詹姆斯·韦伯宇宙望远镜在爱因斯坦“引力
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【菜科解读】
据美国宇宙网 By Robert Lea:詹姆斯·韦伯宇宙望远镜的一张令人惊叹的新图像显示,一个超新星所在的宇宙岛在不同的时间点出现不是一次,也不是两次,而是三次。
詹姆斯·韦伯宇宙望远镜 JWST拍摄的这张看似不受时间限制的图像之所以成为可能,要归功于前景宇宙岛团的很大引力影响,以及阿尔伯特·爱因斯坦在一个世纪前预测的一种称为“引力透镜”的光线弯曲现象
在他的广义相对论中,爱因斯坦预言质量扭曲了空间和时间的结构,或者说“时空”。
这类似于将一个球放在拉伸的橡胶板上,球在橡胶板上造成凹痕。
球的质量越大,引起的翘曲程度就越大。
在时空的情况下也是如此,太阳比行星造成更大的“扭曲”,宇宙岛比太阳造成更大的空间扭曲。
当光从背景物体穿过质量物体时,这种扭曲会影响光的通过。
在极端情况下,因为光在到达我们的途中可以从背景透镜物体绕过透镜物体采取不同的路径,所以它可以导致背景物体被放大,甚至出现在天空中的多个点上。
这意味着这种现象,“引力透镜”已经成为天文学家研究非常遥远的物体的有力工具。
仔细观察詹姆斯·韦伯宇宙望远镜在不同时间拍摄的同一红色宇宙岛的三个实例。
Image credit: ESA/Webb, 美国宇航局 & CSA, P. Kelly
在这张新的JWST影像中,透镜物体是银河星团RX J2129,位于宝瓶座,距离我们大约32亿光年。
RX J2129正在使一个背景红色的超新星宿主宇宙岛复制它。
超新星爆发是由天文学家使用哈勃宇宙望远镜发现的,是一颗Ia型超新星,编号为2022riv。
由于它们的光线非常均匀,天文学家通常将它们称为“标准蜡烛”。
这种一致性意味着Ia型超新星实际上可以用作测量宇宙距离的工具,因为在相同的距离上,它们看起来完全一样。
当作一个引力透镜,RX J2129已经创建了这个宇宙岛的三个图像,它们的大小、位置甚至年龄都不相同,因为来自背景宇宙岛的光采取不同的路径,从而到达JWST的时间也不同。
这张由詹姆斯·韦伯宇宙望远镜拍摄的未加注释的图像显示了一个被许多较小的类似宇宙岛环绕的大型椭圆宇宙岛,包括宇宙岛团RX J2129和右上角的宇宙岛。
Image credit: ESA/Webb, 美国宇航局 & CSA, P. Kelly
沿着最长路径的光显示了背景宇宙岛最古老的时代,当时它的超新星仍在发生。
第二长路径的下一张图片显示了320天后的宇宙岛,第一张图片显示了1000天后最短路径的最终一张图片。
在后面的两张图片中,2022riv的超新星已经从视野中消失了。
在图像的右上角还出现了几个背景物体,由于引力透镜的扭曲效应,它们看起来像是同心的光弧。
JWST使用其近红外相机 NIRSpec进行了观测,该相机能够测量AT 2022riv的亮度,这是一颗非常遥远的早期超新星。
强大的宇宙望远镜还对事件产生的光进行了光谱分析,这应该可以将这颗遥远的超新星与本地宇宙中最近出现的Ia型超新星进行比较。
这种比较可以用来测试测量距离时使用这些超新星的准确性,从而验证天文学最有用的工具之一的结果。
3大恐龙未解的谜团探索 体温肤色与速度/图
遗留下骨骼化石,成为研究的重要资料。
恐龙属于爬行动物,对于后来地球动物的形成有重要影响,因此研究恐龙的意义十分重大,已经成为一个非常热门的话题。
其中恐龙是否冷血动物?恐龙的颜色是什么?以及恐龙的奔跑速度都是令科学家十分困惑的难题,根据一些化石以及科学想象,正在攻克这些难题。
恐龙是冷血动物吗? 恐龙是冷血动物,还是温血动物?目前生物学家持有两种截然不同的观点,都是根据当前地球上动物的现状分析的。
持冷血(变温)动物观点的学者主要的根据是,恐龙和现在爬行动物一样,属于比较低等的动物,鳄鱼、青蛙、蛇都是典型的冷血动物。
这些动物的体温随着外界温度的变化而升降,可以节省体能的消耗,不需要有强有力的心脏维持血液循环,也不需要皮肤上有汗腺,遇到高温时排汗,用来保持身体各部分恒定的温度。
大部分冷血动物都有“冬眠”的特性,找一个温度适宜的洞穴,防止体温降到0℃以下,不然它要冻僵死掉。
主张恐龙是“冷血动物说”的学者遇到了麻烦。
是啊,难道恐龙也要“冬眠”吗?那么庞大的身躯躲到哪里安身呢?冬眠期间的安全问题怎么解决?如果不“冬眠”。
寒冷的冬季是冷血动物难熬的季节啊,恐龙是如何度过漫长的冬季呢?另外,即使是冷血动物,体温过高或过低时,都缺乏活力,比如鳄鱼在35℃左右温度时才能活动自如。
它们通过什么方式获得最佳温度呢?主要是晒太阳,从阳光中获取能量,体温逐渐升至35℃左右。
那么,庞大的恐龙依靠什么达到最佳温度呢?如果也依靠晒太阳,则很难自圆其说,经推测最重恐龙达80吨重,如此庞然大物,依靠晒太阳升温,必须不断转动巨大身躯,晒完一面再晒另一面,简直无法想象!何况恐龙为了生存需要不断吃食物,食量非常大,总不能整天懒洋洋地晒太阳啊! 因此,另一些学者提出恐龙是“温血动物”,体温恒定,就像现在的大象。
根据进化论学说,有一种恐龙是飞鸟的祖先。
要知道恐龙也下蛋,和鸟一样,最近挖掘恐龙化石发现有软组织羽毛的痕迹,而鸟类都是温血动物,体温恒定,羽毛是为了御寒。
这种学说似乎也有道理。
可是“温血动物说”遇到了更大的麻烦,仍是恐龙巨大身躯引起的难题,是啊,最大恐龙身高9米以上,身长20米以上,重量达80吨,需要一颗多么硕大的心脏啊!才能推动如此大量的血液,维持血液循环满足身体各部位的需求啊!即使是最简单的恐龙血液循环系统,一经画出,立即被人们断然否决,动物界绝不可能有如此威力的心脏能为其供血。
“温血动物说”遇到的另一个难题,就是“血压”问题。
长颈鹿吸引了科学家,因为长颈鹿能将自己的脑袋举到离地4.5米高度,又能低头喝水,这必须有一套特殊的供血系统。
因为我们有这样经验,久蹲在地猛的站起来,往往眼发黑,头发晕,就是心脏供头部血液不及时引起的。
长颈鹿能将血液压到离地4.5米高处的头部,其血压是人类的2~3倍,心脏既大又厚,泵血有力,可直接送到高处。
有趣的是,当它低头至地面时,颈动脉的“阀门”会自动调节血量,保持低头时头部血压的稳定,因而长颈鹿既不会出现“脑缺血”,也不会发生“脑溢血”。
月球是如何形成的?探索月亮形成之谜
但几百万年之后地球的月球才逐渐开始形成,目前存在三种理论解释月球是如何产生的:巨型撞击假说,共同形成理论和捕获理论。
巨型撞击假说这项较为流行的理论获得科学界的广泛支持。
如其他行星一样,地球形成于环绕年轻太阳的尘埃气体云的残余物。
早期的太阳系非常动荡不安,大量形成的天体并没有完全进化成完整的行星。
根据巨型撞击假说,其中一颗刚形成的天体撞击了地球。
这颗名为忒伊亚的火星大小的天体撞击了地球,这颗年轻行星的地壳汽化并被抛入太空。
重力导致被抛射的粒子保持一个整体,从而产生了太阳系内相对宿主行星最大的卫星。
这种形成过程也解释了为什么月球主要是由很轻的物质组成,它的密度远不及地球——形成月球的物质主要来自于地球的地壳,而地球的多岩石核心保持完好。
随着抛射的物质聚集在忒伊亚残余的地核,它以地球靠近地球黄道面为中心,也就是太阳经过太空的路径,这就成为了月球现在环绕的运行轨道。
共同形成理论月球也可能与地球同时形成。
这项理论认为引力可能导致太阳系早期的物质聚集靠拢,这与引力将粒子聚集形成地球几乎是同时发生。
因此,月球的组成成分可能类似于地球,同时这也解释了月球目前所处的位置。
然而,尽管月球和地球组成物质大致相同,月球却远不如地球那么密集。
如果两者是同时从具有相同重金属元素的地核开始形成,那么,两者的密度应该相差不大。
捕获理论还有一种可能便是地球的引力阻碍了路经的某一天体,这是太阳系很多卫星形成的原因,例如火星的卫星火卫一和火卫二。
捕获理论认为,太阳系内某处形成的多岩石天体被地球的引力吸引到地球附近轨道。
这种捕获理论解释了地球和月球组成成分的不同。
然而,这样的天体往往形状怪异,而非月球目前近乎球状的外形。
此外,这类天体的轨道也往往不会与母行星的黄道面对齐,这与月球又不相符。
尽管,共同形成理论和捕获理论都解释了月球某些元素存在的原因,但仍存在很多无法解释的问题。
目前,巨型撞击假说似乎解释了大多数问题,使得它成为目前为止与月球形成的科学证据最相符的模型