天文学家通过韦伯的先进光学技术揭秘环状星云

天文学家通过韦伯的先进光学技术揭秘环状星云这张由韦伯的中红外成像仪（MIRI）拍摄的环状星云的新照片，揭示了星云环外围区域同心特征的特殊细节。大约十条同心弧线位于主环外缘之外。这些弧形被认为是中心恒星与一个低质量伴星相互作用的结果，该伴星的轨道距离与地球和冥王星之间的距离相当。CSA,M.Barlow（伦敦大学学院）,N.Cox（ACRI-ST）,R.Wesson（卡迪夫大学）在一篇研究论文中，研究小组介绍并分析了这些图像所揭示的特征，其中一个特征表明有一颗恒星伴星的存在，它可能有助于将环状星云塑造成椭圆形。环状星云介绍环状星云距离地球大约2200光年，是位于天琴座的一个著名天体。在北半球和南半球的大部分地区，整个夏天都可以用双筒望远镜在漆黑的夜空中观测到它。用小型望远镜就能看到环状星云特有的甜甜圈状发光气体结构，这也是环状星云名字的由来。它是一个行星状星云，是垂死恒星在生命末期抛出大量质量后形成的色彩斑斓的残余物。环状星云独特的结构和鲜艳的色彩一直吸引着人类的想象。最近，韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）和中红外光谱仪（MIRI）捕捉到了环状星云令人惊叹的画面，这为公众欣赏这一宇宙奇迹以及科学家研究和了解形成环状星云的复杂过程提供了机会。美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜以前所未有的细节观测到了著名的环状星云。环状星云是由一颗恒星在燃料耗尽时甩掉其外层形成的，是一个典型的行星状星云。这张由韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的新照片展示了内环丝状结构的复杂细节。星云中有大约2万个致密的球状体，其中富含分子氢。相比之下，内部区域则显示出非常炽热的气体。主外壳包含一个由碳基分子（多环芳烃）发出的增强辐射薄环。资料来源：ESA/韦伯、NASA、CSA、M.Barlow（伦敦大学学院）、N.Cox（ACRI-ST）、R.Wesson（卡迪夫大学）韦伯图像的详细洞察力新图像不仅显示了星云膨胀外壳的细节，还清晰地显示了中央白矮星周围的内部区域。比利时皇家天文台的GrietVandeSteene和PetervanHoof等科学家组成的研究小组在发表于《2023年arXiV》的一篇论文中描述并分析了这些图像所揭示的环状星云的特征。作者指出，星云的"环"是由大约20,000个独立的高密度氢气团组成的，每个氢气团的质量与地球相当。他们还在其中检测到了多环芳烃（PAH）。众所周知，多环芳香烃是最早期生命形式所需的建筑材料之一，而我们并不希望在环状星云中形成这种物质。结论和未来研究韦伯望远镜的图像还显示了环状星云外奇特的"尖峰"，它们直接指向远离中心恒星的地方。这些尖峰在红外线下非常明显，但在哈勃太空望远镜的图像中只能非常模糊地看到。研究人员认为，这可能是由于分子在星环最密集部分的阴影中形成的，它们在那里可以避开来自炙热中心恒星的直接强烈辐射。最后，作者在环外的微弱光晕中发现了十条同心弧线。他们认为，这些弧线表明该星系中存在一颗伴星，其运行轨道与中心恒星的距离就像冥王星与太阳的距离一样远，并将星云雕刻成球形。韦伯图像中从未见过的细节为了解恒星演化过程提供了大量新的科学见解。通过詹姆斯-韦伯太空望远镜对环状星云的研究，科学家们希望能够更深入地了解恒星的生命周期以及它们释放到宇宙中的元素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393655.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393655.htm

天文学家确定了未知的富水小行星类别

天文学家确定了未知的富水小行星类别新发现的小行星可以在火星和木星之间的小行星带找到，并且与矮行星谷神星相似--富含水。计算机模拟表明，这些小行星在形成后不久就由于太阳系外围的复杂动态过程而被移到了小行星带中的当前位置。矮行星谷神星的赤道直径约为900公里，是火星和木星之间小行星带中最大的天体。许多其他小行星也在这个区域内运行。"这些是建筑材料的遗迹，我们太阳系的行星是在45亿年前由这些材料创造出来的。"海德堡大学地球科学研究所的马里奥-特里洛夫（MarioTrieloff）教授解释说："在这些小天体和它们的碎片，即陨石中，我们发现了许多遗迹，直接指向行星的形成过程。目前的研究表明，这些小天体来自于早期太阳系的所有区域。"通过来自太阳系外部的小天体，水可能以小行星的形式到达仍在成长的地球，因为太阳系内部的行星的构成部分往往是干旱的。新的红外光谱是由DrissTakir在夏威夷（美国）MaunaKea天文台的NASA红外望远镜设施中测量的。美国宇航局约翰逊航天中心的天体物理学家、该研究的主要作者Takir博士解释说："天文测量允许识别直径小至100公里的类似谷神星的小行星，它们目前位于火星和木星之间靠近谷神星轨道的一个封闭区域。"同时，红外光谱支持关于这些天体的化学和矿物学组成的结论。就像谷神星一样，这些被发现的小行星的表面也有源于与液态水相互作用的矿物。这些小天体是相当多孔的，高孔隙率是与矮行星谷神星共享的另一个特征，也表明岩石材料仍然相当原始。特里洛夫教授团队的成员弗拉迪米尔-诺伊曼博士解释说："在小行星形成后不久，温度还没有高到足以将它们转化为紧凑的岩石结构；它们保持着远离太阳的外冰行星所特有的多孔性和原始性特征。他负责对这些小天体的热发展进行计算机建模。"这些类似于谷神星的天体的特性以及它们在外小行星带的一个相对狭窄的区域的存在表明，这些天体最初是在我们太阳系边缘的一个寒冷区域形成的。像木星和土星这样的大行星轨道的引力干扰--或"巨行星不稳定性"，这改变了这些小行星的轨迹，从而使这些物体被"植入"今天的小行星带。这一点通过研究人员对早期太阳系的轨迹发展进行的数值计算得到了证明。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350809.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350809.htm

天文学家利用宇宙天气研究哪些世界可能孕育外星生命

天文学家利用宇宙天气研究哪些世界可能孕育外星生命下一代巨型望远镜将为研究遥远宇宙天体的天气和表面变化提供无与伦比的机会，有助于探索它们的化学成分和磁场。这种先进的能力将通过提供对潜在宜居行星的详细洞察力，加强对地外生命的探索。艺术家绘制的外星世界插图。这项研究采用了一种新的代码来测试下一代望远镜的能力。利用这些功能强大的仪器收集到的数据将使天文学家能够使用多普勒成像技术--一种能够再现天体表面二维地图的技术--来精确测量超冷目标（或温度低于2700K的宇宙天体，如褐矮星（BD）或极低质量恒星（VLM））--甚至一些系外行星--的磁性和化学性质。这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学天文学研究生迈克尔-普拉默（MichaelPlummer）说，除了有助于增进我们对宇宙中一些最神秘天体的了解之外，有能力以更精确的方式研究这些天体的化学成分也为寻找其他世界的生命提供了更深入的见解。Plummer说："了解太阳系外其他天体的大气层不仅能让我们了解地球大气层的行为方式，还能让科学家将这些概念用于研究潜在的宜居行星。"这项研究最近发表在《天体物理学杂志》上。磁性对于寻找与我们类似的世界尤为重要，因为磁场，特别是较小恒星系统的磁场，被认为是支持和影响行星是否能在其表面支持生命的必要条件。为了帮助这一搜寻工作，普拉默和这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学天文学助理教授王吉此前开发了一种名为"Imber"的公开分析代码，用于模拟和推断遥远天体表面是否存在磁性星斑、云系统和其他大气现象（如飓风）等差异。在这项研究中，他们利用该技术估算了各种ELT仪器探测六个目标表面变化的科学能力：Trappist-1星、一个距离地球约40光年的、经过深入研究的七大行星系统、两颗褐矮星和三颗系外行星。他们利用这项技术对以下仪器的能力进行了研究：GMT的大型地球探测仪（GMT/GCLEF）、ELT的中红外ELT成像仪和摄谱仪（ELT/METIS）以及TMT的多目标衍射限幅高分辨率红外摄谱仪（MODHIS）。研究人员发现，虽然由于Trappist-1的边缘倾角（或其轨道与天空其他部分平行），辨别Trappist-1上的星斑对所有这三种仪器来说都具有挑战性，但ELT和TMT可以通过一次旋转对褐矮星和系外行星进行高分辨率观测。相反，GMT的仪器则需要多轮观测才能确定研究选择的系外行星是否存在表面不规则现象。总之，这项研究表明，他们的技术可以准确估计ELTs的未来能力，并帮助确定未来的目标是否值得进行更大规模的研究。普拉默还说，新的技术引起了科学家们的兴趣，他们希望利用径向速度法来识别或确认所发现的行星天体--这是一种通过研究天体对其所环绕的恒星产生的轻微引力效应来发现系外行星的方法。从本质上讲，他们的研究是帮助科学家充分利用未来天文仪器的第一步。普拉默说："我们对其他类似地球的行星了解得越多，这些发现就越能为地球科学本身提供信息。我们的工作特别适合帮助进行这些现实世界的观测"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386229.htm

天文学家首次探测到碳/氧离子的射电重组线（RRLs）

天文学家首次探测到碳/氧离子的射电重组线（RRLs）白线表示TMRT检测到的C和/或O的离子的RRLs。绿色区域是离子RRLs的模拟发射。绿色虚线是考虑到所有RLLs和分子线的模拟发射。背景是心形猎户座星云（M42）的图像，猎户座KL位于M42的左下方明亮区域内。电离气体是星际气体中分布最广泛的成分，也是确定元素丰度的宝贵工具。无线电重组线（RRLs）可以避免光学线观测的困难，因为RRLs通常是光学上很薄的，并且有很好理解的发射机制。然而，迄今为止，探测到的RRL发射体几乎都是中性原子。以前只报道过行星状星云中氦离子的两个RRL转变（121α和115α）。线路混合使得比氦气更重的原子的RRLs难以从光谱上区分。相比之下，离子的RRLs通常不会与中性原子的RRLs混合，这使得前者成为测量丰度的更有力的工具。研究人员在搜索星际发射线时有了这个新的发现，这也是正在进行的TMRT光谱线调查的一部分，该调查面向猎户座KL。在识别猎户座KL的Ka波段（26-35GHz）谱线时，他们发现了几个宽阔的谱线特征，这些谱线不能被分配给任何分子物种或原子的RRLs。"这些线特征的强度很弱，但由于光谱的高灵敏度，已经足够显著，可以被区分出来。由于它们的线宽与H/HeRRLs相似，我们意识到这些线特征可能是离子的RRLs，"上海天文台LiuXunchuan博士说，他是该研究的通讯作者和第一作者。为了证实这一点，天文学家使用TMRT进行了后续的Ku波段（12-18GHz）观测，以寻找预期频率的离子RRLs信号，结果又探测到了8条离子的α线（RRLs，Δn=1）。此外，他们还发现了Q波段的α线和Ka波段的β线（Δn=2）的边缘信号。他们比较了在不同日子里获得的光谱，发现在对地球运动进行校正后，线条特征的频率保持不变，证实了离子RRLs来自太空。TMRT总共探测到几十个星际离子的RRL，其中许多没有与分子的任何转变相混合，也没有与原子的RRL相混合。TMRT探测到的线条比氦离子RRLs的预期频率要蓝20多公里/秒，因此被分配给比氦更重的离子。与这些离子RRL相关的双电离元素的丰度被准确地确定为万分之8.8，这与从光学/红外观测中估计的碳/氧的值一致。以前，RRLs通常被定义为无线电谱线，由原子的高n级转换引起，在单电离离子和电子重新结合后出现。但是现在，研究人员已经同时检测到了几十个未混合的离子RRLs。来自德克萨斯大学奥斯汀分校的尼尔-J-埃文斯二世教授说："这样一种新技术对于研究碳和氧的丰度非常有价值，它们是一氧化碳和星际复杂有机分子的最重要成分，在银河系内部，光学观测非常困难。"上海天文台的研究人员认为TMRT的这个新发现是众多发现中的第一个。"正在进行的对猎户座KL和其他银河系天体的TMRT谱线调查将达到前所未有的谱线灵敏度，这将导致更多的新发现，如重离子的RRLs，分子线的新转变，甚至新的分子种类，"上海天文台的研究员和该研究的共同通讯作者LiuTie说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348563.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348563.htm

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究表明，黑洞的质量接近太阳质量的十亿倍，而宿主星系的质量几乎是太阳质量的一百倍，这一比例与近代宇宙中发现的情况相似。斯巴鲁望远镜和JWST的强大组合为研究遥远的宇宙铺平了一条新的道路。遥远宇宙中存在如此巨大的黑洞，给天体物理学家带来了更多的问题，而不是答案。宇宙如此年轻，这些黑洞怎么可能长得如此巨大？更令人费解的是，对本地宇宙的观测表明，超大质量黑洞的质量与它们所在的更大的星系之间存在着明显的关系。星系和黑洞的大小完全不同，那么是黑洞先出现还是星系先出现呢？这是一个宇宙尺度上的"先有鸡还是先有蛋"的问题。JWSTNIRCam3.6μm拍摄的HSCJ2236+0032图像。放大图像、类星体图像以及减去类星体光线后的宿主星系图像（从左到右）。每幅图像中都标明了以光年为单位的图像比例。图片来源：Ding,Onoue,Silverman,etal.由卡夫利宇宙物理与数学研究所（KavliIPMU）项目研究员丁旭恒和约翰-西尔弗曼教授，以及北京大学卡夫利天文与天体物理研究所（PKU-KIAA）卡夫利天体物理学研究员小野上正夫萨领导的国际研究团队，已经开始利用2021年12月发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）来回答这个问题。研究宇宙早期宿主星系和黑洞之间的关系可以让科学家观察它们的形成过程，了解它们之间的关系。类星体很亮，而它们的宿主星系却很暗，这使得研究人员很难在类星体的强光下探测到星系的暗光，尤其是在很远的距离上。在JWST出现之前，哈勃太空望远镜能够探测到明亮类星体的宿主星系，当时宇宙的年龄还不到30亿年，但已经不再年轻了。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜将其主镜完全展开，形成在太空中时的构型。图片来源：NASA/ChrisGunnJWST在红外波段的超高灵敏度和超清晰图像终于让研究人员能够将这些研究推向类星体和星系最初形成的时间。就在JWST开始正常运行几个月后，研究小组观测到了两颗类星体，分别是HSCJ2236+0032和HSCJ2255+0251，红移分别为6.40和6.34，当时宇宙的年龄大约为8.6亿年。这两颗类星体是在夏威夷毛纳凯亚山顶的8.2米苏巴鲁望远镜的深度巡天计划中发现的。这两颗类星体的光度相对较低，是测量宿主星系特性的主要目标，宿主星系的成功探测代表了迄今为止在类星体中探测到星光的最早时间。卡弗利IPMU项目研究员丁旭恒、约翰-西尔弗曼（JohnSilverman）教授和卡弗利天文学和天体物理学研究所（PKU-KIAA）卡弗利天体物理学研究员MasafusaOnoue（左起）。图片来源：卡弗里国际天文物理研究所、卡弗里国际天文物理研究所、MasafusaOnoue这两颗类星体的图像是用JWST的NIRCam仪器以3.56和1.50微米的红外波长拍摄的，在仔细建模并减去来自吸积黑洞的眩光后，宿主星系变得清晰可见。在JWST的近红外光谱仪为J2236+0032拍摄的光谱中也可以看到宿主星系的恒星特征，这进一步支持了宿主星系的探测。对宿主星系光度的分析发现，这两个类星体宿主星系的质量很大，分别是太阳质量的1300亿倍和340亿倍。通过近红外光谱仪光谱对类星体附近湍流气体速度的测量表明，为类星体提供能量的黑洞质量也很大，分别是太阳质量的14亿倍和2亿倍。黑洞质量与宿主星系质量之比类似于近期星系的质量，这表明黑洞与其宿主星系之间的关系在宇宙大爆炸后8.6亿年就已经存在了。丁、西尔弗曼、奥努埃和他们的同事将利用计划中的第一周期JWST观测，用更大的样本继续这项研究，这将进一步制约黑洞及其宿主星系共同演化的模型。研究小组最近得知，他们已经获得了JWST在下一个周期的额外时间来研究黑洞及其宿主星系。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381743.htm

天文学家尝试解释环形星系 - 宇宙中最稀有的星系产生的原因

天文学家尝试解释环形星系-宇宙中最稀有的星系产生的原因宇宙是一个广阔的空间，所以外面的星系可能看起来不同是非常正常的。虽然我们看到了很多螺旋星系，比如我们自己的银河系，但这些只是最常见的星系类型。还有其他的，如椭圆或不规则星系，但每一万个中只有一个属于这种超级罕见的类别。在《大思考》杂志发表的一篇文章中，Siegel概述了他认为可能是对环形星系的一种解释。这些星系中的第一个，即霍格天体（Hoag’sObject），是在1950年刚刚发现的，由于其独特的形态一直让研究人员感到困惑。但是，根据从其他环状星系的照片中收集到的信息，它们可能来自星系的碰撞。根据以前对环状星系的研究，Siegel说，它们不是行星状星云，因为它们是由恒星组成的，而不是由气体和其他喷射物组成的。此外，它们并不是由较年轻的星系被拉伸和撕裂以包围一个较老的、质量更大的星系而形成的。它们也并不是引力透镜的一个例子，我们有时会使用像詹姆斯-韦伯太空望远镜这样的望远镜来深入观察宇宙，并会扭曲我们对物体的看法。相反，Siegel认为，当一个星系与另一个星系的中心发生碰撞，从而导致整个星系出现涟漪时，就会出现环状星系。对车轮星系的另一个观察显示了主核心和外环之间的空间。图片来源。NASA,ESA,CSA,STScI,WebbERO制作团队这些涟漪继续形成我们今天看到和欣赏的环状星系。一个特别耐人寻味的证据是韦伯去年成像的车轮星系。左图中的一个小星系显得很混乱，如果它撕裂了车轮星系的中心，这就可以解释了。当然，目前还不清楚对环形星系的这种解释是否是全部的真相，因为我们对宇宙的想法和信念总是随着新的信息而改变。也许未来会有更多的信息来支持这一信念，或者我们会继续挠头，等待更多的证据来帮助巩固我们的信念。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338841.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338841.htm