天文学家首次在褐矮星周围发现太阳系外辐射带

天文学家首次在褐矮星周围发现太阳系外辐射带辐射带是包围行星的圆环形磁力结构，其中充满了极高能量的电子和带电粒子。辐射带最初是在1958年由探索者1号和3号卫星在地球周围首次发现的，现在已知是太阳系的一个共同特征：所有具有大规模磁场的行星--包括地球、木星、土星、天王星和海王星--都有。然而，直到现在，在我们的太阳系之外还没有清楚地看到辐射带。由原亚利桑那州立大学、现加州大学圣克鲁兹分校51Pegasib研究员MelodieKao领导的一个小型天文学家小组，包括亚利桑那州立大学地球和空间探索学院的EvgenyaShkolnik教授已经发现了我们太阳系外的第一个辐射带。该结果于5月15日发表在《自然》杂志上。这一发现是在"褐矮星"LSRJ1835+3259周围发现的，它的大小与木星差不多，但密度更大。它位于只有20光年远的天琴座，还没有重到足以成为一颗恒星，但它太重了，也不可能成为一颗行星。因为辐射带以前从未在我们的太阳系外清晰可见，所以不知道它们是否会存在于行星以外的物体周围。Shkolnik说："这是关键的第一步，我们可以找到更多这样的天体，并磨练我们搜索越来越小的磁层的技能，最终使我们能够研究那些潜在的、地球大小的可居住的行星。"太阳系外辐射带的首批图像是通过将39台射电望远镜结合起来，形成一个从夏威夷到德国的虚拟望远镜而获得的。资料来源：MelodieKao,AmyMioduszewski虽然人眼看不见，但这个团队发现的辐射带是一个巨大的结构。它的外径至少跨越18个木星直径，而最明亮的内部区域相隔9个木星直径。这个新发现的太阳系外辐射带由接近光速的粒子组成，在无线电波段的亮度最高，它比木星的辐射带几乎强烈1000万倍，而木星的辐射带本身比地球的辐射带要亮几百万倍，并且展示了太阳系行星中能量最高的粒子。该小组在一年的时间里，使用现在因对我们银河系的黑洞进行成像而闻名的观测技术，拍摄了三张被困在LSRJ1835+3259的磁层中的无线电发射电子的高分辨率照片。通过协调从夏威夷到德国的39个无线电天线，组成一个地球大小的望远镜，研究小组解决了褐矮星的动态磁环境，即所谓的"磁层"，这是第一次在太阳系之外观察到。他们甚至可以清楚地看到这个磁场的形状，足以推断它很可能是一个像地球和木星那样的偶极子磁场。"通过结合来自世界各地的无线电天线，我们可以做出令人难以置信的高分辨率图像，看到没有人见过的东西。我们的图像相当于站在华盛顿特区时，在加利福尼亚阅读视力评估图的最上面一排，"共同作者巴克内尔大学的JackieVilladsen教授说。然而，Kao和她的团队很早就有线索，他们在这个褐矮星周围发现一个辐射带。当团队在2021年进行这些观测时，射电天文学家已经观察到LSRJ1835+3259发出了两种可探测的射电辐射。Kao本人也参加了一个团队，该团队在六年前确认其周期性闪烁的无线电发射，方式类似于灯塔。但是LSRJ1835+3259也有更稳定和更微弱的无线电发射。数据显示，这些较暗的发射不可能来自恒星耀斑，事实上，它们与木星的辐射带非常相似。研究小组的发现表明，这种现象可能比最初想象的更为普遍--不仅发生在行星上，也发生在褐矮星、低质量的恒星上，甚至可能是质量非常高的恒星上。一个行星的磁场周围的区域--磁层--包括地球的磁层可以保护行星的大气层和表面免受太阳和宇宙高能粒子的破坏。"当我们考虑系外行星的可居住性时，它们的磁场在维持稳定环境方面的作用是除了像大气和气候这样的东西之外需要考虑的因素，"Kao说。除了看到的辐射带，他们的研究还揭示了极光（类似于地球上的北极光）与来自太阳系外的物体的辐射带在"形状"和空间位置上的差异。"极光可以用来测量磁场的强度，但不能测量形状。我们设计这个实验是为了展示一种评估褐矮星和最终的系外行星上磁场形状的方法，"Kao说。"一个比喻是，辐射带就像生活在我们太阳系这个邻居中的行星的'院子'，只不过我们有的不是花，而是以不同波长和亮度发光的高能粒子。每个辐射带的特殊属性告诉我们关于该行星的能量、磁力和粒子资源的一些情况：它的旋转速度有多快，它的磁场有多强，它离太阳有多近，它是否有能提供更多粒子的卫星或像土星那样能吸收粒子的环，等等。第一次，我们能够看到褐矮星和低质量恒星有什么样的'码'。我为有一天我们能够了解系外行星所居住的磁层码子而感到兴奋。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361253.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361253.htm

恒星墓地的秘密：天文学家解开白矮星表面意料之外出现重金属的秘密

恒星墓地的秘密：天文学家解开白矮星表面意料之外出现重金属的秘密尽管这些恒星残骸非常普遍，但其化学构成多年来一直是天文学家的一个难题。在这些紧凑的天体中，许多天体的表面都存在重金属元素，如硅、镁和钙，这一令人费解的发现打破了我们对恒星行为的预期。"我们知道，如果这些重金属存在于白矮星的表面，那么白矮星的密度足够大，这些重金属应该会很快沉向核心，"JILA研究生秋叶达也解释说。"所以，你不应该在白矮星表面看到任何金属，除非白矮星正在主动吃掉什么东西。"虽然白矮星可以吞噬附近的各种天体，如彗星或小行星（被称为planetesimals），但这一过程的复杂性仍有待充分探索。不过，这种行为可能是揭开白矮星金属成分之谜的关键，有可能带来有关白矮星动力学的激动人心的启示。围绕白矮星运行的小行星轨道最初，每颗行星都有一个圆形的顺行轨道。踢脚形成一个偏心碎片盘，其中有顺行轨道（蓝色）和逆行轨道（橙色）。资料来源：StevenBurrows/MadiganGroup/JILA在《天体物理学杂志通讯》（TheAstrophysicalJournalLetters）上发表的一篇新论文中，秋叶与JILA研究员、科罗拉多大学博尔德分校天体物理与行星科学教授安-玛丽-马迪根（Ann-MarieMadigan）和本科生塞拉-麦金太尔（SelahMcIntyre）一起，认为他们找到了这些恒星僵尸吞噬附近行星的原因。研究人员利用计算机模拟了白矮星在形成过程中因非对称质量损失而受到的"产婆踢"（已被观测到），从而改变了白矮星的运动和周围物质的动态。在80%的测试运行中，研究人员观察到，从踢脚开始，白矮星30至240AU范围内（相当于太阳与海王星的距离及以上）的彗星和小行星的轨道变得拉长和排列整齐。此外，在随后被吃掉的行星小行星中，约有40%来自逆向旋转（逆行）轨道。研究人员还扩大了模拟范围，研究了白矮星在一亿年后的动态变化。他们发现，白矮星附近的类星体仍然具有拉长的轨道，并作为一个连贯的单元运动，这是以前从未见过的结果。"这是我认为我们理论的独特之处：我们可以解释为什么吸积事件如此持久，"马迪根说。"虽然其他机制可以解释最初的吸积事件，但我们用踢脚模拟的结果表明，为什么数亿年后吸积事件仍然会发生。"这些结果解释了为什么重金属会出现在白矮星的表面，因为白矮星会不断吞噬其路径上的较小天体。马迪根在JILA的研究小组主要研究引力动力学，因此研究白矮星周围的引力似乎是一个自然而然的研究重点。"模拟可以帮助我们了解不同天体的动态，"秋叶说。"因此，在这个模拟中，我们把一堆小行星和彗星扔到大得多的白矮星周围，看看模拟是如何演变的，以及白矮星吃掉了哪些小行星和彗星。"研究人员希望在未来的项目中将他们的模拟扩展到更大的规模，研究白矮星如何与更大的行星相互作用。正如秋叶所阐述的："其他研究表明，小行星和彗星这些小天体可能不是白矮星表面金属污染的唯一来源。因此，白矮星可能会吃掉更大的东西，比如行星。"这些新发现进一步揭示了有关白矮星形成的更多信息，这对于了解太阳系如何在数百万年中发生变化非常重要。它们还有助于揭示太阳系的起源和未来演化，揭示更多有关化学的知识。马迪根说："宇宙中绝大多数行星最终都会围绕白矮星运行。这些系统中可能有50%会被恒星吞噬，包括我们自己的太阳系。现在，我们有了一种机制来解释为什么会发生这种情况。行星碎片可以让我们深入了解太阳系以外的其他太阳系和行星构成。白矮星不仅仅是一个了解过去的透镜。它们也是洞察未来的透镜。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429877.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429877.htm

天文学家推测太阳系未来

天文学家推测太阳系未来英国广播公司《科学焦点杂志》网站8月21日刊登题为《恒星的生命周期：我们的太阳系将如何终结？》的文章，作者是伊恩·托德。全文摘编如下：太阳在大约46亿年前形成，并将再持续存在大约45亿至55亿年。虽然我们无法预测未来数十亿年里会发生什么，但对恒星如何演化的了解使天文学家能够大体上推断太阳的生命大概如何发展。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1319037.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1319037.htm

天文学家发现已知最大褐矮星WD 0032-317 表面温度比太阳热

天文学家发现已知最大褐矮星WD0032-317表面温度比太阳热该论文介绍，白矮星是中低质量恒星(如太阳)的最后一个演化阶段，编号为WD0032-317的天体是一个炽热的低质量白矮星，它在2000年代初被观察到，天文学家认为它是一个双白矮星系统的一部分。而褐矮星是一种质量介于恒星和气态巨行星之间的天体，它们与巨行星有类似的大气，但相比巨行星更容易直接观察到，因此是很好的气态巨行星类比对象。论文第一作者和通讯作者、以色列魏茨曼科学研究所Na’amaHallakoun和同事及合作者一起，通过分析2019-2020年欧洲南方天文台甚大望远镜的紫外线和可见光梯度光谱仪的后续观察，发现围绕着WD0032-317的可能是一个褐矮星(WD0032-317B)，而非白矮星。他们研究认为，这个褐矮星的质量可能是木星的75-88倍，可能直到100万年前左右还与白矮星包裹在共同气体包层中。论文作者称，WD0032-317表面温度极高，约37000K，这个新发现的褐矮星紧密围绕其运行，受到强烈紫外辐射，使之比太阳热2000K。WD0032-317B始终以同一面向着这个白矮星，这意味着这个褐矮星的昼面和夜面温差达6000K。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377219.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377219.htm

天文学家发现银河系中最古老的行星碎片 被摧毁的星系残留物

天文学家发现银河系中最古老的行星碎片被摧毁的星系残留物艺术家对老白矮星WDJ2147-4035和WDJ1922+0233的印象，它们被轨道上的行星碎片所包围，这些碎片将吸附在恒星上，污染它们的大气。WDJ2147-4035是极其红色和暗淡的，而WDJ1922+0233是异常的蓝色。资料来源：华威大学/MarkGarlick博士大多数恒星，包括像我们太阳这样的恒星最终会变成白矮星。白矮星是一颗已经用完所有燃料的恒星，失去了它的外层，现在正经历着一个收缩和冷却的过程。在这个过程中，任何在轨道上的行星都会被打乱，在某些情况下，还会被摧毁，而它们的碎片会被留下来，吸附在白矮星的表面。为了进行这项研究，天文学家团队对欧洲航天局GAIA空间观测站探测到的两颗不寻常的白矮星进行了建模。这两颗恒星都受到了行星碎片的污染。其中一颗被发现为异常的蓝色，而另一颗则是迄今为止在本地银河系附近发现的最暗和最红的。两者都接受了科学家团队的进一步分析。天文学家们利用来自GAIA、暗能量调查和欧洲南方天文台的X-Shooter仪器的光谱和测光数据来计算这些恒星已经冷却了多长时间。他们发现"红色"恒星WDJ2147-4035的年龄约为107亿年，其中102亿年是作为白矮星冷却的时间。光谱学涉及分析来自恒星的不同波长的光。这可以检测出恒星大气中的元素何时吸收不同颜色的光，并帮助确定这些元素是什么，以及存在多少。通过分析WDJ2147-4035的光谱，研究小组发现了金属钠、锂和钾的存在，并初步探测到了碳在该恒星上的增殖--这使得该恒星成为迄今为止发现的最古老的金属污染的白矮星。第二颗"蓝色"恒星WDJ1922+0233只比WDJ2147-4035略微年轻，被成分类似于地球大陆地壳的行星碎片所污染。科学小组得出结论，尽管WDJ1922+0233的表面温度很低，但它的蓝色是由其不寻常的氦氢混合大气造成的。在红星WDJ2147-4035原本几乎是纯氦和高重力的大气中发现的碎片来自一个古老的行星系统，它在该星演化为白矮星的过程中幸存下来，这使得天文学家们得出结论，这是银河系中发现的围绕白矮星的最古老的行星系统。主要作者、华威大学物理系博士生阿比盖尔·埃尔姆斯说。"这些被金属污染的恒星表明，地球并不是唯一的，还有其他行星系统，其行星体与地球相似。97%的恒星都会变成白矮星，它们在宇宙中无处不在，所以了解它们非常重要，尤其是这些极冷的恒星。冷白矮星由我们银河系中最古老的恒星形成，它提供了关于银河系中最古老的恒星周围行星系统的形成和演变的信息。""我们正在发现银河系中最古老的恒星残骸，它们被曾经的类地行星所污染。想到这发生在100亿年的规模上，而且这些行星在地球形成之前就已经死亡，这真是令人惊讶。"天文学家还可以利用恒星的光谱来确定这些金属沉入恒星核心的速度，这使他们能够回顾过去，确定这些金属中的每一种在最初的行星体中的丰度。通过将这些丰度与在我们自己的太阳系中发现的天体和行星材料进行比较，我们可以猜测在恒星死亡并成为白矮星之前，这些行星会是什么样子--但在WDJ2147-4035的案例中，这已被证明是一种挑战。阿比盖尔解释说。"红星WDJ2147-4035是一个谜，因为吸积的行星碎片非常富含锂和钾，与我们自己的太阳系中已知的任何东西都不同。这是一颗非常有趣的白矮星，因为它的超冷表面温度、污染它的金属、它的老龄化，以及它具有磁性的事实，使它变得极为罕见"。华威大学物理系的Pier-EmmanuelTremblay教授说。"当这些古老的恒星在100多亿年前形成时，宇宙的金属含量没有现在这么丰富，因为金属是在进化的恒星和巨大的恒星爆炸中形成。这两颗被观测到的白矮星为行星的形成提供了一个令人兴奋的窗口，在一个金属贫乏和气体丰富的环境中，与太阳系形成时的条件不同。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332289.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332289.htm

天文学家发现太阳系外首个辐射带 比木星的辐射带亮1000万倍

天文学家发现太阳系外首个辐射带比木星的辐射带亮1000万倍艺术家对超冷矮星LSRJ1835+3259的极光和周围辐射带的印象。"我们实际上是通过观察磁层中的无线电发射等离子体--它的辐射带来对我们目标的磁层进行成像。"加州大学圣克鲁兹分校的博士后、5月15日发表在《自然》杂志上的一篇关于新发现的论文的第一作者MelodieKao说："对于我们太阳系以外的气态巨行星这样大小的东西，这在以前从未做过。"强烈的磁场在行星周围形成一个称为磁层的"磁泡"，它可以捕获并加速粒子到接近光速。我们太阳系中所有拥有这种磁场的行星，包括地球，以及木星和其他巨行星，都有由这些被行星磁场捕获的高能带电粒子组成的辐射带。太阳系外辐射带的第一张图片，由39台射电望远镜组合成一个虚拟望远镜，从夏威夷到德国-横跨全球获得。地球的辐射带被称为范艾伦带，是由磁场从太阳风中捕获的高能粒子组成的大型甜甜圈状区域。木星辐射带中的大部分粒子来自其卫星木卫二上的火山。如果你能把它们并排放在一起，高晓松和她的团队所成像的辐射带将比木星的辐射带亮1000万倍。被磁场偏转到两极的粒子在与大气层相互作用时产生极光（"北极光"），而高氏团队也获得了第一张能够区分一个物体的极光和它在太阳系外的辐射带位置的图像。这项研究中成像的超冷矮星跨越了低质量恒星和大质量褐矮星之间的边界。"Kao解释说："虽然恒星和行星的形成可能是不同的，但是在连接低质量恒星和褐矮星以及气态巨行星的质量连续体的那一部分，它们内部的物理学可能非常相似。她说，描述这类天体的磁场强度和形状在很大程度上是未知的领域。利用他们对这些系统的理论理解和数字模型，行星科学家可以预测行星磁场的强度和形状，但他们还没有一个很好的方法来轻松测试这些预测。一个超冷矮星的电子辐射带和极光"极光可以用来测量磁场的强度，但不能测量其形状。我们设计这个实验是为了展示一种评估褐矮星和最终的系外行星上磁场形状的方法，磁场的强度和形状可能是决定一个行星的可居住性的重要因素。"Kao说："当我们考虑系外行星的可居住性时，除了大气和气候等因素外，它们的磁场在维持稳定环境方面的作用是需要考虑的。"为了产生磁场，一个行星的内部必须有足够的温度来拥有导电的流体，在地球的情况下，它的核心是熔化的铁。在木星上，导电流体是压力很大的氢气，它变成了金属。Kao说，金属氢可能也会在褐矮星中产生磁场，而在恒星的内部，导电流体是电离氢。被称为LSRJ1835+3259的超冷矮星是唯一一个Kao认为有信心产生解决其辐射带所需的高质量数据的物体。"现在我们已经确定，这种特殊的稳态、低水平的无线电发射可以追踪到这些天体的大规模磁场中的辐射带，当我们从褐矮星--以及最终从气态巨型系外行星--看到这种发射时，我们可以更自信地说，它们可能有一个大磁场、即使我们的望远镜还不够大，无法看到它的形状。"Kao说，她期待着国家射电天文台（NRAO）目前正在计划的下一代超大型阵列能够为更多的太阳系外辐射带成像。亚利桑那州立大学的共同作者EvgenyaShkolnik说："这是找到更多此类天体的关键第一步，并磨练我们搜索越来越小的磁层的技能，最终使我们能够研究那些可能适合居住的、地球大小的行星。"该研究小组使用了高灵敏度阵列，该阵列由美国NRAO协调的39个射电天线和德国马克斯-普朗克射电天文研究所运营的Effelsberg射电望远镜组成。"通过结合来自世界各地的无线电天线，我们可以制作出令人难以置信的高分辨率图像，看到以前从未有人见过的东西。我们的图像相当于站在华盛顿特区的时候在加利福尼亚阅读眼图的最上面一排，"共同作者巴克内尔大学的JackieVilladsen说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362621.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362621.htm