2019年,搭乘天文列车驶向宇宙更深处

2021-07-15 作者:未知   |   浏览(
头顶的这片星空已经存在了百亿年,与之相比,人类的百年寿命不过弹指一挥间。虽然渺小,大家却从未停止过前进的脚步。一代又一代人,将探索宇宙奥秘的接力棒传递。

2019年,是空间探测厚积薄发的一年。望远镜看得愈加明确,探测器飞得愈加遥远,宇宙学理论愈加贴近真实。这一年,大家仰望星空,更懂宇宙。目前,让大家来一次星际穿越,前往2019年的星空站台,一块深入认识一下这熟知又陌生的宇宙。

第一站:意大利

7国签署SKA天文台公约

观测宇宙,望远镜就是大家的双眼。

3月12日,平方公里阵列射电望远镜项目7个创始成员国——中国、澳大利亚、意大利、荷兰、葡萄牙、南非和英国,在乎大利首都罗马正式签署了成立政府间国际组织的SKA天文台公约。

SKA是继国际热核聚变实验堆之后中国参与的第二个国际大科学工程。它并不是单台望远镜,而是一个望远镜互联网,由2500面直径15米的碟形天线与250组低频和中频孔径阵列组成,因接收总面积约1平方公里而得名。

据报道,这项人类历史上规模最大的天文学工程预计将于2021年1月1日开建,2024年左右收成第一批数据,2028年完成一期10%规模的建设。项目的设计寿命为50年。

在过去5年中,来自20个国家的1000多名工程师和科学家一同参与了SKA的设计工作,在不同国家设立了新的研究项目、教育计划和协作机制,以培训新一代科学家和工程师。

第二站:南美

今年唯1日全食在南美上演

月球绕着地球转,地球绕着太阳转,就会有一些特殊时刻,三者正好处于一线。当月球处于太阳和地球之间,地球某些区域的太阳光就会被月球完全挡住,日全食这场天文好戏就开始上演了。

北京时间7月3日凌晨,南太平洋和南美洲南回归线以南区域出现日全食。这次日全食是2019年度唯一的一次日全食,但其日全食带仅宽150公里、长9600公里。该狭长地区只涵盖了智利和阿根廷的部分区域,其余皆是汪洋大海。

这场天文盛世吸引了无数天文喜好者。据海外媒体报道,在日全食最明显的智利科津波省,涌入了约30万人等待这场天文奇观。

据了解,在地球上同一区域看到日全食的几率大约为300年一次,而看到月全食的几率大约为3年一次。也就是说,生活在某一固定区域的人,有生之年能看到多次月全食,但几乎无缘目睹一次日全食。

第三站:月背

嫦娥四号初次获得近距离月背影像图

嫦娥奔月、吴刚伐桂、玉兔捣药……自古以来,大家对月球有着无限的遐想。因为地球强大的引力让月球一直一面朝哪个方向地球,所以人类在地球上只能看见月球的正面,看不到背面。

1月3日,嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的预选着陆区,并通过鹊桥中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图,嫦娥四号月球车玉兔二号在月背留下了人类探测器的第一道印迹。此次任务达成了人类探测器初次月背软着陆、初次月背与地球的中继通信。

12月4日,嫦娥四号和玉兔二号在完成月球第12月昼的工作后,进入了第12月夜的休眠状况。着陆地区崎岖不平、大坑套小坑,玉兔二号采取稳步慢速的行驶方法,自成功着陆后已累计行驶345.059米。

为什么大家对月球背面这样执着?这不止是好奇心、探索欲的驱使,月球背面的电磁环境很干净,在那里拓展低频射电探测是全世界天文学家梦寐以求的事情,将填补低频射电观测的空白。国家空间科学中心副主任、月球与深空探测总体部主任邹永廖说。

科学家觉得,在月球背面拓展低频射电天文观测,将为研究太阳、行星及太阳系外天体提供可能,也将为研究恒星起源和星云演化提供要紧资料。

第四站:龙宫

隼鸟2号达成龙宫小行星取样

提起银河系、太阳系,大家第一想到的总是是太阳、八大行星与太阳系小伙伴相邻星系等,无数小行星们常常因为身材玲珑而被忽视。事实上,小行星也蕴藏着不少关于星系演化的大秘密。

2月22日,日本宇宙航空研究开发机构宣布,隼鸟2号探测器完成了初次在小行星龙宫上着陆取样任务。隼鸟2号与龙宫的亲密接触时间只有几秒钟,其向龙宫发射了一颗子弹,溅起小行星表面物质,借机采样。而就在12月3日,隼鸟2号已经顺利完成此次探索任务,携着从远方带来的礼物,踏上了它的归途。若返航顺利,隼鸟2号将在2020年11至12月回到地球的怀抱。

‘龙宫’引力只有地球的十万分之一,且在迅速自旋,这对于自主控制完成采样的‘隼鸟2号’是一个很大的挑战。北京理工大学智能化学院副教授曾祥远表示,实行小行星采样返回任务具备要紧意义。小行星演化程度低,保留了太阳系形成初期的原始信息,采回样品或将为揭示太阳系起源、行星演化等提供要紧线索。再者,深空自主控制技术、探测器推进技术,与采样技术等均是人类孜孜以求的高新技术,对带动高科技革新和增强科技实力具备要紧引领用途。

值得一提的是,美国小行星贝努探测计划也在稳步进行中。12月12日,美国国家航空航天局宣布,探测器奥西里斯-REx项目团队已选定小行星贝努上一处名为夜莺的地址作为采样点,预计有关样本可以帮研究职员深入知道这颗小行星的形成历史。按计划,探测器将在2020年8月初次尝试对贝努进行一触即走式采样。

第五站:银河系

中国科学家发现银河系外盘翘曲结构

银河系的恒星座命盘看着好像是一个大体上平坦的圆盘,但实质并不是这样。

2月5日,正值大年初中一年级,《自然·天文》期刊在线发布了一项重大研究成就,国内天文学家初次通过对恒星的观测向人类展示了银河系外盘惊人的翘曲结构。

论文的联合通讯作者、国家天文台恒星与恒星系统团队首席科学家邓李才表示,理论上,星系盘一直处于不稳定的状况。在外盘处,巨大的星系盘会渐渐向上或向下卷起,整体形成一个接近炸薯片一样的弯曲状况。天文学家称这种形状为星系盘翘曲,这种结构可以在侧向的河外盘星系上直接看到。

事实上,此前的很多观测表明,这种翘曲形状在宇宙中较为容易见到,大约三分之一的河外盘星系都多少展示出翘曲形状。只不过由

于人类本身处于银河系的恒星座命盘上,以往一直不识庐山真面目,直到今年才发现。

银河系盘的翘曲通过恒星观测结果被证实,这第一更新了大家对银河系形状的认识,同时也对外盘起源的研究提供了决定性的观测证据,为大家最后理解像银河系如此的巨大盘星系怎么样形成和演化提供重要线索。邓李才说。

第六站:LB-1双星系统

国内发现迄今最大恒星级黑洞

继人类初次获得黑洞图像之后,又一项有关黑洞的重大发现搭上了今年的末班车。

11月28日,《自然》期刊发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的研究成就,他们依托国内自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜,发现了一颗迄今为止水平最大的恒星级黑洞——约70倍太阳水平。为了纪念LAMOST在发现这颗巨大恒星级黑洞上做出的贡献,天文学家给这个包含黑洞的双星系统命名为LB-1。

依据水平的不同,黑洞通常分为恒星级黑洞、中等水平黑洞和超大水平黑洞。其中,恒星级黑洞在宇宙中常见存在。现在恒星演化理论预言在太阳金属丰度下只能形成最大为25倍太阳水平的黑洞,而这颗新发现的黑洞显然处于现有恒星演化理论的盲区,颠覆了大家对恒星级黑洞形成的认知,有望推进恒星演化和黑洞形成理论的改革。

该团队还提供了一种借助LAMOST巡天优势探寻黑洞的新办法。下面,借助LAMOST极高的观测效率,天文学家有望发现一大量深藏不露的黑洞,开创批量发现黑洞的新纪元。

第七站:室女座星系团

第一张黑洞照片问世

自20世纪开始,大家对黑洞的探秘就从未停止过。然而,经过全球200多位科学家数年的努力,直到今年的4月十日,大家才真的看到第一张黑洞照片。

该图像揭示了室女座星系团中超大水平星系M87中心的黑洞。这个黑洞距离地球十分遥远,有5500万光年,黑洞的水平约为太阳的65亿倍。法国国家科学研究中心对这张照片的评述为:这张图片了解地显示了一个圆形和黑暗中心地区的环形结构——它是黑洞的阴影,突出了辉煌的背景,这个影子是重力偏离光的组合,充满了关于这部分迷人物体性质的信息,并允许研究职员测量黑洞的巨大水平。

坐落于南极、智利、墨西哥、美国、西班牙的8台亚毫米波射电望远镜,借助甚长基线干预测量技术构建成一个口径等同于地球直径的超级虚拟望远镜,即事件视界望远镜。

大家都知道,黑洞巨大的引力使得光都逃逸不掉,那样科学家如何给它拍照?事实上,这张图像是重构出来的,就像平常医院做核磁共振,所看到的片子也是通过测量人体局部图像的不同空间频率成份重构出来的。

获得首张黑洞图像着实不容易。中国科学院上海天文台研究员路如森表示,这张黑洞图像所看清的部分,等于从美国纽约看到巴黎咖啡店里的客人正在读着的一张报纸上的文字。伴随这张来之不容易的图像在多国科学家的通力合作下最后完成,黑洞天文学新年代的序幕从此拉开。

第八站:36亿光年外

人类初次确定非重复迅速射电暴出处

遥远宇宙中会忽然出现短暂而猛烈的无线电波暴发,持续时间极短,一般只有几毫秒,却可以释放巨大的能量,这就是迅速射电暴。

人类探测到的迅速射电暴中,其中大多数是一次性的、非重复的,少数是来自同一地址的重复迅速射电暴。不少学者致力于探寻这部分遥远信号的家乡,而相比于重复迅速射电暴,确定一次性迅速射电暴的出处要难得多。

6月28日,《科学》期刊发表文章表明,一个国际天文学团队初次发现一次性迅速射电暴FRB 180924的准确出处。研究职员开发出一种新技术,借助迅速射电暴抵达澳大利亚平方公里阵列探路者射电望远镜不同天线之间的微小时间差,制作了一幅展示一次性迅速射电暴出处的好看的图,确定了FRB 180924源自36亿光年外1个大小像银河系的星系,并且发现它的起始地方坐落于该星系的边缘地带,距星系中心约1.3万光年。

该研究不只跨出了非重复射电暴出处定位的第一步,也为讲解这种困扰了天文学家十几年的宇宙神秘电波提供了重要线索。

第九站:宇宙

NASA公布迄今最详细宇宙图谱

宇宙是什么样子的?哈勃太空望远镜大全了以往的数据,给宇宙绘制了一副图像。

5月,哈勃太空望远镜项目的科学家公布了最新的宇宙照片——哈勃遗产场,这是迄今最完整最全方位的宇宙图谱,由哈勃在16年间拍摄的7500张星空照片拼接而成,包含约265000个星系。

这幅类似马赛克的图像包含了宇宙中星系成长的完整历史,从‘呱呱坠地的婴儿’到‘长大成人’。该项目首席研究员、美国加州大学圣克鲁兹分校天文学家加斯·伊林沃斯说。

这张图像上,有的星系甚至距离地球133亿光年,也就是说,其年龄至少为133亿岁,是宇宙大爆炸后5亿年诞生的星系。

科技不断进步,人类探索星空的脚步不会停歇。美国国家航空航天局表示,哈勃太空望远镜拍摄的这幅图像的景深有望在10年内被超越。21世纪20年代中期,更强大的宽视场红外探测望远镜将发射升空。假如所有按计划进行,WFIRST拍摄的每张照片的景深都将是哈勃太空望远镜的100倍。届时,新的宇宙全家福有望囊括数以千万计的遥远星系。

第十站:回到地球

诺贝尔奖花落天体物理

北京时间十月8日,是天体物理的高光时刻。瑞典皇家科学院在这一天宣布,2019年诺贝尔物理学奖花落美国科学家詹姆斯·皮布尔斯,与两位瑞士科学家米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹,以表彰他们在天体物理范围所作出的杰出贡献。

詹姆斯·皮布尔斯是宇宙学的泰山北斗,他对拥有数十亿个星系和星系团的宇宙进行研究,他的宇宙学理论框架已然成为大家理解宇宙历史的基础。凭着着物理宇宙学范围的理论发现,詹姆斯·皮布尔斯获得了900万克朗奖金的一半。

另一半奖金被两位瑞士科学家推荐,他们的贡献在于发现了第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星。1995年十月,在法国南部的上普罗旺斯天文台,他们率先宣布,通过定制的高精度仪器发现了一颗与木星相当的气态星球。此后,人类渐渐发现了4000多颗太阳系外行星。

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