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热金星族群有个别根本特点,是怎么原因使冬辰

发布时间:2019-11-21 02:44编辑:马后炮太湖钓叟字谜浏览(128)

    离我们最近的恒星 我们人类居住的地球是太阳系的一个普通成员,太阳则是银河系中一颗普通的恒星。银河系中约有1000亿颗恒星,其中离太阳系最近的一颗恒星叫比邻星,它位于半人马座,离太阳的距离是422光年。光年是天文学上表示距离的单位,是指光在一年中所走的路程,约94605亿公里。422光年相当于39923310亿公里。迄今为止,人类发射的宇宙飞船飞得最快得要算“旅行者”号,它的速度是每小时52000公里,如果我们想乘“旅行者”号飞船到比邻星去旅行,来回一次就得17万年。以我们短暂的生命,目前根本不可能实现这个愿望。宇宙之大,真是比邻若天涯啊! 上面是说离太阳最近得一颗恒星。至于离地球最近的恒星就是太阳。太阳和地球的平均距离约为15亿公里,天文上把这个距离当作1个天文单位。 离地球最近的天体要算月球了,它是一颗卫星,与地球的平均距离是384401公里,“旅行者”号飞船要不了8个小时就可以从地球到达月球。看来,在空间时代的今天,诗人们再也不必发出“明月几时有,把酒问青天。不知天上宫阙,今夕是何年”的感叹了! 射电望远镜 又名“无线电望远镜”,是专门用来接收由天体发来的无线电波的仪器,主要由天线和接收机两部分构成。天线用来接收天体发射的无线电波。相当于光学望远镜的物镜。天线类型很多。由许多作为半波振子的金属棒构成的,称为“振子天线”。专用于米波波段无线点拨的接收。有的天线则乘抛物面形状,称为“抛物面天线”。无线电波的探测器就装在抛物面的焦点上,它主要用于分米、厘米和毫米波波段无线点拨的接收。天线和接收机用传输线连接起来。接收机先把天线传来的高频信号放大,然后加以检波,再把高频电信号变成可用仪表测量和记录的低频电信号,或变成直接进行照相的图形。对于难以用光学望远镜观测的天体和宇宙空间,利用射电望远镜便可进行探测研究。

    宇宙中常见的怪兽 黑洞的提出,还要回到爱因斯坦的广义相对论。在广义相对论提出的那一年,德国天文学家史瓦西求出了爱因斯坦方程的第一个严格解,对应的是球对称、不自转物体重力场的精确解。他发现,任何具有质量的物体都存在一个临界半径——后被称作史瓦西半径。如果某质量的物体塌缩至史瓦西半径,该物体将在自身引力作用下继续塌缩至黑洞。在史瓦西半径内,包括光子在内的任何粒子都无法逃离,意味着我们无法看到它。 当然,黑洞不是停留在笔尖的数学解,而是宇宙中常见的怪兽。尽管我们不能直接看到黑洞,但可以通过它们对周围物质的引力影响来判断它的存在,如根据周围恒星或气体的运动、根据黑洞的强引力对光线的弯曲效应等。引力波信号的探测,以另一种方式证明了黑洞的存在。 天文学家们根据质量的不同将黑洞分类成:恒星级质量黑洞(质量从几倍到几百倍太阳质量)、超大质量黑洞(质量大于几百万倍太阳质量)和介于恒星级和超大质量黑洞之间的中等质量黑洞三大类。目前,恒星级质量黑洞和超大质量黑洞都被观测到,唯独中等质量黑洞的观测成果甚少。 贪婪吞噬物质的一生 一般认为,恒星级质量黑洞的形成与大质量恒星有关。它演化到晚期后,核心的燃料用尽,所产生的能量无法抵挡自身物质向内的引力,会发生塌缩,并以超新星爆炸结束自己的生命。当剩余的核心质量大于3.2倍太阳质量时,将会在引力作用下继续塌缩形成黑洞。 面对中等质量黑洞缺乏观测证据的现状,天文学家们推测,中等质量黑洞的来源有三种可能机制:恒星级质量黑洞的并合或恒星级质量黑洞通过吞噬气体成长而形成,宇宙大爆炸过程中形成的原初黑洞,以及经星团历练后的大质量恒星塌缩而成。对于第三种可能,科学家认为在星团中,很多大质量恒星可能持续损失能量和转动的能力,因而慢慢移动到星团的中心,它们之间相互碰撞并合形成更大质量的恒星,直至形成质量在几百倍至几千倍太阳质量的恒星,并最终塌缩形成中等质量黑洞。 至于超大质量黑洞,简单的回答便是通过更小质量黑洞的碰撞并合,以及更小质量的黑洞吞噬气体尘埃而成。 黑洞吞噬物质在宇宙中是常见的。而黑洞并合带来成长,也不难理解。LIGO探测的五次引力波都对应了恒星级质量黑洞的并合事件,让更小的黑洞借助并合成长为更大的黑洞;几乎在每个大质量星系的中心都存在一个超大质量黑洞,宇宙中也不乏星系并合的观测证据,星系并合的后期,便是两者中心超大质量黑洞的并合。 黑洞成长的时间危机 黑洞吞噬周围气体是有节制的。黑洞在吸积吞噬周围物质时,物质下落释放的引力能会转化为辐射,当吞食的物质累积到一定程度,向外的辐射压会阻止物质的进一步下落。当天体作用于一个粒子上的引力和辐射压刚好平衡时,对应的临界吸积率称作爱丁顿吸积率。一般情况下,爱丁顿吸积率是黑洞吸积物质的最大效率。 观测发现,在宇宙早期,比如宇宙大爆炸之后10亿年内,就存在质量为百亿倍太阳质量的超大质量黑洞。这令人疑惑,如果说它是从一个婴儿黑洞长大的,这个婴儿黑洞得多大?婴儿黑洞如何吞噬周围气体尘埃食物,才能长成实际观测到的大胖子呢? 最自然的一类种子黑洞要寻根于宇宙大爆炸后几亿年左右形成的第一代星系。它们中的大质量恒星快速演化到晚期,发生超新星爆炸,核心残留的天体便是质量约几百倍太阳质量的黑洞。 但如果假设种子黑洞是这类恒星级质量黑洞,鉴于质量增长的速度受爱丁顿吸积率限制,那么即使种子黑洞一直以最快速度成长,质量增长到十亿、百亿倍太阳质量所需要的时间也远远超过它的年龄。这就带来了所谓的黑洞成长时间危机问题。 吃得更快,还是生来就更胖 为了解决这个问题,缩短超大质量黑洞成长所需要的时间,天文学家们从理论上提出了多种可能方案,其中有三种广为接受。 其中一种理论中,科学家假设种子黑洞仍然是小质量的恒星级黑洞,但是成长速度更快,以超过爱丁顿吸积率的速度吃东西。理论研究发现,要想维持超爱丁顿吸积,需要保证种子黑洞深居足够致密的气体中,从而光子无法有效地辐射出去。但是试想,种子黑洞所处的第一代星系中,新形成的恒星还不稳定,会吹出剧烈的星风;演化到晚期的恒星可能进入超新星爆炸阶段,产生强烈的冲击波。在如此不太平的环境中,能否维持那一方致密气体包裹住种子黑洞,让它能保持超爱丁顿吸积直至成长为超大质量黑洞,仍然是个未知。 在另一种方案中,科学家认为宇宙早期就存在中等质量黑洞,种子黑洞生来就更胖,而它们源于气体云块的直接坍缩。这一方案的重点在于,气体云块无法有效冷却,因而抑制了气体云的碎裂和后续的恒星诞生,导致最后直接引力塌缩为中等质量黑洞。在真实的早期宇宙中,具有这种性质的气体云块确实可能存在——一团主要成分为氢和氦的气体云,沐浴在紫外光子的海洋中。而针对黑洞吞噬的气体供给方面,近日上海天文台沈俊太的研究提供了一种可能,旋涡星系的盘状结构容易受到自身动力学不稳定性或者星系间的潮汐作用的影响而形成星系棒;早期星系演化中星系棒能够驱使足够多的气体流入星系中心,为形成超大质量黑洞提供了潜在的原料。 不过也有科学家认为,作为种子黑洞的中等质量黑洞,源于经星团历练后的大质量恒星的塌缩。 为了缓解时间危机,后两种机制没有试图加快种子黑洞通过吞噬气体来成长的速度,而是理论上预言宇宙早期存在中等质量黑洞作为种子黑洞。在上述三种理论中,第二种理论的预言与一些观测结果相符,因此该理论的受关注度越来越高。 关于宇宙如何在其早期养育出胖子黑洞,还有很多未解之谜,相信观测技术和设备的提升会揭开宇宙早期的更多秘密,如詹姆斯·韦伯望远镜将能直接观测到最早期的星系和黑洞,在种子黑洞的寻找和研究上有所收获;以激光干涉空间阵列为代表的空间引力波探测器将有助于限制黑洞并合模型;高精度的数值模拟也将帮我们理解黑洞的形成与演化。(作者系中科院上海天文台副研究员 左文文)

    太阳系外,它们飘浮在茫茫宇宙中,没有人知道,它们从哪里来,要到哪里去,为何如此形单影只? 近日,美国《国家科学院院刊》以封面亮点文章形式刊发了北京大学、南京大学、中国科学院国家天文台以及美国犹他大学等合作完成的一项研究。该团队利用国家天文台郭守敬望远镜观测数据,发现了一类新的太阳系外“贵族”行星家族——热海星。 孤独的“小王子” 多年来,对太阳系外行星的探索一直是国际上一个重要的热点前沿方向。 1995年,科学家发现了第一颗系外行星飞马座51b。它的发现是天文学史上的一个里程碑,开辟了人类视野。因为,这颗行星属于一类非常特殊的系外行星族群——热木星。热木星的大小跟我们太阳系中的木星差不多,不过因为它距离自己的“太阳”很近,所以表面温度很高。 之后的20多年,科学家陆续发现了上百颗热木星,尽管推论众多,但是这类行星的形成和起源却始终是个谜。 与已发现的上千颗系外行星相比,热木星族群有些重要特征。比如,热木星很稀少,大概每100颗恒星周围才有1颗热木星。 其次,热木星所环绕的“太阳”大多数比我们的太阳金属丰度要高,也就是富含更高比例的重于氢和氦的化学元素。 另外,热木星比较“孤独”,它们的附近一般很少有其他行星。也就是说,热木星是一类稀有的、来自“富裕”家庭的“独生子女”。这些热木星的标志性特征,蕴含着其形成和起源的重要线索。 星海弄潮儿 那么是否存在与热木星具有类似关键特征的其他行星族群呢?科学家希望得到这个问题的答案,因为它会为解开热木星起源之谜带来全新线索。 在过去几年,以美国开普勒卫星为代表的望远镜在寻找系外行星方面取得了巨大的成功,探测到了几千颗系外行星,为解决热木星起源之谜带来了契机。 但是,研究这个问题的关键,是要确定这些行星系统的基本性质,如行星的半径和宿主恒星的金属丰度等,而这些属性的测定则需要对恒星进行光谱观测。 这就需要进行光谱获取率极高的观测。但绝大多数望远镜难以胜任,只能望洋兴叹。 但是,中国的望远镜让人们重燃希望。 中科院国家天文台的郭守敬望远镜采用了一种独特的设计,能在大视场中同时观测数千个天体的光谱,是世界上光谱获取能力最高的望远镜。这使得该望远镜在系外行星科学的研究中独树一帜。 近几年来,郭守敬望远镜在开普勒天区观测了数万颗恒星,并得到了它们的光谱。 通过与其他高精度方法的比较论证,研究团队发现,郭守敬望远镜光谱对恒星基本属性的测量结果非常可靠,达到相当高的精度。 “从光谱获得的高精度的恒星参数加上精确的时序测光可以对行星半径等关键属性进行高精度测量,就能对成百上千的系外行星进行准确分类和系统研究了。”中科院国家天文台研究员罗阿理说。 “贵族亲戚”现身 利用郭守敬望远镜的精确恒星数据,研究人员取得了惊人的发现。 随着金属丰度的升高,一些从没被发现过的行星现身了。这些行星几乎总和热木星“相伴”出现,而且与热木星一样,大多“形单影只”。 这些行星跟热木星有一些相似的特征,它们就像是热木星的“表亲”。研究团队给这类新的行星家族起名为“热海星”。 热海星的平均大小与太阳系的海王星类似,其大小的分布从2倍地球半径到6倍地球半径不等,平均相当于4个地球半径。 与热木星类似,热海星也比较稀少,只有大约1%的恒星附近存在热海星。 “将来通过对含热海星的恒星系统进行更高分辨率的观测和视向速度观测,科学家就可以测量热海星的质量,从而进一步研究它们的结构和组成。”罗阿理透露。

    是什么缘故使冬天昼短夜长,夏天昼长夜短呢?冬天昼短,和一切别的可见或不可见的物体一样,是由于冷缩的缘故;至于夜长,是因为点起了灯火,暖了起来因此胀长的缘故。 以下是见解 上面这一段不可思议的奇妙论调,是从契诃夫一篇小说《顿河退伍的士兵》那里引来的,你看了一定会发笑。可是,笑这种说法的人,自己也时常会创造出许多同样不可思议的怪论来。譬如,常常听到有人说或者甚至在书上读到,说什么洗完澡以后,靴子所以穿不进,是因为“脚给热水烫热膨胀,因此增加了体积”。这个有趣的例子已经变成常见的例子,而一般人常常做了完全不合理的解释。 首先,大家应该知道,人体在洗澡的时候温度几乎没有升高。在洗澡的时候人体温度升高一般不超过1摄氏度,至多是2摄氏度。人体机能会很好跟四周环境的冷热影响作斗争,使体温保持在一定的度数。 而且我们的身体温度即使增加了l~2摄氏度,体积增加得也非常有限,穿靴子的时候是绝对不会觉察到的。人体不管软的硬的各部分的膨胀系数都不超过万分之几。因此,脚板的宽窄和胫骨的粗细一共只能胀大百分之几厘米。那么,难道普通一双靴子,会缝制得精确到0.01厘米,像一根头发那么粗细的程度吗?

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