暗能量调查在太阳系外发现异常彗星？比典型彗星大1000倍
Bernardinelli-Bernstein 彗星的质量估计是典型彗星
【菜科解读】
一颗来自我们太阳系外围的巨大彗星在6年的暗能量调查数据中被发现。
Bernardinelli-Bernstein 彗星的质量估计是典型彗星的 1000 倍，可以说是现代发现的最大彗星。
它有一个极其细长的轨道，从遥远的奥尔特云向内旅行数百万年。
它是在其来袭路径上发现的最遥远的彗星，让我们有数年时间观察它在接近太阳时的演变，尽管预计它不会成为肉眼奇观。
这个不寻常的游荡天体将在 2031 年最接近太阳。
在对暗能量调查 （DES） 的数据进行全面搜索后，两位天文学家发现了一颗巨大的彗星。
这颗彗星的直径估计为 100 至 200 公里，大约是大多数彗星直径的 10 倍，是太阳系早期历史上巨行星迁移时从太阳系中抛出的冰冷遗迹。
这颗彗星与以前见过的其他彗星完全不同，其巨大的尺寸估计是基于它反射的阳光量。
宾夕法尼亚大学的佩德罗·贝尔纳迪内利和加里·伯恩斯坦发现这颗彗星——被命名为贝尔纳迪内利-伯恩斯坦彗星(代号为C/2014 UN271)——隐藏在智利塞罗托洛美洲天文台(CTIO)维克特·布兰科4米望远镜上安装的5.7亿像素暗能量相机(DECam)收集的数据中。
DECam 是世界上性能最高的宽视场 CCD 成像器之一，专为 DES 设计，由美国能源部和美国国家科学基金会在 2013 年至 2019 年期间运营。
DECam 由美国能源部资助，并在美国能源部的费米实验室制造和测试。
目前，DECam 用于涵盖广泛科学的程序。
DES的任务是在5000平方度的夜空中绘制3亿个星系，但在六年的观测期间，它还观测到许多彗星和海王星外的物体穿过被调查的区域。
海王星外天体(trans- nepunian object，简称TNO)是位于我们太阳系中海王星轨道之外的一个冰体。
Bernardinelli-Bernstein在国家超级计算应用中心和费米实验室使用了1500 - 2000万CPU小时，采用复杂的识别和跟踪算法，从作为DES的一部分的8万次曝光中检测到的160多亿单独源中识别出800多个TNOs。
其中32个检测属于一个特定的物体- C/2014 UN271。
彗星是冰冷的天体，当它们接近太阳的温暖时会蒸发，形成彗发和彗尾。
该天体在2014–2018年的DES图像没有显示典型的彗星尾巴，但在通过小行星中心宣布发现它的一天内，天文学家使用拉斯坎布雷斯天文台网络拍摄了伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星的新图像，该图像显示它在过去3年中一直处于昏迷状态，使其正式成为彗星。
它目前向内的旅程开始于距离太阳超过40，000天文单位(au)的地方——换句话说，距离太阳的距离是地球的40，000倍，即6万亿公里(3.7万亿英里或0.6光年——距离最近恒星的1/7)。
相比之下，冥王星平均距离太阳 39 天文单位。
这意味着Bernardinelli-Bernstein彗星起源于奥尔特云天体，在太阳系的早期历史中被抛出。
它可能是有史以来探测到的奥尔特云中最大的成员，也是在如此远的距离上探测到的第一颗进入路径上的彗星。
Bernardinelli-Bernstein彗星目前离太阳更近。
DES 于 2014 年首次在距离 29 au（40 亿公里或 25 亿英里，大致相当于海王星的距离）处看到它，到 2021 年 6 月，它是 20 au（30 亿公里或 18 亿英里，海王星的距离）。
天王星与太阳的距离，目前的亮度为 20 等。
这颗彗星的轨道垂直于太阳系的平面，它将在2031年到达离太阳最近的点(被称为近日点)，那时它将在11 au左右(比土星离太阳的距离多一点)——但它不会变得更近。
尽管这颗彗星很大，但据目前预测，天文学家将需要一台大型业余望远镜才能看到它，即使是最亮的时候。
加里伯恩斯坦说：“我们有幸发现了可能是有史以来最大的彗星——或者至少比任何经过充分研究的彗星都要大——并且很早就发现了它，以便人们观察它在接近和升温时的演变。
” “它已经有超过 300 万年没有访问过太阳系了。
”
Bernardinelli-Bernstein 彗星将受到天文学界的密切关注，包括使用 NOIRLab 设施，以了解这个巨大遗迹的组成和起源，从我们自己的星球诞生开始。
天文学家怀疑，在冥王星和柯伊伯带之外的奥尔特云中，可能还有更多这种大小的未被发现的彗星在等待着。
这些巨型彗星被认为是由于木星、土星、天王星和海王星在其历史早期的迁移而分散到太阳系的遥远地区。
NOIRLab 天文学家托德劳尔说：“这是奥尔特云中未知的大型天体群体及其与太阳系形成后不久冰/气巨星早期迁移的联系的一个急需的锚点。
”
#p#分页标题#e#“这些观测证明了对布兰科望远镜等国家设施进行长期调查观测的价值，”NOIRLab 国家科学基金会项目主任克里斯戴维斯说。
“寻找像伯纳迪内利-伯恩斯坦彗星这样的巨大物体对于我们了解太阳系的早期历史至关重要。
”
目前尚不清楚它到达近日点时会变得多么活跃和明亮。
然而，Bernardinelli 表示，NOIRLab 的未来项目 Vera C. Rubin 天文台“将持续测量 Bernardinelli-Bernstein 彗星直至 2031 年的近日点，并可能发现许多其它类似的彗星，从而使天文学家能够表征物体来自奥尔特云的更详细的信息。
”
第一次观察到白矮星的X射线爆炸现象
这种死亡的太阳有时会在一次超热的爆炸中恢复活力并产生一个X射线辐射的火球。
来自包括图宾根大学在内的几个德国机构的一个研究小组在弗里德里希-亚历山大-纽伦堡大学(FAU)的领导下第一次观察到了这样一个X射线光的爆炸。
“这在某种程度上是一个幸运的巧合，真的，”来自FAU天文学机构的Ole König指出“这些X射线闪光只持续几个小时，几乎不可能预测，但观测仪器必须在准确的时间直接对准爆炸。
”他跟Jörn Wilms博士教授和来自马克斯-普朗克地外物理研究所、图宾根大学、巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的研究团队一起在《自然》上发表了一篇关于这次观测的文章。
这种情况下的仪器是eROSITA X射线望远镜，它目前位于离地球一百五十万公里的地方，自2019年以来一直在调查天空中的软X射线。
2020年7月7日，它在天空中的一个区域测量到了强烈的X射线辐射，而这个区域在4小时前是完全不显眼的。
四小时后，当X射线望远镜测量天空中的同一位置时辐射已经消失了。
由此可见，之前完全过度暴露在探测器中心的X射线闪光一定持续了不到8小时。
像这样的X射线爆炸在30多年前就被理论研究所预测，但直到现在还没有被直接观察到。
这些X射线的火球发生在太阳的表面，这些太阳在用完大部分由氢和后来在其核心深处的氦组成的燃料之前其大小跟太阳相仿。
这些太阳的尸体不断缩小，直到剩下白矮星，它们的大小跟地球相似，但其质量可能跟我们的太阳相似。
“想象这些比例的一种方法是把太阳想象成跟苹果一样大小，这意味着地球将跟针头一样大小并以10米的距离围绕苹果运行，”Jörn Wilms解释道。
来自图宾根大学的Victor Doroshenko博士补充称：“这些所谓的新星确实一直在发生，但在大多数X射线发射产生的最初时刻探测它们真的很难。
不仅闪光的持续时间短是一个挑战，而且发射的X射线的光谱非常软。
软X射线的能量不大，容易被星际介质吸收，所以我们在这个波段不能看得很远，这就限制了可观察的物体的数量--无论是新星还是普通的太阳。
望远镜通常被设计成对较硬的X射线最有效，因为那里的吸收不那么主要，而这正是它们会错过这样一个事件的真相！”Victor Doroshenko总结道。
另一方面，如果要把一个苹果缩小到针头大小，那么这个微小的颗粒将保留苹果相对较大的重量。
Jörn Wilms继续称：“来自白矮星内部的一茶匙物质很容易就具有跟一辆大卡车相同的质量。
由于这些烧毁的太阳重要由氧和碳组成，我们可以把它们比作在宇宙中漂浮的与地球同样大小的很大钻石。
这些珍贵宝石形式的物体温度很高，会发出白色的光芒。
然而这种辐射非常微弱，从地球上很难探测到。
除非白矮星伴随着一颗仍在燃烧的太阳，也就是说，当白矮星很大的引力从伴随的太阳外壳中吸引氢气时。
FAU的天体物理学家Jörn Wilms说道：“随着时间的推移，这些氢气可以在白矮星的表面聚集成一个只有几米厚的层。
”在这层中，很大的引力产生了很大的压力，这种压力非常大，以至于大到导致太阳重新点燃。
在一个连锁反应中，它很快就会发生很大的爆炸，期间氢气层被炸掉。
像这样的爆炸的X射线辐射就是2020年7月7日击中eROSITA探测器的真相，产生了一个过度曝光的图像。
“对来自白矮星大气层的X射线辐射的物理来源的理解相对较好，我们可以从第一原理和精致的详情中建立它们的光谱模型。
将模型跟观测结果进行比较可以了解这些物体的基本属性，如重量、大小或化学成分，”来自图宾根大学的Valery Suleimanov博士说道，“然而，在这种特殊情况下的问题是，在30年没有光子的情况下，我们突然有了太多的光子，这扭曲了eROSITA的光谱反应，eROSITA的设计则是为了探测数以百万计的非常微弱的天体，而不是一个但非常璀璨的物体”，Victor Doroshenko补充道。
Jörn Wilms则表示：“利用我们最初在支持X射线仪器开发时拟定的模型计算，我们能在一个复杂的过程中更详细地分析曝光过度的图像，从而获得一个白矮星或新星爆炸的幕后观点。
”根据这些结果，，这颗白矮星的质量大约相当于我们的太阳，因此相对较大。
爆炸产生了一个温度约为327,000摄氏度的火球，这使其温度为太阳的60倍。
“这些参数是通过将X射线辐射模型跟Valery Suleimanov和Victor Doroshenko在图宾根创建的非常热的白矮星所发出的辐射模型相结合，以及在FAU和MPE进行的远远超出规格的制度下对仪器反应的非常深入的分析而获得的。
我认为这很好地说明了现代科学中合作的主要性--以及德国eROSITA联盟中广泛的专业知识，”来自图宾根大学的Klaus Werner教授博士补充道。
由于这些新星很快就耗尽了燃料，它们会迅速冷却，X射线辐射则会变得更弱并直到最后变成可见光，其在eROSITA探测到的半天后到达地球并被光学望远镜观测到。
Ole König指出，随后出现了一颗看似璀璨的太阳，这实际上是来自爆炸的可见光且非常璀璨，以至于在夜空中可以用肉眼看到它，“像这样看似‘新星’的现象在过去也曾被观测到过。
由于这些新星只有在X射线闪光后才干看到，因此很难预测这种爆发，当它们撞上X射线探测器时重要是靠运气。
”
人类已经搜寻到5000颗系外行星？回顾一些里程碑式的发现
最近人类已经发现的第5000颗系外行星正式得到确认，现在似乎是回顾这一路走来的里程碑的最佳时机。
自从仰望夜空以来，人们一直认为至少在我们看到的一些太阳附近应该有行星在运行，但直到1992年，天文学家才确认第一次发现了一颗“太阳系外 ”行星。
虽然New Atlas没有报道早期的系外行星科学，但该媒体在2008年第一次报道该领域的发现：在大约5000光年外发现了一个"惊人的相似"的行宇宙岛统。
第二年，随着NASA（美国宇航局）开普勒宇宙望远镜的发射，事情才真正开始，该望远镜是专门为搜索系外行星而设计的。
在接下来的几年里，候选探测器开始成百上千地涌入，到2015年，天文学家已经确认了大约440个系统中的1000多颗系外行星。
七年后，这个数字现在已经增加到5000多颗。
其中的一些亮点包括Gliese 581g，第一颗可能适合居住的系外行星；HIP 13044 b，在银河系外发现的第一颗候选系外行星；第一次发现的“流氓行星。
Kelt-9b，比大多数太阳都要热的气体巨行星；Proxima b、c和d，它们是离地球最近的系外行星，只有4光年的距离；当然还有TRAPPIST-1系统，它包含七颗地球大小的行星，围绕一颗红矮星运行。
New Atlas总结了过去20年中一些最大的系外行星发现：2008年2月20日，圣安德鲁斯大学的天文学家有发现了一个距离地球大约 5000 光年的行宇宙岛统，它与我们的太阳系有着“惊人的相似之处”。
2010 年 10 月 1 日，天文学家宣布第一颗“潜在宜居”的系外行星Gliese 581g 被发现。
2010 年 11 月 25 日，天文学家称银河系以外的第一颗系外行星HIP 13044 b 被发现。
2011 年 9 月 19 日，美国宇航局的开普勒任务发现了第一颗围绕两颗太阳运行的系外行星 Kepler-16b。
2012 年 11 月 15 日，天文学家发现了一颗距离我们太阳系约 100 光年的“流氓行星”。
2015年1月10日，美国宇航局宣布开普勒宇宙望远镜观测到的系外行星数量已经超过了1000 颗，其中包括 8 颗新的“宜居”行星和 544 颗候选行星。
2016 年 8 月 24 日，一组天文学家发现了一颗潜在宜居行星，距离地球仅 4 光年。
2017 年 2 月 22 日，一个国际天文学家团队宣布在附近一颗超冷红矮星的轨道上发现了七颗地球大小的系外行星，其中三颗位于该太阳的宜居带。
2017 年 5 月 5 日，天文学家盘点迄今为止发现的五颗最奇异的系外行星。
2017 年 6 月 5 日，美国宇航局发现极度不适合居住的超高温系外行星KELT-9b。
2022年3月21日，美国宇航局确认发现了第5000 颗系外行星，，并认为还有数十亿颗系外行星有待发现。
