外行星是如何形成的，以及它们与我们太阳系的行星有什么不同。在这项研究中，Line和他的团队专注于行星"WASP-77Ab"，这是一种被称为"热木星"的系外行星，因为它们就像我们太阳系的木星，但温度高达2000华氏度以上。然后，他们专注于测量其大气层的组成，以确定与它所环绕的恒星相比，有哪些元素存在。Line说：“由于它们的大小和温度，热木星是测量大气气体和测试我们的行星形成理论的优秀实验室。”虽然还不能向太阳系以外的行星发送航天器，但科学家可以用望远镜研究来自系外行星的光线。他们用来观察这种光线的望远镜可以在太空中，如哈勃太空望远镜，或者从地面上，如双子座天文台的望远镜。Line和他的团队曾广泛参与使用哈勃测量系外行星的大气成分，但获得这些测量结果是具有挑战性的。哈勃的仪器只测量水（或氧气），团队还需要收集一氧化碳（或碳）的测量结果。这就是该团队转向双子座南站望远镜的地方。“我们需要尝试不同的东西来解决我们的问题，”Line说。“而我们对双子座南区的能力的分析表明，我们可以获得超精确的大气测量。”  双子座南站望远镜是一个直径为8.1米的望远镜，位于智利安第斯山脉的一座名为Cerro Pachón的山上，那里的空气非常干燥，云层几乎可以忽略不计，因此是一个主要的望远镜位置。它由美国国家科学基金会的NOIRLab（国家光学-红外天文研究实验室）运营。利用双子座南站望远镜和一个名为"浸入式GRating INfrared Spectrometer"（IGRINS）的仪器，研究小组观察了该系外行星绕其主星运行时的热辉光。从这个仪器中，他们收集了关于其大气中不同气体的存在和相对数量的信息。就像天气和气候卫星被用来测量地球大气中的水蒸气和二氧化碳的数量一样，科学家们可以使用光谱仪和望远镜，如双子座南站望远镜的IGRINS，来测量其他行星上不同气体的数量。“试图弄清行星大气的组成就像试图用指纹破案，”Line说。“一个被弄脏的指纹并不能真正缩小它的范围，但是一个非常漂亮、干净的指纹却能提供一个独特的识别器来识别谁在犯罪。”哈勃太空望远镜为研究小组提供的可能是一两个模糊的“指纹”，而双子座南站望远镜的IGRINS为研究小组提供了一整套完全清晰的“指纹”。随着对WASP-77Ab大气层中的水和一氧化碳的清晰测量，研究小组随后能够估计出这颗系外行星大气层中氧和碳的相对数量。Line说：“这些数量符合我们的预期，与宿主星的数量差不多。”获得系外行星大气中超精确的气体丰度不仅是一项重要的技术成就，特别是在地面望远镜的情况下，它还可能帮助科学家在其他行星上寻找生命。Line表示：“这项工作代表了我们在不远的将来如何最终测量潜在宜居世界的生物特征气体（如氧气和甲烷）的一个探路者示范。”Line和该团队接下来要做的是对更多的行星重复这一分析，并在至少15个行星上建立起大气测量的“样本”。“我们现在处于这样一个阶段，即我们可以获得与我们自己太阳系中的那些行星相当的气体丰度精度。”Line说：“测量更大样本的系外行星大气中的碳和氧（以及其他元素）的丰度，为理解我们自己的气体巨头如木星和土星的起源和演变提供了非常需要的背景。”他们也期待着未来的望远镜能够提供什么。Line说：“如果我们能用今天的技术做到这一点，想想我们将能用像巨型麦哲伦望远镜这样的新兴望远镜做什么。我们确实有可能在未来十年内使用这种相同的方法，在我们太阳系以外的类地岩质行星上发现潜在的生命信号，这些信号也含有碳和氧。” 08 行星防御：研究称核爆炸可破坏危险的小行星 以保护地球如果一颗小行星被确定为处于撞击地球的轨道上，科学家们通常希望进行一次偏转，即通过相对较小的速度变化轻轻地撞击小行星，以改变小行星的方向。动能撞击器或对峙式核爆炸可以实现偏转。然而，如果预警时间太短，可能无法成功地进行偏转。  另一种选择是将大量的能量耦合到小行星上，将其分解成许多分散的碎片。这种方法被称为破坏，当人们想象行星防御时，他们通常会想到这种方法。虽然科学家们希望有更多的预警时间，但他们需要为任何可能的情况做好准备，因为许多近地小行星仍未被发现。现在，一项新研究对不同的小行星轨道和不同的碎片速度分布如何影响碎片的命运进行了更仔细的研究，利用流体力学计算的初始条件，在离 Bennu形状、直径100米的小行星表面几米的地方部署一个1兆吨的装置。这项研究发表在《Acta Astronautica》上，主要作者Patrick King是前劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）研究生学者项目研究员，他与LLNL的行星防御小组合作进行这项研究，作为他博士论文的一部分。King目前在约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（JHUAPL）工作，是空间探索部门的一名物理学家。该论文的共同作者包括Megan Bruck Syal, David Dearborn, Robert Managan, Michael Owen和Cody Raskin。论文中强调的结果是令人欣慰的：对于所考虑的所有五个小行星轨道，在撞击地球日期前两个月进行破坏能够将撞击质量的部分减少至原来的1/1000。对于一个更大的小行星来说，分散会不那么有力，但如果在撞击日期前至少提前六个月进行破坏，即使分散速度降低一个数量级，也会导致99%的质量错过地球。“评估破坏的挑战之一是，你需要对所有的碎片轨道进行建模，这通常要比对简单的偏转进行建模复杂得多，”King说。“尽管如此，如果我们想评估干扰作为一种可能的战略，我们需要尝试解决这些挑战。”King表示，这项工作的主要发现是，核干扰是一种非常有效的最后防御手段。"我们专注于研究'晚期'破坏，这意味着撞击体在撞击前不久就被分解了，"他说。"当你有充足的时间--通常是十年的时间尺度--通常倾向于使用动能撞击器来偏转撞击体。"动能撞击器有许多优点：其一，该技术是众所周知的，并且正在实际任务中进行测试，如“双小行星重定向测试（DART）”任务，并且如果有足够的时间，能够处理广泛的可能威胁。然而，它们确实有一些局限性，所以重要的是，如果确实出现了实际的紧急情况，可以有多种选择来处理威胁，包括一些可以处理相当短的警告时间的方法。Owen说，这篇论文对于了解破坏接近地球的危险小行星的后果和要求至关重要。Owen编写了名为Spheral的软件，用于模拟原始小行星的核破坏，遵循冲击和分解原始岩石小行星的详细物理学原理，并捕捉所产生的碎片的特性。从那里，研究小组使用Spheral来跟踪碎片云的引力演变，说明碎片之间的影响，以及太阳和行星的引力影响。他说：“如果我们发现了一个注定要撞击地球的危险天体，但却来不及安全地转移它，那么我们剩下的最佳选择就是把它彻底打碎，这样产生的碎片就会基本上错过地球。但这是一个复杂的轨道问题--如果你把一颗小行星分解成碎片，所产生的碎片云将各自围绕太阳追求自己的路径，与行星之间相互影响，并在重力作用下相互影响。该云将倾向于伸展成一个弯曲的碎片流，围绕小行星原来的路径。这些碎片扩散的速度有多快（加上距离云层穿过地球的路径还有多长时间）告诉我们有多少会撞击地球。”Bruck Syal说，这项工作涉及美政府提出的国家近地天体准备战略和行动计划中定义的一个主要目标：改善近地天体建模、预测和信息整合。她说：“我们小组继续完善我们的核偏转和破坏的建模方法，包括正在进行的对X射线能量沉积建模的改进，它为核破坏问题设定了最初的爆破和冲击条件。这篇最新的论文是一个重要的步骤，展示了我们的现代多物理学工具如何被用来在多个相关的物理学制度和时间尺度上模拟这个问题。” 09 研究发现看起来很有希望的SETI信号却来自于人造物体现代人类社会一直在使天文学家的工作变得越来越有挑战性。虽然我们已经指定了无线电静默区，提出了黑暗天空倡议，但最近由于宽带互联网卫星的发射，使紧张局势加剧，这些卫星的数量迅速增加。最近几周，这些担忧的原因已经凸显出来了。10月初，研究人员发表的论文表明，已知最遥远星系的观测结果实际上是围绕地球运行的空间垃圾产物。而在周一，"突破聆听"项目描述了它是如何努力工作以确定一个看起来很有希望的SETI信号实际上是地球上电子产品的产物。  第一个有争议的观测可能是有史以来观测到的最遥远的超新星。描述它的论文观察到了近红外线中的闪光，这与宇宙中最早星系之一的位置相吻合。如果闪光源自那里，那么中间的距离造成的红移将意味着最初的爆发是在紫外线范围内，这表明它是超新星的产物。这将意味着我们观察到了宇宙中最早形成的恒星之一死亡，这是一个潜在的重大发现。但从那时起，其他论文提出，根据观测的时间和来源，该位置也会与一个已停用的俄罗斯助推器的空间位置相吻合。而观察到太空垃圾的几率比我们碰巧在观察那么远的恒星爆炸的几率要高得多。因此，论文认为，我们可能还没有真正看到一颗超新星。不管这些争论的结果如何，空间垃圾的存在显然使解释观察结果变得相当复杂。周一，"突破聆听"发布了两篇论文，描述了其开展的以半人马座为中心的SETI观测活动。这是距离太阳最近的恒星，而且它的宜居区也有一颗行星。第一篇论文主要描述了观测过程和使用的硬件以及观测的原始统计数据。这些统计数据在一定程度上说明了SETI研究人员所面临的挑战。在观测过程中，超过400万个单独的信号超过了噪音，足以跨越分析的门槛。但是这些信号中的绝大多数都是假的，它们要么只是出现了一次就再也没有出现过，要么在望远镜转向其他物体时也出现过。     10 研究：神秘的BLC1不是来自地外智慧生命的信号去年12月，媒体报道了“突破聆听”项目在射电望远镜数据中发现的一个有趣的信号。该信号被称为BLC1，似乎不是任何可识别的天体物理活动或任何熟悉的基于地球的干扰的结果。现在，研究人员报告称，BLC1不是来自地球以外的智慧生命的信号。相反，它是密切“模仿”研究人员一直在寻找的信号类型的无线电干扰。这些研究结果在《自然-天文学》的两篇论文中报告。  寻找太阳耀斑和生命迹象BLC1的故事始于2019年4月，当时还是悉尼大学博士生的Andrew Zic开始用多台望远镜观测附近的半人马座恒星，寻找耀斑活动。半人马座距离地球4.22光年，是距离太阳系最近的恒星，但它太暗了，无法用肉眼看到。来自恒星的耀斑是能量和热等离子体的爆发，可能会影响（并可能破坏）其路径上任何行星的大气层。虽然太阳会产生耀斑，但它们的强度和频率都不足以扰乱地球上的生命。了解一颗恒星如何以及何时发生耀斑，可以让科学家了解到这些行星是否适合生命。半人马座有一颗地球大小的系外行星，名为半人马座b，Andrew的观察表明这颗行星受到激烈的"空间天气"的冲击。虽然恶劣的空间天气并不排除半人马座系统中存在生命，但它确实意味着该行星的表面可能是不适宜居住的。尽管如此，作为地球最近的“邻居”，半人马座b星仍然是 “搜寻地外智慧生命”(SETI)的一个引人注目的目标。正因为如此，研究人员与Andrew Zic和他的合作者联合起来，利用CSIRO的Parkes望远镜，在搜索耀斑活动的同时进行SETI观测。科学家认为搜索这些观测数据对于一个暑期学生来说将是一个很好的项目。2020年，来自美国密歇根州希尔斯代尔学院的本科生Shane Smith加入了伯克利SETI本科生研究体验项目，并开始筛选数据。在他的项目即将结束时，BLC1信号被发现。“突破聆听”团队很快就对BLC1产生了兴趣。对BLC1的分析是由Sofia Sheikh带头进行的，她当时是宾夕法尼亚州立大学的博士生，她进行了一系列详尽的测试，其中许多是新的。  有很多证据表明，BLC1是一个真正的外星技术标志（或"技术特征"）。BLC1具有许多科学家期待的技术信号的特征：
11 天文学家在Messier 51螺旋星系发现一颗候选系外行星美国国家航空航天局（NASA）宣布，科学家们首次发现了一颗在银河系之外的恒星上运行的行星。这颗候选系外行星是在一个名为Messier 51（M51）的螺旋星系中围绕一颗恒星发现的。该星系因其独特的外观也被称为漩涡星系。  我们太阳系之外的任何行星都被描述为系外行星，到目前为止，所有被发现的系外行星和系外候选行星都在我们的银河系内。到目前为止，所有被发现的行星都离地球不到3000光年。然而，M51中的新候选系外行星明显更遥远，大约在2800万光年之外。研究员Roseanne Di Stefano领导了发现候选系外行星的研究，她说她和她的团队正试图打开一个新的舞台，在X射线波长下发现系外行星。利用他们的策略，有可能在其他星系发现系外行星。他们的发现是以凌日为基础的，凌日发生在行星经过其宿主恒星前面时，而恒星的亮度瞬间降低了。通常情况下，天文学家在寻找可见光的下降，但迪-斯蒂法诺及其同事正在寻找X射线明亮双星的亮度下降。通常情况下，X射线明亮的双星包含一颗中子星或一个黑洞，消耗附近伴星的物质。在这种情况下，中子星或黑洞附近的物质被过度加热，使其在X射线波长下发光。在这样的系统中，系统中产生明亮X射线的区域很小，允许行星在其前面过境，而X射线会在这一过程中完全消失。利用这项新技术，科学家们可以在更远的距离上发现系外行星，这比目前依靠光学光线的过境研究要准确和灵敏得多。利用这种方法，研究小组在名为M51-ULS-1的系统中检测到了新的候选系外行星。该系统包括一个黑洞或中子星，它围绕着一颗质量约为太阳20倍的伴星运行。然而这一发现可能还只是其中一步，可能还要等几十年才能观测到另一次过境以确认这一发现。 12 科学家试图解释小行星Bennu和Ryugu的独特“钻石”形状Bennu和Ryugu这两颗小行星都有一个独特的钻石形状，其形成让科学家感到困惑。现在，研究人员已经使用了一个简单的颗粒物理模型，旨在解释像沙子和糖这样的颗粒的流动，来解释这些小行星的整体形状。他们接着用这个模型模拟了小行星，这支持了他们的假设。他们的研究表明，独特的钻石形状在小行星形成的早期就很明显，这与以前的模型不一致。  来自冲绳科技大学研究生院（OIST）和罗格斯大学的科学家们利用颗粒物理学的简单概念来解释两个"近地"小行星的奇特钻石形状。小行星是围绕太阳运行的岩石体。令研究人员着迷的是，它们是由剩余的材料组成的--当太阳系在大约46亿年前形成时，没有被吸收到较大的行星中的物质。因此，它们可以揭示太阳系早期的情况和行星的形成。大多数小行星被困在小行星带中，这是木星和火星之间的一个区域。与地球的遥远距离使它们很难被研究。但是，偶尔，一颗小行星会“逃脱并漂移”到离地球更近的地方，使科学家有可能使用航天器近距离拍摄它们。这就是发生在这两颗小行星上的事情--Bennu和Ryugu。Bennu和Ryugu都被归类为“碎石堆”小行星，这意味着它们是由许多较小的岩石材料组成的，在重力作用下松散地固定在一起。从本质上讲，它们只是一些相互作用的颗粒，就像我们海滩上的沙子。“以前的模型将这些钻石形状归因于旋转造成的力量，这导致物质被从两极驱赶到赤道。但是当使用这些模型模拟小行星时，其形状是扁平的或不对称的，而不是钻石状的，所以我们知道有些东西是不对的，”发表在《颗粒物质》上的论文的主要作者、OIST流体力学部门的研究员Tapan Sabuwala博士解释说。“我们发现这些模型缺少一个关键因素，即材料的沉积。而一个简单的颗粒物理学模型，通常用于沙子或糖等颗粒的沉积，可以预测观察到的形状。”  想象一下，把沙子或糖倒进一个漏斗里。不同力的混合将确保它形成一个圆锥形的堆积物。颗粒物理学家可以根据作用在颗粒上的不同力来预测这堆东西的形状。Sabuwala博士与领导该小组的 Pinaki Chakraborty教授和罗格斯大学的 Troy Shinbrot教授一起，将这些想法转移到小行星上。Sabuwala博士解释说，在这些小行星上，与海滩上的沙堆所经历的重力相比，重力的方向是不同的。他说：“我们必须将这个因素纳入我们的模型，同时，小行星的旋转也起着重要的作用。”因此，与地球上颗粒堆积中看到的圆锥形不同，作用在小行星上的力产生了菱形。由旋转引起的离心力在小行星的两极附近减少，导致物质在那里堆积，并造成了它们独特的高耸外观。这个模型的另一个重要区别（与以前的模型相比）是，它表明这些碎石堆小行星并不是一开始就是一个球体，然后变形为一个钻石形状。相反，在小行星形成的早期，碎石的堆积导致了钻石形状的形成，随后的任何重塑都是最小的。此外，钻石形状是在小行星形成的早期阶段铸成的这一观点，虽然与以前的模型不一致，但与最近的观测结果一致。研究人员继续通过模拟显示这个模型的准确性，并发现模拟的小行星形成了独特的钻石形状，进一步支持他们的理论。Chakraborty教授说：“我们已经用颗粒如何流动的简单概念来解释这些小行星是如何形成其奇特形状的。简单的想法可以解释复杂的问题，对我们来说，这也许是这项工作最令人高兴的一面。” 13 科学家称让航天器实时观察彗星的形成或能成真在太阳系深处、在木星和海王星之间潜藏着成千上万的小块冰和岩石。偶尔，它们中的一个会撞到木星的轨道上、被抓住并被抛入内太阳系--朝向太阳，还有我们。这被认为是许多最终经过地球的彗星的来源。一项新研究阐述了这个鲜为人知的系统的动态。来自芝加哥大学的博士后研究员、该论文的通讯作者Darryl Seligman表：“这将是第一次看到一颗原始彗星‘开启’的绝佳机会。它将产生一个关于彗星如何移动和为什么移动、太阳系如何形成甚至类似地球的行星如何形成的的信息宝库。”研究论文已被《The Planetary Science Journal》接受。  研究成果部分要归功于几个主要小行星带的发现，在过去50年里，科学家们修改了他们关于我们太阳系如何形成的理论。他们现在设想的是一个更加动态和不稳定的系统，而不是大行星静静地在原地演变，大块的冰和岩石分散开来、相互撞击、重新形成并在太阳系中移动。这些天体中的许多最终凝聚成了八大行星，但其他仍松散地散布在空间的几个区域。Seligman说道：“这些小天体向你展示了太阳系实际上是这个非常有活力的、几乎是活生生的地方，它不断处于变化状态。”科学家们非常熟悉火星附近的小行星带以及经过海王星的较大的小行星带即柯伊伯带。但在木星和海王星之间，潜伏着另一个鲜为人知的天体群，叫做半人马座。偶尔，这些半人马小行星会被吸进内太阳系并成为彗星。“这些天体非常古老，含有太阳系早期的冰，从未被融化，”Seligman说道，“当一个物天体越来越接近太阳时，冰就会升华并产生这些美丽的长尾巴。因此彗星很有趣，不仅因为它们很美丽；它们还给你提供了一种方法来探测来自遥远的太阳系的东西的化学成分。”  在这项研究中，科学家们研究了半人马座的数量及这些天体偶尔成为前往太阳的彗星的机制。他们估计，约一半的半人马小行星变成的彗星是通过跟木星和土星的轨道相互作用而被推入内太阳系的。另一半的半人马小行星因离木星太近会被木星的轨道夹住并被甩向太阳系的中心。后一种机制为更好地观察这些即将诞生的彗星提供了一个完美的方法：科学家们说，空间机构可以向木星发送一个航天器，让它在轨道上运行，直到半人马小行星撞入木星的轨道。然后航天器可以搭上半人马小行星的顺风车，朝着太阳飞去并在它转变为彗星的过程中一路进行测量。这是一个美丽但具有破坏性的过程。彗星美丽的尾巴是随着温度的升高而烧掉的冰产生的。彗星中的冰是由不同种类的分子和气体组成，它们各自在通往太阳的途中的不同点开始燃烧。通过测量这个尾巴，航天器可以了解彗星是由什么组成的。“你可以弄清楚典型的彗星冰层在哪里开始燃烧以及彗星的详细内部结构是什么，而这些你从地面望远镜中弄清楚的希望非常小，”Seligman指出。与此同时，彗星的表面随着它的升温而喷发并形成冒气坑和环形山。“绘制所有这些将有助于你了解太阳系的动态，这对了解如何在太阳系中形成类地行星等事情很重要，”Seligman表示。科学家们表示，虽然这个想法听起来很复杂，但NASA和其他空间机构已经有技术来实现它。航天器经常前往外太阳系，而NASA的朱诺任务目前正在拍摄木星的野生照片，其只花了大约五年时间就到达那里。其他最近的任务也表明，即使在天体移动时也有可能访问它们。OSIRIS-REx访问了2亿英里外的一颗小行星，而日本的Hayabusa 2航天器从另一颗小行星上带回了少量的岩石。甚至还有一个可能的目标。一年半前，科学家们发现其中一颗名为LD2的半人马小行星可能会在大约2063年被吸入木星的轨道。Seligman指出，随着望远镜变得更加强大，科学家可能很快就会发现更多这样的物体。“在接下来的40年里，很可能会有10个额外的目标，其中任何一个都是停在木星上的航天器可以达到的。”此外，Seligman还表示：“我们有可以追溯到数千年前的彗星记录；如果能近距离看到这一切是如何发生的，那该有多酷啊！” 14 科学家观测到一个宇宙天体在47天内发出了1652次FRB被称为快速射电暴(FRB)的高能现象是当今最大的宇宙之谜之一。这些神秘的闪光在频谱的无线电波部分是可见的，通常只持续几毫秒就永远消失了。自从2007年观察到第一个FRB以来，天文学家们就一直期待着有朝一日能有足够灵敏度的仪器来定期探测到它们。  随着500米FAST射电望远镜（又名“天眼”）的建成，这一天已经到来。自从它开始运作以来，这个天文台已经极大地扩大了探测到的FRB的数量。事实上，根据中国科学院国家天文台(NAO/CAS)领导的研究，该天文台在47天内共检测到1652个来自单一来源的独立爆发。这项研究最近出现在《自然》上，是由Commensal Radio Astronomy FAST Survey(CRAFTS)项目的研究人员展开。CRAFTS包括来自康奈尔天体物理学和行星科学中心、马克斯-普朗克射电天文研究所、英联邦科学和工业研究组织(CSIRO)及中国、澳大利亚和美国的多所大学的研究人员。将这一现象分解开来，FBRs具有很高的能量，在几毫秒的时间内产生一年的太阳输出。在极少数情况下，天文学家已经发现了具有重复性质的爆发，这使他们能进行后续研究。虽然这些爆发的起源仍然未知，但可能的解释包括从超磁化的中子星和黑洞到宇宙大爆炸留下的宇宙线，甚至是外星人的传输。这种异乎寻常的解释特别吸引人。在涉及到重复的FRB时，这种解释尤其吸引人，因为重复适合于人为的解释。这包括被命名为FRB 121102的信号，它最初在2012年被探测到，是第一个已知的重复器和第一个定位良好的FRB。这个信号不仅被追踪到30亿光年外的一个矮星系，而且它还以相当固定的时间间隔反复爆发。以前的观察确定，它以157天的周期重复，包括67天的不活动阶段，然后是90天的时期，它将反复发射强烈的无线电耀斑。近年来，Pei Wang和参与FAST望远镜项目的许多机构监测了FRB 121102的情况并记录了几个重复的爆发--其中一个在一天内由20个脉冲组成，另一个在两小时内观察到12次爆发。从这些数据中，Wang和他的同事能够完善对FRB 121102的周期的估计，他们现在将其定为156.1天。但当他们检查FAST在其调试阶段获得的后台数据时，他们注意到FRB 121102经历了一个真正有活力的活动期。在从2019年8月29日到10月29日的三个月里，FAST在59.5小时内检测到不少于1652次独立的爆发，跨越47天。  虽然无线电脉冲的速率在这段时间内有所变化，但在高峰时段发生了创纪录的122次爆发--这是迄今为止从一个FRB观察到的最高事件速率。根据检测到的爆发，研究人员确定它们在1.25GHz时的峰值能量当量为480Nonillion ergs，当低于这个频率，对爆发的检测则会被抑制。正如Wang博士在中科院新闻室发布的消息中所说的那样，这组爆发的总能量已经加到了来自磁星的3.8%，而且在1毫秒和1000秒之间没有发现周期性，这两点严重制约了FRB 121102来自一个孤立的紧凑天体的可能性。另外他们还确定，爆发的能量分布在本质上是双峰的，这意味着它们以两种方式之一分布，取决于能量水平。换句话说，他们发现较弱的FRB脉冲更加随机，而强的脉冲发生的一致性更高。此外，这些最新的结果也使研究小组能够调查理论原因的范围并将其缩小。首先，这个重复的FRB缺乏周期性（或准周期性），这对它是由单一旋转的紧凑天体（又称黑洞或中子星）产生的说法提出了挑战。其次，高爆发率不利于高能量或人为的机制，这使人们对外星机构的理论产生了怀疑。但最重要的是，他们发现这些爆发的高连贯性将促进未来的统计研究。  基本上，他们预计天文学家将能对这些爆发的周期性进行调查，搜索时间在1毫秒和1000秒之间。更重要的是，他们预计FAST望远镜将发挥重要作用。Li教授说道：“作为世界上最大的天线，FAST的灵敏度被证明有利于揭示宇宙瞬变体的复杂性，包括FRBs。”在最近的新闻中，CRAFTS项目报告发现了六个新的FRB，其中包括一个跟FRB 121102相似的中继器。这些和其他无线电源在CRAFTS网站上都有目录。 15 天文学家宣布发现银河系外可能存在的行星的第一个证据天文学家宣布了另一个星系中可能存在的行星的证据。这颗"系外行星"将比近年来科学家在我们的银河系中发现的其他数千颗行星中的任何一颗都要远得多。这个候选行星是通过美国宇航局的钱德拉X射线天文台确定的，该天文台在一个双星系统中检测到了一个暂时性的X射线变暗。  研究人员将这种变暗解释为一颗行星从中子星或围绕伴星运行的黑洞的X射线源前经过。天文学家在M51（"漩涡"）星系中发现了一个可能的候选行星的证据，这可能代表了第一个被看到的围绕银河系以外的星体运行的行星。研究人员利用钱德拉X射线天文台探测到来自"X射线双星"的X射线变暗，这是一个类似太阳的恒星围绕中子星或黑洞运行的系统。作者将这种暗淡解释为是一颗行星在中子星或黑洞前面经过。  这张图的左边部分显示了M51在钱德拉的X射线（紫色和蓝色）和美国宇航局哈勃太空望远镜的光学光线（红色、绿色和蓝色）下的情况。一个方框标志着可能的候选行星的位置，一个被称为M51-ULS-1的X射线双星。右图中的艺术家插图描述了X射线双星和可能的行星。来自伴星的物质（图中的白色和蓝色）被拉到中子星或黑洞上，在致密天体周围形成一个圆盘（图中为红色和橙色）。密集天体附近的物质变得过热，导致它在X射线光下发光（白色）。这颗行星被显示为开始从这个X射线源前面经过。  寻找某颗恒星在经过它前面时光线变暗的现象被称为“凌日”。多年来，科学家们利用光学光望远镜的“凌日”发现了系外行星，这些望远镜可以探测到人类用眼睛可以看到的光的范围等等。这包括地面望远镜和天基望远镜，如美国宇航局的开普勒任务。这些光学光过境检测需要非常高的灵敏度，因为行星比它前面经过的恒星小得多，因此，只有极小部分的光线被阻挡。  X射线双星中的“凌日”情况是不同的。因为一个潜在的行星在尺寸上接近中子星或黑洞周围的X射线源，一个“凌日”的行星沿着地球的视线经过，可能会暂时阻挡大部分或全部的X射线。这使得天文学家有可能在更远的地方发现凌日行星--包括银河系以外的地方--比目前使用凌日星的光学光研究更有可能。一张图（上图）显示了在钱德拉观测期间，来自M51-ULS-1的X射线如何暂时减少到零。虽然这是一项诱人的研究，但M51中存在系外行星的情况并不是确定的。一个挑战是，候选行星在M51-ULS-1中的大轨道意味着它在大约70年内不会再次穿过其双星伙伴的前面，这使得任何确认观测的尝试在几十年内受挫。还有一种可能性是，X射线的变暗是由于M51-ULS-1附近的气体云经过，尽管研究人员认为这些数据非常有利于行星的解释。 16 研究称早期太阳系有一个神秘的“缺口” 可能塑造了太阳系行星的组成大约45亿年前，年轻的太阳就像现在一样闪闪发光，尽管它比现在小一点。它没有被行星所包围，而是被包裹在一个旋转的气体和尘埃盘中。这个盘被称为原行星盘，它是行星最终形成的地方。在早期太阳系的原行星盘中，在火星和木星现在所在的位置与现代小行星带所在的位置之间，有一个明显的缺口。究竟是什么造成了这个缺口，这是一个谜，但天文学家认为这是支配行星形成的过程的一个标志。  一组科学家已经发表了一篇论文，概述了这一古老缺口的发现。研究主要作者是Cauê Borlina，他是麻省理工学院（MIT）地球、大气和行星科学系（EAPS）的行星科学博士生。这篇论文已发表在《科学进展》杂志上。由于像阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）这样的设施，天文学家越来越善于观察类似于太阳系年轻版本的恒星系统，这些恒星系统仍有原行星盘，仍在形成行星。它们往往有明显的空隙和环，是行星形成的证据。但是这一切究竟是如何进行的，仍然是一个谜。“在过去的十年中，观察结果表明，空洞、间隙和环在其他年轻恒星周围的盘中很常见，”研究报告的共同作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系（EAPS）的行星科学教授 Benjamin Weiss说。“这些是气体和尘埃转变为年轻恒星和行星的物理过程的重要但不为人知的特征。”  而我们自己的太阳系原行星盘在大约45亿年前出现缺口的证据来自对陨石的研究。太阳系的磁场对陨石的结构产生了影响。古地磁塑造了原行星盘中被称为球粒的微小岩石。球粒是熔化或部分熔化的圆石片，成为一种叫做球粒陨石的陨石的增生。而球粒陨石是太阳系中最古老的一些岩石。随着球粒的冷却，它们保留了当时的磁场记录。这些磁场随着时间的推移，随着原行星盘的演变而变化。根据当时磁场的性质，球粒中电子的方向是不同的。总的来说，所有球粒陨石的球粒都讲述了一个故事。  在这项研究中，该小组分析了在南极洲发现的两块碳质陨石的球粒。他们使用了一种叫做超导量子干涉装置(SQUID)的设备。SQUID是一种用于地质样品的高灵敏度、高分辨率的磁强计。研究小组使用SQUID来确定陨石中每个球粒的古代原始磁场。这项研究也是基于一种叫做同位素二分法的现象。有两个独立的陨石“家族”落到地球上，每个“家族”都有不同的同位素组成，科学家们得出结论，这两个“家族”一定是在早期太阳系的不同时间和地点形成的。这两种类型被称为碳质（CC）和非碳质（NC）。CC陨石可能含有来自外太阳系的物质，而NC陨石可能含有来自内太阳系的物质。有些陨石同时含有两种同位素指纹，但这是非常罕见的。该小组研究的两块陨石都是来自外太阳系的CC型陨石。当他们对它们进行分析时，他们发现球粒显示出比他们之前分析的NC陨石更强的磁场。这与天文学家认为在年轻太阳系中发生的情况相反。随着一个年轻系统的演变，科学家们预计磁场会随着与太阳的距离衰减。磁性强度可以用被称为微特斯拉的单位来测量，CC球粒显示的磁场约为100微特斯拉，而NC球粒显示的强度只有50微特斯拉。作为比较，今天地球的磁场约为50微特斯拉。磁场表明太阳系是如何吸纳物质的。磁场越强大，它能吸纳的物质就越多。在CC陨石的球粒中明显的强磁场表明，太阳系外部比内部区域吸纳更多的物质，这一点从行星的大小可以看出。这篇论文的作者总结说，这是一个大缺口的证据，它以某种方式阻止了物质流入内太阳系。"缺口在原行星系统中很常见，我们现在表明，我们在自己的太阳系中有一个缺口，"Borlina说。"这给出了我们在陨石中看到的这种奇怪的二分法的答案，并提供了差距影响行星组成的证据。"这一切结合起来成为早期太阳系中一个巨大的、无法解释的缺口的有力证据。  木星是迄今为止质量最大的行星，所以它是一个很好的地方，可以开始了解这一切是如何在我们的太阳系中发生的。随着木星的成长，其强大的引力可能起到了一定的作用。它可能将气体和尘埃从太阳系内部扫向外围，在它和火星之间的演化盘中留下了一个缺口。另一个可能的解释来自于圆盘本身。早期的圆盘是由其自身强大的磁场形成的。当这些磁场相互作用时，它们会产生强大的风，可以使物质移位并形成一个缺口。木星的引力和原行星的磁场可能结合在一起，形成了这个缺口。但是，是什么造成了这个缺口，这只是一个问题。另一个问题是它发挥了什么作用？自从40多亿年前形成以来，它是如何帮助塑造万物的？根据这篇论文，缺口本身可能起到了不可逾越的屏障作用，使来自两侧的物质无法相互作用。缝隙内部是陆地行星，缝隙外部是气态世界。“穿越这个缺口是相当困难的，一颗行星需要大量的外部扭矩和动量，”主要作者Cauê Borlina在一份新闻稿中说。“因此，这提供了证据，表明我们的行星的形成被限制在早期太阳系的特定区域。” 17 天文学家或已发现银河系之外的系外行星的第一个证据在银河系之外发现一颗候选系外行星是一件大事，但是考虑到太空的浩瀚，这应该并不令人惊讶。根据2016年的一项研究，在可观测的宇宙中可能有多达两万亿个其他星系。即使仅在银河系，据信也有超过1000亿颗其他行星。美国宇航局（NASA）现在认为它可能有证据表明有一颗行星绕银河系外的一颗恒星运行。  系外行星泛指在太阳系以外的行星。天文学家早在1988年就发现了他们认为可能是系外行星的东西，并在几年后证实了他们的猜想。从那时起，已经有超过4000颗系外行星被发现，并被认为是“已确认的”。不足为奇的是，所有这些行星都位于银河系内，而且大多数都在距离地球3000光年以内。由哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的Rosanne Di Stefano领导的研究小组利用钱德拉X射线天文台见证了一个螺旋星系的“凌日”现象。该星系被称为Messier 51（M51），由于其独特的轮廓，也被称为漩涡星系，距离地球大约2800万光年。  当一颗行星从一颗恒星前面经过，阻挡了该恒星的部分光线时，就会发生“凌日”现象。在这个例子中，他们专门寻找X射线亮度的下降。他们观察到的“凌日”现象大约持续了三个小时。根据这些信息和其他信息，研究小组估计这颗候选系外行 |
