从恒星耀斑到伽马射线暴:看宇宙间那一场场盛大的烟花表演
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图片英国华威大学 FRB18112旅行轨迹(艺术图)。
图片欧洲南方天文台 【今日视点】 本报记者 刘 霞 夜空看起来非常宁静,但用一台可在几天内扫描整个天空的望远镜凝视太空,我们就会见证一场场盛大的烟花表演:从恒星耀斑到伽马射线暴(GRB),从快速射电暴(FRB)到千新星,这些宇宙间盛大的烟火向我们展示宇宙极致绚丽的
【菜科解读】
两颗中子星碰撞(艺术图)。
图片英国华威大学
FRB18112旅行轨迹(艺术图)。
图片欧洲南方天文台
【今日视点】
◎本报记者 刘 霞
夜空看起来非常宁静,但用一台可在几天内扫描整个天空的望远镜凝视太空,我们就会见证一场场盛大的烟花表演:从恒星耀斑到伽马射线暴(GRB),从快速射电暴(FRB)到千新星,这些宇宙间盛大的烟火向我们展示宇宙极致绚丽的同时,也在向我们讲述着宇宙的奥秘。
恒星耀斑:活跃恒星的剧烈电磁喷发
中国科学院国家天文台研究员张承民向科技日报记者介绍说:恒星耀斑是恒星大气中最剧烈的爆发现象之一,指恒星表面局部区域突然释放出极高能量的过程。
在此过程中,恒星会在多个波段释放出强烈的电磁辐射,同时还会出现剧烈的高能粒子辐射。
当太阳发生耀斑时,我们会看到其突然变亮,然后迅速恢复平静。
类似的事情也发生在各种质量大小不一、温度和光度不同的恒星中。
张承民解释道,科学家已经知道太阳耀斑出现的原因:构成太阳的旋转气体携带磁场,由于太阳外层的对流和太阳自转,使得这些气体不停地运动,磁力线不断被拉伸和纠缠。
当这些磁力线彼此接触并合并时,会释放出大量能量,它加热太阳周围的大气层并使粒子加速运动,导致突然爆发。
有时,多余能量会将太阳的一些物质抛射出来,形成日冕物质抛射。
在极端情况下,这些高能辐射物质会到达地球,与地磁场相互作用,还可能危及卫星甚至地面电力基础设施。
因此,天文学家一直在密切监测太阳的爆发活动。
千新星:碰撞中子星产生的大爆炸
千新星是碰撞中子星产生的大爆炸。
当两颗中子星围绕一个共同的质心运行时,系统会以引力波的形式释放能量。
最终,两颗中子星相撞,科学家在电磁光谱的可见光、红外和伽马射线部分会看到强烈的闪光。
千新星是近些年引入的天文学术语,因为其峰值亮度高达经典新星的1000倍。
张承民介绍说。
科学家对千新星的了解大多来自双中子星并合产生的引力波事件GW170817,其证实了一些关于千新星的假设。
首先,它支持中子星并合产生短而强烈伽马射线爆发的观点;其次,它证明了这些并合会孕育出一些重元素:中子被吸收到原子核中,产生铂和金等重金属。
不过,这其中诸多细节仍然未知,中子星的状态方程仍然是天体物理学领域最大的悬案之一。
FRB:来自遥远他乡的神秘脉冲
2007年,天文学家首次发现了FRB,这是来自遥远星系的强大的无线电脉冲,持续时间为几毫秒。
起初,他们很不解:什么事件能在几分之一秒内释放出与太阳辐射10万年一样多的能量?
2012年,又一个重复的FRB闯入天文学家的视野。
截至2023年7月,人们总共观测到了675次FRB。
张承民指出:FRB如此短暂、强烈和明亮,科学家认为,其源头的物质分布必须非常致密。
而且,鉴于FRB呈极化状态,因此源头必须具有非常强的磁场。
在此基础上,科学家普遍认为FRB是由被称为磁星的强磁化年轻中子星爆发而来。
天文学家也一直在研究如何利用这些FRB,因为每个FRB脉冲都以无线电频率到达地球,根据高频和低频信号之间的时间延迟,科学家可推断出它们所到之处的一些特性。
GRB:宇宙中最明亮的闪光
张承民解释说,伽马射线是能量最高的光,GRB是人们见过的最亮、能量最高的瞬态光子爆发事件。
它们可以持续几毫秒到几分钟。
鉴于它们也经常在X射线、光学和无线电发射中露出马脚,科学家因此能研究它们的来源。
目前,科学家发现了两种不同的GRB。
张承民说:长GRB持续时间为2—60秒,被认为由核心坍塌的超亮超新星产生。
这种坍塌形成了一个黑洞,将恒星的残余物搅成强大的喷流。
而短GRB持续时间不到2秒,与中子星和黑洞等致密物体的并合有关。
GRB不断给人类带来惊喜。
2022年10月9日,天文学家发现了迄今最剧烈爆发的长GRB,并将其命名为BOAT,它可能是人类文明开始以来,宇宙向地球发射的最亮信号。
张承民说:星辰日月高天际,雪散烟花遍海隅。
这些绚丽的‘烟花’也是遥远宇宙派来的‘使者’,对其开展深入研究将有助我们进一步揭示宇宙的秘密。
catalogs:115955;contentid:11748141;pubpshdate:2023-23;author:李丁丁;file:1692754203162-2512f265-0a62-4623-9d57-d5da44ff1612;source:29;from:科技日报;timestamp:2023-23 09:30:01;
世界最神秘十大未解之谜:生命的基石可以在年轻恒星周围迅速形成
理论上,一种名为球粒陨石的陨石家族为地球提供了适合生命的物质。
但问题是,首先是如何将含有碳、氮和氧等元素的复杂有机分子密封在这些陨石中的?新的研究表明,这些大分子(生命的基本组成部分)形成的热点可能是婴儿恒星周围旋转物质盘中的所谓尘埃陷阱。
在这里,来自中心年轻恒星的强烈星光可以在短短几十年内照射积累的冰和尘埃,形成含碳大分子,这是相对快速的。
这意味着当较大的星子形成行星时,大分子可能已经存在,或者它们可能以小鹅卵石的形式密封在小行星中。
这些小行星可能会在太空中反复碰撞而破裂,形成更小的天体。
其中一些可能以陨石的形式到达地球。
含有复杂分子的冰粒子的图示(图片uux.cn/ESO/L.Cal ada)伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的团队成员Paola Pinilla告诉Space.com:在行星可能需要容纳生命的大分子物质的形成中,发现集尘器的新的关键作用是令人难以置信的。
集尘器是尘粒生长为鹅卵石和星子的有利区域,而鹅卵石和星子子是行星的组成部分。
Pinilla解释说,在这些区域,非常小的粒子可以通过持续的破坏性碰撞不断地被重建和补充。
这些微小的微米级颗粒可以很容易地被提升到围绕婴儿恒星的扁平恒星形成物质云的上层,称为原行星盘。
Pinilla说,一旦到达这里,这些粒子就可以从它们的婴儿恒星接收适量的辐射,从而有效地将这些微小的冰粒子转化为复杂的大分子物质。
在实验室里复制太阳系的早期像太阳这样的恒星是在巨大的星际气体和尘埃云中形成过度密集斑块时诞生的。
首先成为原恒星,婴儿恒星体从其诞生云的剩余部分收集物质,堆积在其核心中引发氢与氦核聚变所需的质量上。
这是定义恒星主序星寿命的过程,对于围绕太阳质量的恒星来说,这一寿命将持续约100亿年。
这颗年轻的恒星被一个原行星盘包围着,原行星盘是在它的创造和提升到主序星过程中没有被消耗的物质。
顾名思义,植物是从这种物质和圆盘内形成的,但它也解释了彗星和小行星的起源。
我们的太阳系大约在45亿年前经历了这个创造过程。
之前在地球实验室进行的研究表明,当这些原行星盘受到星光照射时,它们内部可以形成数百个原子的复杂分子。
这些分子主要由碳构成,类似于黑烟或石墨烯。
围绕婴儿恒星PDS 70的原行星盘至少有两颗正在形成的行星。
(图片uux.cn/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty等人)尘埃阱是原行星盘中的高压位置,分子的运动在这里减慢,尘埃和冰粒可以积聚。
这些区域的较慢速度可以使颗粒生长,并在很大程度上避免导致碎片化的碰撞。
这意味着它们可能对行星的形成至关重要。
该团队想知道星光给这些区域带来的辐射是否会导致复杂的大分子形成,并使用计算机建模来测试这一想法。
该模型基于阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)收集的观测数据,该阵列由智利北部的66台射电望远镜组成。
莱顿大学的团队成员Nienke van der Marel说:我们的研究是天体化学、ALMA观测、实验室工作、尘埃演化和太阳系陨石研究的独特结合。
。
我们现在可以使用基于观测的模型来解释大分子是如何形成的,这真的非常酷。
该模型向团队透露,在除尘器中创建大分子是一个可行的想法。
伯尔尼大学的团队负责人Niels Ligterink说:当然,我们原本希望得到这样的结果,但令人惊讶的是,结果如此明显。
。
我希望同事们能更多地关注重辐射对复杂化学过程的影响。
大多数研究人员专注于几十个原子大小的相对较小的有机分子,而球粒陨石大多含有大分子。
在不久的将来,我们期待着使用阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)等强大的望远镜进行更多的实验室实验和观测来测试这些模型,Pinilla总结道。
该团队的研究于周二(7月30日)发表在《自然天文学》杂志上。
令科学家困惑的宇宙未解之谜:太阳?属于一颗炽烈的恒星太阳系老大
万物生长需要都需要阳光,所以大家看到天上的太阳就是我们生命老大,主宰着世间所有的一切。
那么太阳是什么星呢?其实是一颗炽烈的恒星,下面小编就来揭开这颗行星的神秘之处。
太阳是属于恒星天上的太阳高高照,世间万物生长需要阳光,没有它则是一片黑暗。
在宇宙中太阳是太阳系中心的一颗恒星,我们地球就是围绕着太阳进行公转。
太阳的质量主要由四分之三的氢、以及少量重元素组成的。
太阳温度是非常高的,其表面温度为5770度,而中心温度为1500万度,还具有4000亿个大气压,若是在表面冒一个泡就相当于一百亿枚核弹爆炸威力,大家看起来是不是觉得特别恐怖,所以是一个威力巨大的火球。
太阳70亿年后消失就科学家研究得知,太阳目前寿命是在45.7亿岁,大约还过70一年后就是消失。
于是许多人就担心地球将来会怎么办呢?会不会也随着太阳走向灭亡呢?其实大家也不用过于担心,或许那个时候人类已经达到了主宰宇宙空间了,能够有效避免地球受到伤害。
太阳有生命吗在近期关于太阳是否有生命存在不少争论,例如美国航天局拍到了有飞船在太阳附近活动。
许多人猜想是不是有更高级的生命存在了,不过截止目前人类还没有发现太阳有生命迹象,只能说在以后科学逐步发达,去发现这些未知的事物。