天体物理学家设想可能终结地球生命的星球

天体物理学家设想可能终结地球生命的星球首先是我们的太阳系中陆地行星和巨型气体行星的大小之间的差距。最大的陆地行星是地球，最小的气体巨行星是海王星，它比地球宽4倍，质量大17倍。两者之间没有任何东西。这幅图显示了我们太阳系中的行星相对于彼此的大致尺寸。从太阳向外看，这些行星是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，其次是矮行星冥王星。木星的直径大约是地球的11倍，太阳的直径大约是木星的10倍。冥王星的直径略小于地球的1/5。图中没有显示与太阳的适当距离。资料来源：美国宇航局/月球和行星研究所"在其他恒星系统中，有许多行星的质量处于这一差距。我们称它们为超级地球，"凯恩说。另一个差距是在位置上，相对于太阳，在火星和木星之间，行星科学家经常希望在这两颗行星之间有什么东西存在。这些差距可以为我们太阳系的结构和地球的演变提供重要的见解。为了填补这些空白，凯恩对火星和木星之间具有不同质量的行星进行了动态计算机模拟，然后观察其对所有其他行星轨道的影响。结果发表在《行星科学》杂志上，对太阳系来说大多是灾难性的。凯恩说："这颗虚构的行星给了木星一个推力，正好足以破坏其他一切的稳定性。尽管许多天文学家曾希望有这颗额外的行星，但我们没有它是件好事。"艺术家对开普勒-62f的概念，这是一颗超级地球大小的行星，围绕着一颗比太阳更小、更冷的恒星运行，距离地球约1200光年。资料来源：美国宇航局艾姆斯/JPL-Caltech/TimPyle木星比其他所有行星的体积总和还要大得多；它的质量是地球的318倍，所以它的引力影响是深远的。如果我们太阳系中的一颗超级地球、一颗路过的恒星或任何其他天体对木星产生干扰，哪怕是轻微的干扰，所有其他行星都会受到深刻的影响。根据陆地行星的质量和确切位置，它的存在可能最终将水星和金星以及地球从太阳系中弹出。它还可能破坏天王星和海王星的轨道稳定，把它们也抛到外太空。超级陆地行星将改变地球的轨道形状，使其远不如今天那样适合居住，甚至完全结束生命。凯恩尝试设想星球的质量变小，并把它直接放在火星和木星之间，他看到这个星球有可能在很长一段时间内保持稳定。但是在任何方向上的小移动，事情都会变得很糟糕。这项研究对其他太阳系的行星承载生命的能力有影响。尽管类似木星的行星，即远离其恒星的气体巨行星只在大约10%的情况下被发现，但它们的存在可以决定邻近的地球或超级地球是否有稳定的运行轨道。这些结果让凯恩重新对将行星围绕太阳固定在一起的微妙秩序产生了尊重。"我们的太阳系比我以前所欣赏的更加精细。这一切都像复杂的时钟齿轮一样工作。"把更多的齿轮扔进去，它就会全部坏掉。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348479.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348479.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

物理学家正在揭开“时间箭头”的谜团

物理学家正在揭开“时间箭头”的谜团理论物理学家的一项新研究在确定粒子和细胞如何产生大规模动态方面取得了进展，我们将其视为时间的流逝。我们如何体验世界的一个核心特征是时间从过去流向未来。但是，这个被称为“时间箭头”（Arrowoftime）的现象是如何从粒子和细胞之间的微观互动中产生的，却是一个谜。纽约市立大学研究生中心理论科学倡议（ITS）的研究人员在《物理评论快报》杂志上发表了一篇新的论文，正在帮助揭开这个谜团。这些发现可能对广泛的学科产生重要影响，包括物理学、神经科学和生物学。从根本上说，“时间箭头”产生于热力学第二定律。这是物理系统的微观排列趋向于增加随机性的原则，从有序到无序。一个系统变得越无序，它就越难找到回到有序状态的方法，“时间箭头”也就越强。简而言之，宇宙的无序倾向是我们体验到时间朝一个方向流动的根本原因。“我们团队的两个问题是，如果我们观察一个特定的系统，我们是否能够量化其时间箭头的强度，以及我们是否能够理清它是如何从细胞和神经元相互作用的微观尺度出现在整个系统中的？”ITS项目的博士后和该论文的第一作者ChristopherLynn说。“我们的发现为理解我们在日常生活中体验到的时间箭头是如何从这些更微观的细节中出现的提供了第一步。”为了开始回答这些问题，物理学家们探索了如何通过观察一个系统的特定部分和它们之间的相互作用来分解时间箭头。例如，这些部分可以是在视网膜内运作的神经元。观察一个单一的时刻，他们表明“时间箭头”可以被分解成不同的部分：那些由单独工作的部分、成对工作的部分、三合一工作的部分或更复杂的配置产生的部分。有了这种分解“时间箭头”的方法，科学家们分析了关于蝾螈视网膜中的神经元对不同电影的反应的现有实验。在一部电影中，一个物体在屏幕上随机移动，而另一部电影则描绘了自然界中的全部复杂场景。在这两部电影中，研究小组发现，“时间箭头”出现在成对的神经元之间的简单互动中，而不是大型的、复杂的群体。令人惊讶的是，研究人员还观察到，在观看随机运动时，视网膜显示的“时间箭头”比自然场景更强。Lynn说，这后一个发现提出了关于我们对“时间箭头”的内部感知如何与外部世界保持一致的问题。Lynn表示：“这些结果可能会引起神经科学研究人员的特别兴趣。例如，它们可能会导致关于时间箭头在神经类型的大脑中是否有不同功能的答案。”该研究的主要研究者、研究生中心的物理学和生物学教授DavidSchwab说：“Chris对局部不可逆性的分解--也被称为时间箭头--是一个优雅、通用的框架，可能为探索许多高维、非平衡系统提供一个新视角。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308219.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308219.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

港大天体物理学家解开行星状星云中硫“消失”之谜

港大天体物理学家解开行星状星云中硫“消失”之谜一幅标志性的拼贴画展示了22个著名的PNe，按照近似物理大小的顺序艺术地排列成螺旋状。图片来源：ESA/哈勃和NASA、ESO、NOAO/AURA/NSF根据通讯作者和IvanBojičić的想法制作，由IvanBojičić绘制，DavidFrew和作者提供了相关信息。长期以来，硫的预期含量似乎"不见踪影"。然而，由于利用了高度精确和可靠的数据，它们在"躲猫猫"之后终于"上岗"了。研究小组最近在《天体物理学杂志通讯》上报告了他们的发现。PNe是濒临死亡的恒星喷射出的短暂发光气态外罩，其丰富多彩的形状长期以来一直吸引着专业和业余天文学家。与宿主恒星相比，PNe的寿命只有几万年，而宿主恒星则需要数十亿年才能通过PN阶段，最终成为"白矮星"。因此，PNe提供了恒星死亡阵痛的几乎即时快照。它们是了解恒星晚期演化的一个重要科学窗口，因为它们丰富的发射线光谱可以对其化学成分进行详细研究。过去的研究表明，PNe的光学光谱中似乎存在不同程度的硫元素缺乏。这种缺失很难解释，因为被称为"α元素"的硫应该与其他元素（如氧、氖、氩和氯）在大质量恒星中同步产生。因此，其宇宙丰度也应该成正比。来自智利欧洲南方天文台望远镜的行星状星云PNNGC5189的图像。有人说它看起来像中国的飞龙在天。图片来源：ESO令人惊讶的是，虽然在HII区域（氢电离区域）和蓝色紧凑星系中观测到了硫丰度和氧丰度之间的强相关性（见图2），但源自低质量恒星到中等质量恒星的PNe始终表现出较低的硫含量，这就产生了所谓神秘的"硫异常"，几十年来一直令天文学家感到困惑和烦恼。香港大学物理学理学士毕业生及香港大学天文台助理研究员陈淑瑜与她的导师、天文台台长昆汀‧帕克教授（ProfessorQuentinPARKER）合作，利用前所未有的高信噪比（S/N）光学光谱样本，对位于银河中心的约130个星体（PNe）进行研究。这一特殊数据集的背景噪声极小，可以清晰而详细地检查光谱特征，帮助研究小组有效地处理和解决了这一谜团。这些PNe是利用位于智利的世界领先的欧洲南方天文台（ESO）8米甚大望远镜观测到的。结果发现，异常现象主要是由于PNe光谱中硫发射线的数据质量不高造成的。研究发现，将氧作为其他元素的基本金属性比较指标并不准确，相反，氩与氧的硫相关性更强，因此被认为是更可靠的金属性指标和合适的比较元素。因此，在大型望远镜上以高信噪比对精心挑选的大量PNe样本进行光谱观测时，数据不仅首次揭示了PNe中强烈的"锁步"行为或硫，这在其他类型的天体物理天体中也是可以看到和预期的，而且异常现象本身也有效地消失了。作者有效地推翻了以前的说法，即行星状星云中的硫异常是由于低估了较高的硫电离阶段或弱硫线通量造成的。这一发现强调了高质量数据在揭开科学之谜方面的至关重要性。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418663.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418663.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