天体物理学家揭开奇异熔岩世界的神秘面纱

天体物理学家揭开奇异熔岩世界的神秘面纱熔融海洋的影响现在，科学家们在一项新的研究中表明，这些广阔的熔融海洋对观测到的热岩石超级地球的特性有很大的影响，比如它们的大小和进化路径。他们最近发表在《天体物理学杂志》上的研究发现，由于熔岩具有极强的可压缩性，岩浆海洋会导致富含熔岩且没有大气层的行星比类似大小的固态行星密度略高，并影响它们的地幔（即环绕行星核心的厚内层）结构。基尔斯滕-博利（KierstenBoley）说，即便如此，由于对这些天体的研究出了名的不足，要描述熔岩行星的基本运作是一项艰巨的任务。她是这项研究的第一作者，也是俄亥俄州立大学的一名天文学研究生。探测与理解博利说："熔岩世界是非常奇特、非常有趣的东西，由于我们探测系外行星的方式，我们更偏向于发现它们。"她的研究围绕着理解系外行星独特的基本成分，以及如何调整这些元素，或者在熔岩世界的情况下，调整它们的温度，可以完全改变它们。在这些神秘的燃烧世界中，最著名的一颗是巨蟹座55号，这是一颗距离我们约41光年的系外行星，科学家们称它既有波光粼粼的天空，也有汹涌澎湃的熔岩海。虽然太阳系中也有一些天体，比如木星的卫星木卫一，火山活动非常活跃，但在我们的宇宙空间中，还没有真正的熔岩行星可以让科学家们近距离研究。不过，研究岩浆海洋的成分如何促进其他行星的演化，比如它们保持熔融状态的时间长短以及最终冷却的原因，可以为了解地球自身的炽热历史提供线索，博利说。"当行星最初形成时，尤其是岩质陆地行星，它们在冷却过程中会经历一个岩浆海洋阶段。因此，熔岩世界可以让我们了解几乎所有陆地行星的演化过程。"研究技术和发现研究人员利用系外行星内部建模软件Exoplex和从以前的研究中收集到的数据构建了一个包含几种岩浆成分信息的模块，模拟了类似地球的行星的几种进化情况，其表面温度在2600到3860华氏度之间--这是行星的固态地幔变成液态的熔点。研究小组从他们创建的模型中发现，岩浆洋行星的地幔有三种形式：第一种是整个地幔完全熔化，第二种是地表有岩浆洋，第三种是三明治式的模型，即地表有岩浆洋，中间是固体岩石层，另一层是最靠近行星核心的熔融岩浆层。研究结果表明，第二种和第三种形式的行星比完全熔融的行星更常见。根据岩浆海洋的成分，一些无大气层的系外行星比其他行星更善于捕获挥发性元素--形成早期大气层所必需的氧和碳等化合物--达数十亿年之久。例如，该研究指出，一颗质量比地球大4倍的基底岩浆类行星能够捕获的水的质量是目前地球海洋的130多倍，是目前该行星表面和地壳中碳含量的约1000倍。博利说："当我们讨论一颗行星的进化及其拥有支持生命所需的不同元素的潜力时，能够在其外壳中捕获大量挥发性元素可能会对宜居性产生更大的影响。"对宜居性的影响和未来研究熔岩行星距离适宜居住以支持生命还有很长的路要走，但了解帮助这些世界达到这一目标的过程非常重要。然而，这项研究清楚地表明，在将这些世界与固态系外行星进行比较时，测量它们的密度并不是描述这些世界特征的最佳方法，因为岩浆海洋既不会显著增加也不会降低行星的密度，博利说。相反，他们的研究表明，科学家们应该关注其他地球参数，比如行星表面重力的波动，以检验他们关于热熔岩世界如何运行的理论，尤其是如果未来的研究人员计划利用他们的数据来帮助更大规模的行星研究的话。这项工作是地球科学和天文学的结合，基本上开启了有关熔岩世界的令人兴奋的新问题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387293.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387293.htm

破纪录的伽马射线爆发让天体物理学家感到震惊

破纪录的伽马射线爆发让天体物理学家感到震惊据CNET报道，10月9日，一股令人难以置信的强大的X射线和伽马射线涌入了我们的太阳系。这可能是发生在距地球24亿光年之外的一次大规模爆炸的结果--这让科学界感到震惊。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329375.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329375.htm

天体物理学家利用IACOB项目详细观测蓝超巨星

天体物理学家利用IACOB项目详细观测蓝超巨星恒星是星系乃至整个可观测宇宙的基本组成部分。在种类繁多的恒星中，质量超过太阳8倍的恒星被称为大质量恒星。它们强大的辐射和可怕的恒星风对周围的星际介质产生了重大影响。在这些恒星内部，形成了氢和氦以外的元素，在星系的化学变化中起着关键作用，并为生命的出现奠定了基础。此外，当这些恒星以超新星的形式终结时，它们会产生中子星和恒星质量的黑洞。所有这些都意味着它们的性质和演化对天体物理学至关重要。在这种情况下，"蓝超巨星"被用来定义那些处于生命中间阶段的大质量恒星，这是一个关键时期，可以被描述为"恒星青春期"，它将决定恒星的余生和最终命运。鉴于这一演化阶段的复杂性，以往基于几十颗此类恒星样本的研究无法获得足够的信息来详细了解它们。英仙座h和xi双星团的图像，研究中的蓝超巨星用十字交叉表示，包括样本中的典型光谱。资料来源：AbeldeBurgosSierra（IAC）在发表的这项研究中，对地球周围6500光年范围内的约750颗蓝超巨星进行了观测，这使其成为迄今为止获得的最完整、质量最高的样本之一。为了进行这项研究，IAC的IACOB项目花费了15年的时间来获取高质量、高分辨率的大质量恒星光谱（这是恒星的指纹），其中包括对银河系中绝大多数蓝超巨星的详尽搜索。这些观测主要是利用拉帕尔马岛RoquedelosMuchachos天文台的NOT和Mercatort望远镜进行的。"对这一样本的分析，将使我们能够解决有关这些天体的演化性质和物理特性的一些问题，这些问题几十年来一直没有答案，因为它们与其他质量较小的恒星类型相比不太为人所知，尽管它们在现代天体物理学的许多领域都很重要。"IAC和ULL的研究员、文章的第一作者AbeldeBurgosSierra解释说。银河与样本中的蓝色超巨星叠加的图像。资料来源：DSS/AbeldeBurgosSierra(IAC)为了选择样本，我们使用了一种新的标记方法，这种方法是基于这些恒星光谱中一种易于识别的示踪剂（H-neta线的剖面形状）。通过简单的测量，这种新方法可以快速有效地识别特定温度和表面重力范围内的恒星。利用这种方法，研究人员无需使用复杂的恒星大气模型进行光谱分析的常规方法来推导这些数量。"当下一次大质量恒星光谱测量（如来自RoquedelosMuchachos的WEAVE-SCIP或来自智利LaSilla的4MIDABLE-LR）开始在未来五年内每晚观测银河系中成千上万颗恒星的光谱时，这对识别这类恒星将非常重要、"IACOB项目是一个由IAC领导的国际合作项目，其目标是建立一个有史以来最大的银河系大质量恒星光谱数据库。DeBurgos已经开始了他的博士论文工作，即获取750个蓝超巨星样本的物理参数（质量、温度、光度）和化学丰度（He、C、N、O、Si）的精确数据。因斯布鲁克大学研究员、文章合著者米格尔-乌尔班尼亚（MiguelA.Urbaneja）总结说："这将有助于回答一些最有趣的未解之谜，让我们更好地了解大质量恒星的'青春期'。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378061.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378061.htm

物理学家建议修正引力理论本身以排除暗物质和第九行星存在的可能性

物理学家建议修正引力理论本身以排除暗物质和第九行星存在的可能性19世纪，测量天王星轨道的天文学家注意到观测结果与预测之间的一些不一致，并得出结论认为天王星受到了一个巨大的未知天体引力的影响。果然，海王星很快就因此被发现了。2016年，天文学家做出了类似的预测：根据柯伊伯带中六颗冰冷天体的奇异轨道模式，一颗质量约为10个地球的未知行星可能在暗中牵引着它们。来自其他天体甚至太阳倾斜度的进一步证据似乎加强了这一推测。然而，其他科学家提出了其他解释，包括行星之间的引力"碰碰车"互动、遥远的岩石和冰盘，甚至是一个小型黑洞。现在，一个研究小组提出了一个更大胆的想法--修改引力理论本身。这并不像听起来那么离谱。虽然牛顿的万有引力定律很好地解释了宇宙的大尺度结构和运动，但它在某些情况下确实存在不足。一个多世纪以来，暗物质一直是填补牛顿定律在我们的宇宙模型中留下的漏洞的首选。这种神秘物质被认为弥漫在宇宙中，不反射或发射任何光线，只通过其强大的引力与常规物质相互作用。尽管暗物质已被广泛接受，但尽管许多实验都在寻找它，却从未直接探测到它。一些科学家认为，我们可能需要调整牛顿万有引力定律。例如，在低加速度时，万有引力的作用可能比牛顿描述的更强，这样就不需要暗物质了。这一模型被称为修正牛顿动力学（MOND），最近在星团和150多个星系中发现了支持这一模型的证据。在一项新的研究中，理论物理学家将MOND应用于寻找九号行星的数据集。根据他们的模型，如果MOND在起作用，那么外太阳系中一些天体的轨道就应该在数百万年中与银河系的引力场保持一致。令研究小组惊讶的是，他们发现这些天体的轨道集群与太阳系的观测结果完全吻合。这项研究的合著者哈什-马图尔（HarshMathur）说："这种吻合令人震惊。MOND确实能很好地解释银河系尺度的观测结果，但我没想到它会对外太阳系产生明显的影响"。虽然这项研究很吸引人，但研究小组承认数据集还很小，还有很多其他可能的解释。与此同时，对暗物质和九号行星的探索可能还会继续下去。"无论结果如何，这项工作都凸显了外太阳系作为测试引力和研究物理学基本问题的实验室的潜力，"这项研究的合著者凯瑟琳-布朗（KatherineBrown）说。这项研究发表在《天文学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1389081.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1389081.htm

天体物理学家发现新的引力波探测方法 探索宇宙最深处的奥秘

天体物理学家发现新的引力波探测方法探索宇宙最深处的奥秘科大物理系刘教授团队提出的突破性概念，可让地球磁层中的单个天文望远镜成为全球变暖信号的探测器。资料来源：香港科技大学在香港科技大学物理系副教授刘涛教授的领导下，研究小组的创新方法可以利用行星磁层中现有的、技术上可行的天文望远镜成功探测高频引力波。这将为以有效和技术可行的方式研究早期宇宙和剧烈宇宙事件开辟新的可能性。引力波（GW）由各种天文现象产生，如早期宇宙的相变和原始黑洞的碰撞。然而，引力波的影响极其微弱，目前只能通过干涉测量法在相对较低的频段发现引力波。因此，利用全球升温潜能值观测宇宙面临着巨大的技术挑战，特别是在探测一千赫以上的高频段时，干涉测量法的使用受到很大限制。为了解决这一难题，刘涛教授和他的博士后研究员张晨博士与中国科学院高能物理研究所的任静研究员合作，在最近的研究中取得了重大突破。这项研究利用了一个有趣的物理效应：驻留在磁场中的全球瓦可以转化为潜在的可探测电磁波。通过利用行星磁层内的延伸路径，转换效率得以提高，从而产生更多的电磁波信号。对于具有宽视场的望远镜来说，由于这种行星实验室内的信号通量具有广阔的角度分布，因此探测能力可以得到进一步提高。这种创新方法可使单个天文望远镜充当全球变暖信号的探测器。通过组合多个望远镜，可以实现高频全球变暖频率的广泛覆盖，从兆赫兹到1028赫兹不等。这一频率范围相当于天文观测中使用的电磁波谱，其中有很大一部分是以前在探测GW时从未探索过的。这项研究对低地球轨道卫星探测器和木星磁层内正在进行的任务的灵敏度进行了初步评估。这项研究发表在今年3月的《物理评论快报》上，随后，《自然-天文学》在5月发表了一篇题为"行星大小的实验室提供了宇宙学见解"的文章，重点介绍了这项研究。这强调了这项研究在为未来新型全球变暖探测技术研究铺平道路方面的重要意义。编译来源：ScitechDailyDOI:10.1103/PhysRevLett.132.131402DOI:10.1038/s41550-024-02285-w...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433772.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433772.htm

天体物理学家发现了有史以来观测到的周期最短的低质量恒星双星系统

天体物理学家发现了有史以来观测到的周期最短的低质量恒星双星系统一幅插图显示了目前超冷矮星双星的距离有多近，以及这种接近程度是如何随时间变化的。资料来源：AdamBurgasser/加州大学圣地亚哥分校LP413-53AB估计有数十亿年的历史--与我们的太阳年龄相似--但其轨道周期至少比迄今为止发现的所有超冷矮星双星短三倍。领导这项研究的西北大学天体物理学家Chih-Chun"Dino"Hsu说："发现这样一个极端的系统是令人兴奋的。原则上，我们知道这些系统应该存在，但是还没有发现这样的系统。"Hsu最近在西雅图举行的第241届美国天文学会会议的新闻发布会上介绍了这项研究，作为"恒星及其活动"会议的一部分。Hsu是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学博士后研究员，也是西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的成员。他在加州大学圣地亚哥分校读博士时就开始了这项研究，他在那里得到了AdamBurgasser教授的指导。该团队在探索档案数据时首次发现了这个奇怪的双星系统。Hsu开发了一种算法，可以根据恒星的光谱数据为其建模。通过分析一颗恒星发出的光的光谱，天体物理学家可以确定该恒星的化学成分、温度、重力和旋转。这种分析还显示了恒星向观察者移动和远离观察者时的运动，称为径向速度。这张图比较了最近发现的双星系统中的两颗矮星与其他系统的接近程度。资料来源：AdamBurgasser/加州大学圣地亚哥分校在研究LP413-53AB的光谱数据时，Hsu注意到一些奇怪的现象。早期的观测发现，当这两颗恒星大致排列在一起时，它们的光谱线重叠在一起，这让他相信这只是一颗恒星。但是当这些恒星在它们的轨道上移动时，光谱线向相反的方向移动，在后来的光谱数据中分成了一对。Hsu意识到，实际上有两颗恒星被锁定在一个极其紧密的双星中。利用W.M.Keck天文台的强大望远镜，徐志摩决定亲自观察这一现象。2022年3月13日，该团队将望远镜转向金牛座，也就是该双星系统所在的位置，并观察了两个小时。然后，他们在7月、10月和12月进行了更多的后续观测。"当我们进行这种测量时，我们可以看到事情在几分钟的观察中发生变化，"Burgasser说。"我们跟踪的大多数双星的轨道周期是几年。所以，你每隔几个月就能得到一次测量。然后，过了一段时间，你就可以把拼图拼起来。在这个系统中，我们可以看到光谱线在实时地移动。在人类的时间尺度上看到宇宙中发生的这种事情是令人惊讶的。"观察结果证实了Hsu归纳的模型的预测。这两颗恒星之间的距离大约是地球和太阳之间距离的1%。研究小组推测，这些恒星要么是在进化过程中相互迁移，要么是在第三个--现在已经消失的--恒星成员被抛出后走到一起，接下来需要更多的观察来检验这些想法。Hsu还说，通过研究类似的恒星系统，研究人员可以更多地了解地球以外的潜在宜居行星。超冷矮星比太阳要暗淡得多，所以任何表面有液态水的世界--形成和维持生命的一个关键成分--都需要离恒星近得多。然而，对于LP413-53AB来说，宜居区的距离恰好与恒星的轨道相同，因此在这个系统中不可能形成宜居行星。"这些超冷矮星是我们太阳的邻居，"Hsu说。"为了确定潜在的宜居宿主，从我们的近邻开始是有帮助的。但是如果近距离双星在超冷矮星中很常见，那么可能很少有可居住的世界被发现。"为了充分探索这些情况，Hsu、Burgasser和他们的合作者希望能确定更多的超冷矮星双星系统，以创建一个完整的数据样本。新的观测数据可以帮助加强双星形成和演变的理论模型。然而，直到现在，发现超冷双星仍然是一项罕见的壮举。研究报告的共同作者、加州大学圣地亚哥分校校长博士后ChrisTheissen说："这些系统很罕见。但是我们不知道它们之所以罕见是因为它们很少存在，还是因为我们没有发现它们。这是一个开放式的问题。现在我们有一个数据点，我们可以开始建立。这些数据已经在档案馆里放了很久了。迪诺的工具将使我们能够寻找更多像这样的双星。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357595.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357595.htm