天文宇宙知识奇观2 2016天文奇观

天文宇宙知识奇观2

1、业余天文学家观测发现:天王星大气层有超级风暴

天文学家最新观测到天王星大气层存在强风暴,但并未解释神秘风暴的形成原因。

观测显示,天王星表面存在超级明亮斑点,暗示着大气层中存在超级风暴

天王星风暴最早发现于今年8月,直到近期才公布该图像,同时,天王星风暴云层非常明亮,甚至业余天文爱好者也能从天王星蓝绿色大气层中看到相应的迹象,据悉,天王星与太阳的距离是地球和太阳距离的30倍。

业余天文学家最新观测显示一个明亮的风暴,科学家认为这是大气层深处存在活跃风暴的可靠证据。十分有趣的是,在近红外线范围下基克望远镜观测到的极端明亮风暴与业余天文爱好者看到的并不一样,它位于大气层较深区域,这一现象被认为是天王星大气层顶端包含甲烷-冰云层之下的特征。

法国业余天文爱好者马克-迪克拉斯(Marc Delcroix)负责处理这些照片,并证实另一位天文爱好者拍摄的照片上发现天王星存在明亮斑点。他说:“我吃惊地发现在天王星大气层也存在着这样的风暴活跃性,通常我们能够观测火星、木星和土星,但是观测天王星和海王星对我们业余天文爱好者而言却是一个新的领域,我并不想错过。”

天王星的直径是地球的4倍,被氢气和氦气大气层包裹着,同时大气层中的甲烷使其具有蓝色调。由于天王星距离地球非常遥远,大约是地球和太阳距离的30倍,天文学家很少观测到天王星表面的详细状况。天文学家认为,明亮云层可能是甲烷等气体在天王星大气层中升高以及甲烷气体压缩进入高反射性甲烷冰云层所致。

2、天文学家发现“水星” 200度高温依然存在液态水

如果太空中有水,那么存在生命的可能性就会大些。近期天文学家在太空发现了一颗名符其实的“水星”,该行星被命名为GJ1214b,科学家已确定在这颗行星上存在液态水

据了解,GJ1214b体积是地球的2.7倍,然而质量却达到地球的7倍之多,它围绕着距离地球40光年外的一颗红矮星转动,两者距离仅2万公里。虽然GJ1214b行星的表面温度达到200摄氏度,但液态水依旧存在,科学推测有第三种神秘材料混入其中,但是什么还不得而知。

天文学家认为GJ1214b应该划入一个全新的行星分类里,因为它既拥有地球上一样的岩石,又拥有木星上一样的巨量气体,还拥有天王星上一样的巨量冰块。

其实,GJ1214b行星早在2009年便进入了天文学家的眼界,当时美国“M-地球”项目组的科学家已经发现了它,但它周围布满浓厚的气体,就如围绕土星转动的土卫六一样,并没有引起天文学家们的足够重视,但随后在哈勃望远镜的观测中发现,这颗行星竟是以水作为基础构成的。

哈佛大学史密森天体物理中心的伯塔教授介绍说:“GJ1214b是我们从来都没有遇到过的行星,它由大量的水构成,在高温和高压下形成了奇特的材料,比如‘热冰’和‘超级流水’,这些对我们来说都是陌生的物质。”不过,对这颗行星的观察研究还仅仅是个开始,天文学家将继续探测更多有关它的信息。

3、宇宙母恒星濒死释放力量 行星遭殃被撕为两块

一颗大质量系外行星在其濒死的母恒星的作用下可能已经分裂成两块地球大小的碎块。这一罕见现象将为我们了解其它行星和恒星如何演化提供独特视角。

科学家们所观测的这颗系外行星围绕一颗编号KIC 05807616的恒星运行,这颗行星目前已经分裂成两片碎块,科学家们谨慎地认为这两片碎块的大小稍小于地球。这颗行星之所以发生分裂,是因为其中央的母恒星已经演变为一颗红巨星,受轨道拖拽效应影响,行星的运行轨道越来越低,强大的潮汐力终于将行星体撕裂。但是出乎意料的是,这些碎裂的碎块中的一些竟然似乎再次获得了稳定的运行轨道,研究人员们表示,这一现象说明行星的生命史并不总是以那么合乎常规的方式开始或结束。

恒星KIC 05807616曾经也是一颗和太阳类似的主序星,然而随着它逐渐临近生命的尽头,它开始膨胀成为一颗红巨星。其气体外壳迅速膨胀,将周围的一切物体吞噬其中,包括过分接近的行星。

然而一颗气态巨行星或许可以逃过被彻底摧毁的命运,它可以扮演一颗伴星的角色,当它巨大的“身躯”穿行在膨胀的恒星外层气体内部时,它将会把大量的气体物质搅动并抛射出去,导致恒星损失质量,从而使其体积出现一定程度的收缩。

与此同时,强大的潮汐作用让这颗巨行星不堪重负,它至少分裂成了两块比地球稍小一些的碎块,分别被编号为KOI 55.01 和KOI 55.02,这两颗“新的”行星分别在距离母恒星90万公里和110万公里的轨道上运行,这一距离远远近于水星轨道,这里的温度太高,完全不可能维持水的存在。

4、早期的宇宙信息或已丢失 形成神秘“视觉空洞”

天文学家对于宇宙的研究可追溯到130亿年前,仅是大爆炸发生后的五亿年左右,这个时期内宇宙的第一代恒星和星系逐渐开始形成,但是科学家们认为当第一代星系完全诞生之后,早期宇宙的信息已经丢失,因此观测“宇宙扰动”的最佳时期应该是恒星开始形成之时。随着时间的推移,我们甚至将无法窥探到这一宇宙时期,形成“视觉空洞”。

宇宙学家认为我们目前所在的宇宙极为奇妙而且复杂,其中充满了数千亿个星系以及神秘的宇宙大尺度结构,有着具有137亿年的历史。在宇宙诞生之时,微小的扰动对未来宇宙的演化存在很大的影响,因为随着时间的推移,早期宇宙中任何一个不起眼的扰动都在未来的宇宙中放大。

哈佛大学的理论宇宙学家阿维·勒布(Avi Loeb)通过最新的计算机模拟研究显示目前理想的观测宇宙时期能触及到130亿年前的宇宙事件,该时间段位于大爆炸之后的大约五亿年。随着时间的推移,最佳观测时间逐渐往后,我们也将失去早期宇宙的详细信息。阿维·勒布对此认为:“我很高兴在这一历史性的时刻成为一名宇宙学家,我们仍然能恢复一些关于早期宇宙的线索。”而对于最佳观测时间,目前科学家有两个相互竞争的理论。一个理论认为年轻宇宙的视界最为靠近我们,因此我们只能看到很少的一部分宇宙信息。

另外一个理论认为随着宇宙年龄的增加,我们可以收集到更多的来自遥远宇宙空间的光线。然而,在年龄更大或者其他新加入的宇宙中,物理学家发现坍缩使得引力如同在宇宙池塘中,这段时期的宇宙被喻为“泥潭水域”。两个相互竞争的理论似乎都相互作用,但第一个的问题明显要好于第二个竞争理论。研究结果显示我们研究宇宙扰动的最佳时间为大爆炸之后的五亿年,也就是宇宙中第一代恒星与星系形成之时。

由于第一批星系诞生之后,关于早期宇宙的信息很可能随之丢失,而查看宇宙扰动的最佳时期是宇宙第一批恒星诞生之时。现代研究人员通过使用射电望远镜检测了早期宇宙存在的各种物质,比如氢气。当这些无线电波在130亿年之后抵达地球,保留着原有的信息记录,我们仍然可以观测到早期宇宙会发生何种事件。理论宇宙学家阿维·勒布认为射电望远镜是我们调查宇宙的最大希望,通过在大尺度上观测氢元素,我们可以洞察到早期宇宙中发生的事件。

5、宇宙形态新理论 时空本身为液态超流体

空间是空洞的,亦或是充斥着某种介质,因此光子,电磁波和其他物质可以从中穿行?这是一个科学家们正在努力尝试解答的问题,而现在,一项最新的理论认为时空本身可能是一种“液态的超流体”。

这一新奇的理论名为“超流体真空理论”(SVT),但其实它也并非完全算是新的理论,因为至少在半个世纪之前便已经有人提出这一理论了。

不过来自意大利国际先进研究院(SISSA)的斯特芬诺·立波拉蒂(Stefano Liberati)教授以及德国慕尼黑大学的科学家卢卡·马可尼(Luca Maccione)是第一批对这种设想中的流体的粘度性质进行研究的科学家。

这也就是说,他们试图了解这种“流体”究竟有多么粘稠,结果是,他们发现这一粘稠度几乎为零。

在一篇名为《普朗克尺度下耗散现象的天体物理学约束》的论文中,他们探讨了有关宇宙流体论的相关问题。他们所做的尝试是建立一个模型,将引力与量子论相结合,构建一种“量子引力”。

理解宇宙的一大难题是要了解物质是如何在其中穿行的。想象一下波是如何穿过水体的?波会在水中扩散,它利用水作为一种媒介或载体。

就我们目前所知的情况,能量的传递需要借助某种媒介,比如说声波的传播需要空气,热的传播需要通过金属等等。那么像电磁波,光子等究竟是如何穿越宇宙的?如果那里什么也没有的话?

关于空间中的媒介,更为人所熟悉的说法是以太,但证明它的存在或是否定它的存在都将是非常困难的任务。在立波拉蒂和马可尼的研究中,他们提出所谓的以太实际上就是一种超流体。

他们表示时空就像是某种“经典”物体,是一种整体。但我们应当将其视作仅仅代表了流体“可见”的一面。

请考虑,我们是如何看待水的?我们感觉到它是一种流动的液体,但实际上它是由大量H2O分子构成的整体。他们表示,时空也是类似,拥有自己的H2O分子,尽管对于除此之外的其他性质我们仍然不甚了解。

围绕他们这项理论的核心问题便是自然界的4种基本力,即电磁力,弱相互作用力,强相互作用力以及引力。量子力学可以解释所有这些力,除了引力。

研究人员表示,对于最终统一量子论以及引力的模型中,这种超流体理论或许是一种不错的选择。但要想构建一个流体的模型,你就要知道其粘度,也就是它有多粘稠,而研究人员的估算结果是接近于零。

立波拉蒂表示:“如果时空是一种液体,那么我们就必须考虑其粘度以及其他与扩散效应有关的因素,而此前这些都从未得到认真的考虑。”

立波拉蒂指出:“我们可以看到从数百万光年之外的距离上传递过来的光子。而如果时空是一种流体,那么根据我们的计算,它必须是一种超流体。这就意味着它的粘度将会极低,接近于零。”

他说:“我们同样也对其他影响更弱的扩散效应进行了测算,我们预计未来的天体物理观测将会证实这些预测。如果这些得到证实,那么我们将获得支持这一时空新理论的强大证据。

在现代天体物理学技术的帮助下,时间正逐渐将量子引力从仅仅是一种猜测性的设想逐渐转变为一种更加现实的可能性。现在是研究引力学的最好时机。”

6、暗物质神秘光晕或源自流浪系外恒星

宇宙中的辐射无处不在。近日研究人员称,恒星与其它星系碰撞后脱离自己的主星系可能会被投掷到巨大不可见的暗物质蚕茧里,这或可能解释天空中弥漫的神秘辐射。

研究人员表示,这项发现表明,环绕在星系周围的暗物质可能并不黑暗,或可能包含小部分的恒星。在最近几十年间,卫星望远镜观测到天空发出了大量的红外光,远远超过了已知星系可能产生的亮度。科学家认为这种奇怪的光可能来自某些因为太昏暗而无法直接观测到的光源——比如,最古老最遥远的星系。如果这些多余辐射的确来自这种原始星系,那么原始星系存在的数量远远超过科学家之前的估计,潜在的改变我们对宇宙是如何进化的根本观念。

天文学家利用美国宇航局斯皮策太空望远镜观测了天空足够大范围的地区,这或者可以帮助解释这些红外光的来源。研究人员发现,就所观测的太空范围而言,无论是原始星系,还是昏暗的矮星系,都无法解释多余辐射量的波动。

“我们对红外发光地区重新进行了测量,结果发现红外光亮的强度比最初星系高好几个数量级。” 这项研究的带头人、美国加州大学欧文分校的宇宙学家阿萨塔·库雷(Asantha Cooray)这样说道。恰恰相反,研究人员认为暗物质庞大的球形晕区的游星可能是这些神秘光亮的“罪魁祸首”。

物理学家认为隐形的、尚未证实存在的暗物质组成了整个宇宙所有物质总量的85%。“这些光漫射的恒星可能可以解释缺失的红外天光。” 库雷说道。这些恒星很可能是在与其它星系发生碰撞时,与它所在星系的主体脱离,它也可能是被其它星系通过引力作用强行拖拽撕离原始星系,就像月球的引力会引发地球上的海洋产生潮汐现象。

通常情况下,这类恒星只会被流放到自身星系最遥远的边缘地带,并不会被甩出进入星际空间,受到环绕星系周围的暗物质的引力作用。星系存在于比自身大的多的暗物质晕里;当星系合并,恒星和气体将会陷入结合形成光晕。

7、我们的宇宙起源于哪里?四维恒星塌缩

关于宇宙的起源,流传最广的是宇宙大爆炸模型,它说的是宇宙爆发自一个密度无穷大的点,但没有人能告诉我们到底发生了什么,因为现有的物理定律根本无法解释这种现象。而有的宇宙学家推测,一颗四维恒星塌缩为一个黑洞时,喷射的残骸形成了我们的宇宙。

关于宇宙大爆炸模型,科学家们很难解释如此激烈的大爆炸留下的宇宙何以拥有一个几乎完全均匀的温度,这是因为自从宇宙诞生以来似乎没有足够的时间达到温度平衡。

对于大部分宇宙学家而言,有关一致性最合理的解释是,在宇宙形成后不久,一些未知的能量形式使年轻的宇宙以超过光的速度膨胀。这样便得到了我们今天所看到的温度大致均匀的宇宙。但Afshordi强调:“宇宙大爆炸太过混乱,因此很难搞清是否真的存在这种膨胀现象。”

德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的物理学家GiaDvali在内的研究团队于2000年提出的一种假设。在这个模型中,我们的三维宇宙是一张膜,漂浮在具有四个空间维度的“体宇宙”之上。

如果体宇宙包含有其自身的四维恒星,那么其中的一些恒星会塌缩,最终形成四维黑洞——这与我们的宇宙中大质量恒星的运作方式是类似的。这些四维恒星会像超新星一样爆发,并猛烈喷射出其外层物质,而它们的内层则塌缩为一个黑洞。

在我们的宇宙中,一个黑洞被一个名为视界的球面联系起来。鉴于普通的三维空间需要一个两维的物体(一个表面)来创建一个黑洞内部的边界,那么在体宇宙中,四维黑洞的视界应该是一个三维物体——一种被称为超球面的形状。研究人员模拟了四维恒星之死后,他们发现,喷射的物质能够在三维视界周围形成一个三维膜,并缓慢膨胀。

研究人员假设,我们生活的三维宇宙可能就是这样一个膜,而我们探测到的膜的生长被认为是宇宙的膨胀。

这一模型同时自然而然地解释了我们的宇宙的一致性。由于四维体宇宙可能在过去已经存在了无限长的时间,因此它有足够的机会使不同区域的四维体宇宙达到一种平衡,而我们的三维宇宙则很可能继承了这一点。

8、霍金:人类须寻求宜居星球 宇宙粒子真实存在

据国外媒体报道,著名宇宙学家斯蒂芬·霍金周二晚上在加州理工学院进行了一次演讲,题目为“宇宙的起源”,进场的听众队伍长达四分之一英里。霍金探讨的问题类似于“创世神话”,比如宇宙从何而来、我们为什么会在这里等,他认为许多人都在追求着宇宙起源的答案,曾经有人问霍金:如果宇宙大爆炸中没有上帝,那么上帝在“创世之前”在做什么?上帝是否在为问这个问题的人准备地狱?霍金在解释宇宙起源时则快速概述了科学史上的宇宙理论,其中包括霍伊尔和托马斯·戈尔德的稳态理论等。

这些宇宙论认为宇宙没有开始,也没有结束,星系不断地形成聚拢宇宙物质,创造出新的天体,而恒星爆发后又将物质元素释放到宇宙空间中,进入新的循环。但是霍金认为这样的理论无法得到空间望远镜最新观测发现的支撑,在20世纪80年代,他和物理学家罗杰·彭罗斯共同证明了当宇宙开始收缩时就无法扭转结束的结局。宇宙大爆炸后时间出现了起点,即导致时间出现的事件可能只发生一次,目前的宇宙年龄为138亿年,比过去认为的有所提高。对此,约翰·保罗二世教皇则发布通告反对科学对上帝创世一刻的研究,因为这是神圣的事件。

加州理工学院物理学家理查德·费曼对宇宙学的发展提出了深刻的见解,比如量子力学与路径积分,此前霍金则试图对M理论进行“全能”性的概述,认为该理论可成为支配万物理论的定律。根据M理论,宇宙存在十一个维度,而“弦理论”认为宇宙有十个维度,在经过超弦革命后,M理论得到进一步发展。

此外,霍金还强调人类必须进入太空,1000年后的人类必然需要太空作为栖息场所,否则地球将变得更加脆弱。对于希格斯玻色子的发现,霍金也承认自己打赌失败了,他曾花100美元打赌希格斯玻色子不存在。位于瑞士日内瓦附近法瑞边境上大型强子对撞机(LHC)未来有望揭开超弦理论,霍金认为该理论是宇宙学关注的重点。在暗物质与暗能量问题上,霍金认为这是宇宙学家面临的两个关键性挑战,尽管最近似乎有发现暗物质粒子的消息,但是该理论还未被证实存在。

9、科学家称银河系或曾有外星生物发射神秘电波

外星生物究竟是否存在?这个问题已经困扰了科学家数百年,由于没有直接证据能够证明外星人存在,但是似乎又有一些超乎寻常,科学无法解释的现象屡屡发生,使得外星生物的存在之谜始终无法解开。银河系是我们正在生存的星系,在这里是否有外星人呢?除了银河系,更加浩瀚的宇宙中,又是否有其他生命体的存在呢?科学家们仍在不断探索。

“寻找外星智慧生物”(SETI)计划的科学家们一直认为我们的太阳系被淹没在无数恒星的世界中,如同一个茂密的森林,一个文明去寻找另一个文明如同大海捞针,但是作为宇宙的一种智慧生物,查看周边的森林中是否存在其他生物却是有意义的,寻找外星智慧文明的证据。即便是距离我们最近的仙女座大星系都要以百万光年的单位来衡量,按无线电方式等以光速进行通信的想法显然也是行不通的,当我们接受到消息时,另一个文明可能已经灭亡了。为此,在寻找外智慧生物时,我们可以通过另一种方法来间接推断它们的存在。

例如观察这片森林中“最高的树木”,由于高级外星文明的存在将对星系产生无法用当前已知常规天文现象来解释的作用,甚至可影响到星系的自然背景,但是超级宇宙文明很可能会通过我们无法理解的技术使得星系看起来像是还处于原始状态,这样的改造活动将在数百万光年上产生作用。在1964年,苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫设想了外星文明的等级,通过掌握不同能量控制技术进行文明等级的划分。

能控制所在行星系统中的恒星能量的宇宙文明被划分为第二类文明类型,这样的文明可控制超过我们100亿倍的能量,获得一颗恒星的全部能量输出。早在二十世纪六十年代,物理学家弗里曼·戴森就提出了一个“球形能量源”的概念,即可以在一颗恒星周围建立起球形结构,获得最大化的恒星能量。这个超级能量壳体就是所谓的“戴森球”,虽然这是一个传奇式的构想,但天文学家们通过一些红外空间望远镜也发现了类似特征的天体,问题是处于尘埃团笼罩的恒星看起来很像一个“戴森球”。

根据美国国家航空航天局的广域红外空间望远镜的观测结果,巡天调查就曾发现笼罩在宇宙尘埃团中的恒星。上个世纪七十年代,天文学家们进行一项对全天25万个天体的红外巡天调查,发现了17个类似戴森球特征的天体。根据费米实验室的科学家理查德·卡里根介绍:“我们可以想象宇宙超级文明首先将能量殖民范围从自身所在的行星系统开始,获得最大化的恒星能量。”

卡里根希望能在附近的星系中观察到巨大的“戴森球”痕迹,对于卡尔达舍夫第二类宇宙文明而言,其不仅对一颗恒星进行戴森球化改造,可能会对一个恒星集群进行能量殖民,所带来的影响将会被我们观测到。比如,我们将会探测到在银河系中出现反常的黑暗空隙,恒星的部分能量将会以红外波段的形式泄露出来,使得在红外线空间望远镜上可观测到明亮的发光现象,也可将其认为是戴森球体表面的热辐射。

科学家认为猎犬座M51螺旋星系是一个理想的戴森球体寻找场所,美国国家航空航天局的哈勃空间望远镜与斯皮策红外空间望远镜将对星系中的无数恒星世界进行观测,通过可见光与红外照片的叠加跟踪被尘埃团笼罩的恒星。但是卡里根粗略估计在M51星系中应该不会存在无法解释的“泡沫”或者空间。

由于巨型椭圆星系不存在尘埃团的干扰,如果其中出现了不寻常的黑暗空隙,那么从整体上看就是非常奇怪的现象。但距离我们较近的椭圆星系至少有6000万光年,因此需要更大的空间望远镜,哈勃望远镜目前可提供足够的分辨率。在卡尔达舍夫文明体系中,可利用最高能量的宇宙文明为第三类文明,足以控制整个星系中的所有能量,但现有的天文观测并未发现整个星系的能量发生无法解释的现象,所以第三类文明要么不存在,要么至少目前还未出现。

10、研究认为平行宇宙切实存在且能够相互影响

据外媒报道,物理学家称,“平行宇宙”的确存在,给不同版本的“我们”提供生存空间。不仅如此,平行宇宙之间还会相互影响,所以才会出现微观层面种种奇怪的物理学现象。

平行宇宙

英国格里菲斯大学和美国加州大学学者联合提出上述理论。他们认为,平行宇宙不仅存在,而且相互影响,并非各自独立地发展变化;而相互作用,恰好能够解释微观物理研究发现的粒子奇怪的反应。

格里菲斯大学物理学教授霍华德·威斯曼说:“大概在1957年左右,量子物理学界出现了平行宇宙的想法。照此推断,量子测量每进行一次,一个宇宙就会产生出新的分支宇宙。所以就产生了无数的可能性——在有的宇宙里,陨石没有砸中地球,恐龙们幸存下来。再换一个宇宙,澳大利亚就成了葡萄牙人的殖民地了。

威斯曼接着说:“不过,有人质疑其他宇宙究竟是否存在,因为它们似乎对我们自己的宇宙根本没有任何影响。在这一方面,我们认为平行宇宙之间能够相互影响,所以我们的理论是令人耳目一新的。”

此前,学者休·艾福利特发现量子粒子能够同时拥有两种不同的状态,因此提出了粒子以不同状态在不同世界同时存在的理论。按照这一理论,粒子在两种状态、两个世界之间不必二选其一,而是可以二者兼得。

相互影响

威斯曼和同事们认为,我们的宇宙不过是浩如烟海的众多的宇宙中的沧海一粟。这些宇宙同时存在,有的和我们的相似,有的则大不相同。威斯曼还表示,比较“靠近”的宇宙会相互排斥,增加相互之间的差异。

格里菲斯大学的量子物理学家迈克尔·霍尔说:“我们的理论好就好在,如果只有一个宇宙,我们可以缩小到牛顿物理学,如果极多宇宙同时存在,还可以往大了说量子物理学。我们的理论在两者之间,既不是牛顿物理学体系,也不是量子物理学。”

威斯曼补充说:“对我们来说,这没什么不可思议的。对科幻迷来说,他们对平行宇宙之间相互交流的设想似乎不那么遥远了。”

天文宇宙知识奇观2 2016天文奇观
11、黑洞周围有恒星形成 距离银河系2光年

对于围绕在黑洞周围的气体物质来说,会受到黑洞旋转产生的强大切向力作用,在如此靠近这种引力巨兽的环境中,气体物质还能够维持在一起,这几乎是无法想象得。但是,已有证据表明,在距离我们银河系中央超大质量黑洞2光年的地方有恒星形成。

天文学家Farhad Yusef-Zadeh领导的科研小组,利用阿塔卡马毫米/亚毫米波射电望远镜阵列(ALMA)和联合毫米波天文学阵列(CARMA)在这颗超大质量黑洞附近观测到了一氧化硅(SiO)的发射谱线。

实际上,在分子云中发现一氧化硅并不能确切知道是否有恒星形成,最重要的是要知道一氧化硅是如何在空间运动的。天文学家根据一氧化硅的发射谱线判定,这片分子云团以非常高的速度在运动,并且出现向外的物质流溢(outflows),这种向外的物质流溢在恒星形成区域非常常见。一氧化硅发射谱线的强度也非常符合恒星形成的假设。

天文学家在找到恒星形成的证据后,就力争摸清婴儿恒星所在的位置。他们利用位于智利的甚大望远镜强大的红外观测能力,发现了两处恒星形成的候选区域。红外线可以穿透气体和尘埃,看清恒星的形成过程。

但是,在如此靠近一颗700万倍太阳质量的大黑洞附近,是如何形成恒星的呢?天文学家给出了两种可能的解释:一种可能是,有一些炽热的恒星飘荡在黑洞周围,它们发出的强烈紫外辐射压缩气体云团,直到它们变得不稳定,进而坍缩成恒星;第二种可能是,分子云中密度较大的一些区域能够发生不断碰撞,最终导致足够致密后形成恒星。此次发现对科学家研究黑洞和恒星的关系提供了重要的研究资料。

12、欧洲天文台发布金牛座及原行星盘图像

国际在线消息:天文学家在测试和检验阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵(ALMA)新的高分辨率性能的时候,在一颗新生恒星周围拍到了迄今最清晰的行星形成景象。

这张革命性的新影像,揭示了金牛座HL周围行星形成盘的惊人细节。这颗类似太阳的恒星位于金牛座中,距离地球大约450光年。

ALMA在这个恒星系统中发现前所未见的特征,包括多个同心圆环,相互之间被边界清晰的环缝隔开。

这些结构表明,在这颗相当年轻的恒星周围,行星形成过程已经在顺利进行了。

ALMA副主管斯图亚特·科德(Stuartt Corder)说:“这些特征几乎是年轻的行星状天体在物质盘中成型所带来的必然结果。这让人相当惊讶,因为金牛座HL的年龄还不到100万年,没有人预料到这么年轻的恒星会拥有这么大的行星类天体,能够产生出我们在这张影像中看到的这些结构。”

天文学家认为,所有恒星都是气体尘埃云在自身引力作用下坍缩而形成的,随着时间的推移,恒星周围的尘埃颗粒会粘连在一起,聚集形成砂粒、卵石,以及巨大的石块。最终,这些物质会构成一个薄薄的原行星盘,小行星和行星就在其中形成。

一旦这些行星类天体获得了足够大的质量,它们就会反过来重塑原行星盘的结构。它们会扫清轨道附近的碎屑,把尘埃和气体驱赶到越来越窄的区域之中,从而在原行星盘中形成环带和环隙。ALMA拍到的这幅最新影像,展示了细腻到惊人的细节,提供了迄今最清晰的、有关行星形成的影像。如此清晰的影像,过去只在计算机模拟和艺术家的画笔下出现过。

ALMA履行了当初建造它的承诺,提供了最直接的证据,证明我们的宇宙跟理论上的推演极为吻合。

美国国家射电天文台台长托尼·比斯利(Tony Beasley)说:“这个新的观测结果出人意料,为行星形成过程提供了难以置信的影像。想理解我们自己的太阳系如何演化成现在这样,并了解行星在宇宙各个角落又如何形成,这样的清晰度是至关重要的。”

在可见光波段,金牛座HL隐藏在厚厚的一个尘埃气体包层的后面。好在ALMA观测的电磁波波长要比可见光长得多,因此它有能力看穿挡在前面的尘埃,研究这个云团核心处正在发生的物理过程。

美国国家射电天文台的天文学家克丽丝特尔·布罗根(Crystal Brogan)说:“这确实是这一波段迄今见过的最不寻常的影像。它展示出来的细节如此细腻,甚至比许多可见光图像更让人印象深刻。我们能够看到行星正在诞生的场景,这一事实不仅将帮助我们理解其他恒星周围行星如何形成,还将帮助我们理解太阳系自身的起源。”

13、宇宙中心存神秘大脑 上帝粒子或成毁灭真凶

最新研究称希格斯玻色子可能具有合适的质量破坏宇宙。利用希格斯玻色子可能是废除所有自相矛盾、无实体的智能生物的最简单方法,这些生物本不该存在,但它们仍出现在最佳的宇宙模型里。此外,我们还将有200亿甚至300亿年时间存活。“这段时间还是很长,我们无须匆匆的买人寿保险。”美国加州帕萨迪纳市加州理工学院的肖恩·卡洛尔(Sean Carroll)这样说道,他与加州理工学院的金伯利·博迪(Kimberly Boddy)共同提出了这个观点。

这一悖论早在10多年前就已经出现,物理学家意识到他们的模型将导致未来充满玻耳兹曼的大脑:从真空里出现的完全形成的有意识实体。虽然这听起来非常怪异,但科学家无法阻止有时候物质会随机自我组建,从而创造适合玻耳兹曼大脑出现的条件。当你考虑宇宙正加速膨胀时,这种问题就会出现。

这提供了无限的时间、空间和能量以供玻耳兹曼大脑的形成,最终它们的数量超过正常意识形态的数量。这将导致玻耳兹曼大脑对宇宙的体验比我们的要更典型,这将成为一个大问题,因为我们的理解是基于人类才是典型观察者的假设。

就未来充斥玻耳兹曼大脑之前宇宙将如何终结,目前科学家已经提出好几种理论试图解决这一悖论,但大多数理论是基于未经测试的物理学,例如弦理论。相比之下,希格斯玻色子能够利用已经完备和广泛接受的物理学解决这一问题。

首先,希格斯玻色子伴随的场必须是相对稳定的,这意味着它能够自发的进入更低的能量状态。随后,具有自身物理学定律的太空气泡将涌现,并以光速膨胀,同时摧毁在该过程中遇到的一切事物,包括我们的宇宙。

这一观点并不新颖,但直到科学家发现希格斯玻色子并测量了它的质量——大约为125千兆电子伏。卡洛尔和博迪将其与另一个基本粒子——顶夸克的最新质量估计相结合,计算出物理学定律支持稳定的希格斯玻色子。

这听上去非常有前景,但稳定的希格斯玻色子数量似乎非常少,预计科学家将于2015年对顶夸克粒子的质量进行测量,大型强对撞机将在为期2年的休息期后重新开启,它将创造一个更加稳定的希格斯场。

最新的数据将帮助确定另一个未知问题。如果希格斯场是稳定的,并且能够跳入更加低能量的状态,那么受影响的区域生长速率是否会比宇宙膨胀速率更快?如果答案是肯定的,那么希格斯场将摧毁宇宙,玻耳兹曼大脑悖论也将解决。

即便答案是否定的,希格斯场仍可能摧毁宇宙。然而,在这种情形下只能通过一个棘手问题解决,而这个问题与多重宇宙可能性的本质有关。

14、宇宙暗能量正蚕食暗物质

据国外媒体报道,目前,科学家最新一项研究表明,构造宇宙的“脚手架”——暗物质,正在逐渐消除,被暗能量吞噬。

这项最新研究发表在近期出版的《物理评论快报》杂志上,英国朴茨茅斯大学宇宙学家指出,最新天文勘测数据显示,暗能量正在逐渐增长,并与暗物质发生交互作用,它不断地吞噬暗物质。

朴茨茅斯大学宇宙学和引力学研究所大卫-万兹(David Wands)教授是研究小组成员之一,他说:“这项研究是关于宇宙时空的基本性质,从宇宙角度来看,它与宇宙未来的命运密切相关。”

如果暗能量逐渐增长,同时,暗物质正在蒸发消失,最终我们将终结于一个巨大空旷的宇宙空间,宇宙中将一无所有。暗物质为宇宙结构增长提供一个框架,我们的银河系正在基于暗物质架构形成的,这项最新研究表明,暗物质正在蒸发,减缓宇宙结构增长。

美国密歇根大学德拉根-胡特尔(Dragan Huterer)教授阅读这项研究报告之后,强调指出,科学们应当关注这一发现,这项研究非常令人兴奋,关于暗能量的任何最新进展都应值得重视,因为我们对暗能量了解甚少。

15、碳星

美国俄亥俄州大学最新一项研究结果显示,银河系可能存在钻石行星。但令人遗憾的是这种令人向往的“钻石绿洲”迄今为止并不适宜生命存活。

“钻石行星”可能存在于银河系内,但是这样的行星黑暗寒冷,并不适宜生命存活

研究人员称钻石行星可以存在于银河系内距离地球73和250光年之遥的区域,但这样的行星非常寒冷,且处于黑暗之中。

俄亥俄州大学地球科学院副教授温迪-帕恩罗负责这项研究工作,她和同事们做出结论称,通过研究地球下地幔层矿物质形成,银河系不可能存在地幔层存在钻石层的行星。

研究人员将铁、碳和氧物质结合在一起来模拟地球深层结构,发现这些具有较高碳-氧比率的混合物质可形成钻石。之后他们建造了计算机模型能够显示富含碳的太阳系内行星如何形成钻石。

计算机模型数据显示,百分之五十的行星可形成钻石结构。温迪说:“我们的研究结果是非常令人吃惊的,表明富碳行星可以在内核和地幔区域像地球一样形成钻石。这样的行星内核区域很可能含有大量的碳,同时,地幔也受到形成钻石的碳物质的控制。”但是像这样的状况在地球上不太可能孕育生命。

研究报告指出,钻石转移热量非常容易,然而一颗富碳超级地球内部区域将很快冷却下来,像这样的环境将消除维持生命的地热能、板块构造、磁场和大气层。

16、天文学家发现距地最遥远星系 每年形成数百颗恒星

天文学家发现了在大爆炸后不久出现的恒星形成活动最为活跃的星系。这个在“宇宙黎明”出现的星系被称之为“GN-108036”,在大爆炸后7.5亿年形成,每年大约形成100颗恒星。

天文学家表示GN-108036是人类发现的距离地球最远的星系之一,同时也非常独特。迄今为止,科学家共发现9个在大爆炸后不久形成的星系,GN-108036的恒星形成速度超过其他星系,当时的宇宙大部分区域寒冷而黑暗。根据计算,他们证明GN-108036是迄今为止发现的距离地球最远的星系之一。

科学家对哈勃望远镜拍摄的图像进行分析后发现,GN-108036的亮度极高,说明恒星形成速度很快。天文学家发现这个星系内的气体每年大约形成100颗恒星。项目负责人大内正己表示:“发现GN-108036的重要意义在于,证明在宇宙仍非常寒冷和黑暗时就已出现恒星形成活动非常活跃的星系。”

夏威夷昴望远镜主焦点相机发现了这个星系的存在,随后,天文学家使用同样位于夏威夷的凯克望远镜的光谱仪对其进行观测,确定其与地球之间的距离。研究论文主执笔人大内正己表示:“两年时间里,我们重复进行了3次观测,每一次都观测同一波长下的特征。我们发现了不可辩驳的证据,证明这是一个距地球非常遥远的星系。”

17、科学家发现三个孤独星系或隐藏暗物质

近日,科学家在宇宙深处发现三个孤独的星系,它们远离热闹的星系团,被同一片氢气云团包围,看起来它们之间还潜藏着大量的暗物质。

这三个星系犹如荒郊野岭的孤魂野鬼,由于缺乏气体物质的持续补充而发育不良,都停留在了星系演化的初始阶段。正是由于这三个星系处于非常偏僻角落,才成为科学家检验星系演化的极好实验品。

宇宙中的绝大多数星系都存在星系团中(galaxy clusters),星系团包含高达数百、上千个星系。它们的分布形成网状结构,在宇宙中弥散开来。科学家发现,这些星系都沿着看不见的暗物质形成的纤维结构分布,松散地聚集在一起。

在网状结构的孔洞内,通常物质密度非常低,但也可以存在少量星系。我们所在的银河系位于本星系群当中,同时还是室女座超星系团的重要组成,距离最近的仙女座大星系约为250万光年。

科学家十分惊喜能够发现这样特殊星系。由于星系团中的星系受到其它星系引力影响,通常很难追踪它们起源,所以存在宇宙孔洞中的星系保存非常完好,能够对星系演化理论进行测试,对研究星系的变化也有重要参考意义。

18、银河系星云中惊现生命分子 外星生命或存在

据媒体报道,地球上的生命都是由大分子组成的:氨基酸构成了蛋白质、核苷酸构成了DNA和RNA。而近期天文学家在我们银河一大团气体星云中发现了形成氨基酸的前体分子——甲基腈和乙胺。科学界至今还无法得知这些生命分子来自何处?

其实,想要在太空中直接找到氨基酸分子是一件非常困难的事情。为了绕开这个难题,美国一支科学家小组利用位于西弗吉尼亚州的巨型“绿岸”射电望远镜发现了甲基腈和乙胺这两种氨基酸的前体物质,这两种物质存在于形成氨基酸的化学反应的前期步骤中。

近年来,天文学家在星际间陆续发现了越来越复杂的“星际分子”,例如乙醇醛和甲酸乙酯,前者是最简单的糖类,后者是陈年(微博)老酒和各种水果散发出来的香气分子。最近发现的这两种分子虽然不怎么合胃口,但这并不是最重要的。

当想要捕获新星际分子的时候,天文学家通常会把他们的望远镜指向银河系中心区域。那里有一片跨度达150光年的星云,科学家称之为Sgr B2(意为射手座B2),它是银河系内最大的气体云之一,比其它的气体云要浓密40倍。

而在星际气体中发现这些氨基酸前体分子意味着,它们可以在新形成的行星上播撒生命的种子。这或许也意味着宇宙中还有除了地球以外的生命。

19、新研究显示木星大红斑或为阳光作用结果

科学家根据对美国航天局(NASA)卡西尼号任务数据的分析,提出木星大红斑的颜色可能是大气层顶部简单化学物质被阳光照射后分解的结果。这一论点颠覆了其他有关大红斑颜色的理论。以往认为,来自木星云层下方的红色化学物质才是大红斑呈现出红色的原因。

在亚利桑那州图森市举行的美国天文学会行星科学会议上,卡西尼号团队科学家、在NASA喷气动力实验室任职的凯文·贝恩斯(Kevin Baines)发表了研究结果。利用卡西尼号于2000年飞掠过木星的数据,结合实验室内的试验结果,凯文·贝恩斯和同事鲍勃·卡尔森(Bob Carlson),以及汤姆·莫玛丽(Tom Momary)得出了新的观点。

在实验室中,研究者用紫外线对氨气和乙炔进行轰击,以模拟阳光对大红斑云层极端高度上这些分子的作用。轰击产生了一种红色物质,研究团队将其与卡西尼号可见光与红外绘图光谱仪(VIMS)观察到的大红斑数据进行比较。他们发现,这种红色物质的光散射特性与大红斑的模型十分吻合。在这个模型中,红色物质被限制在巨大涡流的最上层。

“我们的模型显示,在由红色物质组成的最顶层以下,大红斑绝大部分的颜色是比较淡的,”贝恩斯说,“在红色‘晒伤层’下方的云很可能是白色或灰色。”换句话说,有某种“着色剂”被限制在了云层的顶部,这与常见的理论完全不同。许多人认为,大红斑的红色来源于云层下方深处不断涌上来的化学物质。但是,如果红色物质一直从下往上运输,那么在其他高度的大气层上也应该会出现红斑。

木星几乎都是由氢和氦组成,只有极其稀少的其他元素。一直以来,科学家对木星云层中独特色调的形成很感兴趣,他们试图找出导致这一现象的元素组合。如果找到答案,将为科学家提供更多有关这颗巨型行星形成和变化的信息。

贝恩斯和同事们一开始推测,大红斑的颜色可能来自阳光照射引起的氢硫化铵分解。氢硫化铵组成了木星的一个主要云层。然而,他们很快发现,分解产物不仅没有呈现出红色,反而是明亮的绿色。这一结果促使他们尝试更简单的组合,即在木星高空常见的氨与碳氢化合物。

结果表明,氨和乙炔在紫外线下的分解产物与卡西尼号获得的数据最为吻合。大红斑是木星大气层中长期存在的壮观现象,其宽度相当于两个地球。木星具有三个主要云层,占据了不同的高度,从高到低分别是:氨、氢硫化铵和水蒸气云。至于为什么只有在大红斑,以及少数较小的斑点上才会出现较深的红色,研究者认为云层高度是关键因素。“大红斑处于极高的位置,”贝恩斯说,“它的高度比木星其他地方的云层都高得多。”

研究团队认为,大红斑的高度不仅是红色产生的原因,也起到了加强作用。在大红斑区,风能把氨冰粒运输到更高的大气层中,从而暴露在更为强烈的太阳紫外线下。除此之外,大红斑的涡流也限制住了物质颗粒的流动。所有这些因素,使大红斑顶部的颜色变得比其他各处都更深。

木星的其他区域呈现出混合了橙色、棕色甚至红色的颜色。贝恩斯说,这些地方的高空云层较薄,可以透过大气层看到下方更加丰富多彩的物质。

20、系外行星遭恒星炽热高温 庞大星体将化为灰烬

美国麻省理工学院、美国宇航局等机构的研究人员现已发现一颗距离地球1500光年之遥的系外行星,在主恒星炽热高温下正逐渐蒸发化为灰烬。科学家们推测这种较长的尾状残骸体(颇似彗星尾)是跟随着这颗行星,它正在演绎呈现这颗行星的湮没历程。据研究小组评估计算,这颗小型系外行星体积不大于水星,将在未来1亿年前完全瓦解。

研究小组发现这颗满是灰尘的行星每隔15小时环绕主恒星一周,这是迄今观测到最短公转周期的系外行星。像这样短的轨道距离肯定与主恒星非常近,暗示着这颗行星可能遭受其橙色炽热恒星的高温加热,其表面温度可达到3600华氏度(1982摄氏度)。研究人员推测在这样的高温下,行星表面的岩石物质将融化蒸发,形成一股风流卷着气体和灰尘进入太空。当这颗行星高速环绕主恒星运行时,将形成密集的尾状灰尘云。

美国麻省理工学院退休物理学教授索尔-拉帕波特(Saul Rappaport)是该项研究报告合著作者之一,他说:“我们认为这些灰尘是由亚微米等级微粒构成。”

天文学家基于开普勒望远镜观测一颗恒星亮度的规律性明暗变化,来鉴别系外行星。例如:如果一颗恒星每隔一个月亮度变暗,一种可能性是一颗行星每隔一个月就掠过恒星表面,每次行星运行至恒星前方,都会阻挡相同数量的恒星光线。

然而,拉帕波特和他的同事无意中发现一颗叫做KIC 12557548的恒星存在着奇特的光线图像,研究小组检测了这颗恒星的光变曲线,这是一种记录恒星亮度变化的曲线图表,发现每隔15个小时恒星光线强度出现下降,表明某种星体有规律地阻挡了恒星光线。

研究小组认为通过一些观点可以解释这些令人费解的数据,其中包括行星二重奏观点,这是两颗行星彼此环绕在一起,同时环绕主恒星运行。拉帕波特详尽论述了二重奏行星以不同的方向穿过一颗恒星,在每次日蚀时阻挡了不同数量的恒星光线。但是最后观测数据未能支持这一假设观点,恒星每间隔15小时光线变暗,这一周期时间太短,无法提供充足的空间使两颗行星彼此环绕运行,像地球和月球那样结合在一起环绕太阳。

研究人员建立了一个行星环绕恒星运行的模型,连同它的较长、拖曳灰尘云结构。这些灰尘密集地环绕行星,伴随着拖曳灰尘云结构的延伸而变得稀薄。研究小组模拟了当行星和它的灰尘云途经恒星时,这颗恒星的亮度变化,发现这种光线变化图像匹配于开普勒望远镜观测到的不规律性光变曲线。

拉帕波特说:“起初我们并不理解观测图像,然而当我们依据灰尘解释论进行分析,我们能够真正地解析这种灰尘尾状结构的起源。”

21、“土卫六”存在有机分子密集区

土卫六是环绕土星运行的一颗卫星,是土星卫星中最大的一个,也是太阳系第二大的卫星。近日,美国科学家研究“土卫六”大气层时,发现了一些有机分子密集区,这些区域游离于“土卫六”的南北极之外。该现象由位于智利高原的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)发现,有可能帮助天文学家更好地认识“土卫六”上复杂化学物质的形成过程。

“土卫六”和早期地球在化学元素组成上非常相似

美国宇航局(NASA)戈达德太空飞行中心天体化学家马丁·科迪纳表示,这是科学家未曾预料到的,而且可能是突破性的重要发现。人们从未在“土卫六”大气层的气体中发现过这种变化。

科学家利用ALMA的超高分辨率和敏感度,研究了“土卫六”大气层中异氰化氢(HNC)和丙炔腈(HC3N)的分布情况。起初,正如“卡西尼”号探测器之前的观测一样,这二者均匀分布在“土卫六”的南北两极。

但是当科学家将不同层面的大气层相对比时发现,在最高层,有机分子密集区离开了南北极。这一现象让人未曾预料,这是由于“土卫六”中层大气上存在由东向西快速移动的大风,理论上会完全混合其中的微粒。目前,科学家还不能对这些最新发现给出合理解释。

“土卫六”和早期地球在化学元素组成上非常相似,因此,研究这一复杂的化学现象,或许可以认识地球早期的大气环境。

22、太空版"哥斯拉"被发现 行星质量超地球17倍

这个质量可重达地球17倍的岩石行星。理论学家认为这样的世界无法形成,因为如此重的天体在生长过程中将吸引氢气并变成一个类似木星的气体巨星。然而,这颗行星是个固体行星且比之前发现的“超级地球”还要大得多,因此被称为特级地球(mega-earth)。

“当我们意识到这项发现时,感到惊讶不已,”带领这项发现并负责数据分析的天文学家、美国哈佛大学史密森天体物理中心(cfa)泽维尔·杜穆斯克(xavier dumusque)这样说道。“这真是地球版本的哥斯拉。”cfa的研究人员、哈佛大学生命起源学会的主任天文学家蒂米塔·萨塞洛夫(dimitar sasselov)这样说道。“与电影里的怪兽不同,开普勒-10c对生命的存在具有积极的启示意义。”

研究小组的发现被展示在美国天文学家协会(aas)召开的会议上。最新发现的特级地球开普勒-10c以45天为周期环绕着一颗类似太阳的恒星运行,它位于距离地球560光年的天龙座。这个系统还有一个相当于地球质量3倍的“岩浆世界”开普勒-10b,它运行速度异常快,公转周期只有20个小时。

开普勒-10c最初是由美国宇航局开普勒宇宙飞船观测到的。开普勒主要利用行星过境的方法寻找行星,也即关注行星过境时变暗的恒星。通过测量恒星变暗的量,天文学家能够计算出行星的物理大小或者直径。然而,开普勒无法确定一颗行星究竟是岩石还是气体行星。

开普勒-10c直径约为28968千米,大约是地球的2.3倍。这暗示着它属于类似于迷你海王星的行星类型,后者具有厚重的气体外衣。研究小组利用位于加那利群岛伽利略国家望远镜上的harps-north设备测量开普勒-10c的质量。他们发现后者质量大约为地球的17倍,远比之前预想的重得多。这表明伽利略国家望远镜上的开普勒-10c一定具有非常密集的岩石及其它固体组成成分。

“随着时间的流逝,开普勒-10c并没有丢失自身大气层。它足够巨大以吸引自身大气层。” 杜穆斯克解释道。行星形成理论曾经很难解释这样巨大的岩石行星是如何形成的。然而,新的观测研究或可以提供见解。

同样也在aas会议上作报告的cfa天文学家拉尔斯·a·巴克哈尔(lars a. buchhave)发现行星的公转周期和行星从固体转变成气体行星时的大小之间存在相关性。这暗示着如果行星搜寻者在收集数据时考虑更长周期轨道时,更多特级地球将陆续被发现。

开普勒-10c是特级行星的发现对宇宙的历史和生命的可能性具有意义深远的启示意义。 开普勒-10系统大约有110亿年的时间,这意味着它形成于宇宙大爆炸后30亿年。早期宇宙只包含氢和氦,形成岩石行星所需的较重的元素,例如硅和铁,一定产生于第一代恒星。当这些恒星爆炸时,它们将这些至关重要的成分散落至太空,然后被下一代恒星和行星所吸收。

这个过程可能花费了几十亿年的时间,然而开普勒-10c表明,即使在较重元素相对稀缺时,宇宙仍能够形成如此巨大的岩石行星。“发现开普勒-10c告诉我们岩石形成的时间可能比预想的更早。如果能够产生岩石,那么就可能存在生命。” 萨塞洛夫这样说道。这项研究暗示着天文学家在寻找类似地球的行星时,不应该排除古老的恒星。如果古老的恒星也能够存在岩石行星,那么我们确定宇宙邻居里潜在可居住行星的概率又大了一些。

23、超临界二氧化碳或可供外星生命生存

虽然二氧化碳能够以固体、液体和气体的状态存在,但是超过温度和压力的组合临界值后,它就会进入一种“超临界状态”。

超临界二氧化碳或许已经取代水成为外星生命存活关键

二氧化碳大约在88华氏度、压力为海平面大气压的73倍时进入临界状态。这种超临界流体同时拥有液体和气体的特性。比如说,它能够像液体一样溶解物质,也能够像气体一样流动。超临界二氧化碳的应用正越来越多,比如用于去咖啡豆去除咖啡因和干洗等。

通常科学家认为二氧化碳并非一种可以产生生命所需化学反应的溶剂,但是超临界流体与其它常见液体有着明显的不同,科学们探索它是否适合于生命存活。

研究的合著者,华盛顿州立大学的天体物理学家Dirk Schulze-Makuch称:“我一直都对可能存在的外星生命以及生物体对极端环境的创造性适应感兴趣。超临界二氧化碳常常被人们忽视,因此我感觉应当有人考虑一下它的生物潜能。”

研究人员发现,酶在超临界二氧化碳中的稳定性超过在水中时的状态。除此之外,超临界二氧化碳会使酶更特别,产生的不必要副反应更少。令人惊讶的是,许多细菌物种能够存活于超临界二氧化碳中。除此之外,地球上的独特地域也支持了生命能够在富含二氧化碳的环境中存活的观点。

Schulze-Makuch留意到,在太阳系之外许多超级地球的质量都达到了地球的10倍甚至更多。在这种强引力和高气压下,超临界二氧化碳或许非常普遍。

金星在早期时位于太阳的宜居带,此时液态水能够在星球表面形成。在金星的水被加热消失之前有可能已经进化出了生命。Schulze-Makuch称,尽管不太可能有生命从水中存活转换到超临界二氧化碳中存活,但或许有生命的残骸保存在其中,我们还需要更多的观测研究和证据。

24、太阳系外现奇特行星 极速自转致每天只为8小时

恒星绘架座β被由尘埃和气体组成的星周盘所围绕,这让它辐射出比一般同类恒星为多的红外线。其温度比太阳高,质量比太阳大,但相对于太阳45亿年的历史,这颗“年龄”约为1200万年的恒星还非常的年轻。而绘架座βb是一颗在2008年被发现的气态巨行星,正在绕绘架座β这颗离我们大约63光年的恒星旋转。

此次,荷兰莱顿大学伊格耐斯-斯耐伦和他的研究团队,使用欧南天文台于智利建造的甚大望远镜测量了在绘架座βb这颗行星大气层中一氧化碳的吸收谱。他们发现,受到此颗行星自转的影响,一氧化碳的吸收线会变宽,相当于这颗行星拥有每秒25千米的旋转速度。把这颗行星的旋转速度和其1.65倍于木星的半径放在一起,就得出了自转周期为8小时左右。

这一新的近红外光谱的测量结果,继续和一种在我们太阳系中也发现的总体趋势相符,那就是行星质量越大,自转越快。越大转的越快这种关系本身,也会给绘架座βb这颗行星预测出更高的旋转速度——大约每秒50千米,而目前观测到其转速则是每秒25千米。不过论文作者提醒到,这颗行星还很年轻、很温暖。随着时间流逝,它会逐渐的冷却下来并且缩小,在这过程中其旋转速度也会加快。

在2010年,美国国家地理网站公布绘架座βb是当时已知的最年轻系外行星。按照星体模型显示,此类行星要长到“成年”,一般需要1000万年的进化历程,此前最年轻的系外行星纪录“年龄”也要有3500万年。而绘架座βb尽管已完全成形,历史却仅数百万年。

25、巨蟹座发现生命宜居地带 水呈液态可支持生命

天文学家在距离地球41光年的巨蟹座55恒星系统中发现适宜生命居住带上的行星,在这个系统中,天文学家认为有一个较大的行星位于可居住带地区,而可居住带上的水是呈液态。

“可居住带”是围绕在恒星周围的一个特殊的区域,是一个行星具备生命的必须条件之一。大多数的天文学家在寻找适合人类居住的行星都是从可居住带上的寻找,在这个区域上,恒星到居住行星的辐射在一个合理的水平上,所带来的温度变化也在一个适宜的区间内,更重要的是,在可居住带上的行星,由于恒星辐射水平的适宜度,其上的水是呈现液态,这对生命的存在具有非常重要的基础性意义。

根据开普勒系外行星探测器公布的研究情况显示:截止目前,该探测器已经发现了1235个系外行星,这些系外行星都是位于他们的恒星系统中,当然,也是通过间接的观测测量得出的。而这些系外行星中,到底有多少行星是存在于他们恒星系统的可居住带上呢,或者说这些行星的轨道特征符合可居住的定义。开普勒探测器的科学家们得出的结果是,位于可居住带上的行星有54颗。这里的54颗行星并不是轨道参数都完全符合可居住定义,有些行星的轨道在一年中的大部分时间内位于可居住带上,小部分时间穿出了可居住带,这就意味着,这些行星如果上面存在水,那么一年的大部分时间内是呈液态,而小部分时间里是被冰冻了。

当然,我们进行这些假设之前,还必须认定该行星具有大气以及固体表面,如果是一个气态行星,根本没有固体表面,则这种情况对于生命而言是非常恶劣的,基本不可能存在生命。

26、大爆炸之后引力或曾拯救宇宙免于崩塌

来自欧洲物理学家们的最新研究或许可以解释为什么宇宙没有在宇宙大爆炸之后立即崩塌。

2012年CERN发现了为所有粒子提供质量的希格斯粒子,对于希格斯粒子的最近研究显示在宇宙最初的加速膨胀期中希格斯粒子的生成会导致宇宙的不稳定,甚至崩塌。

科学家们一直在试图找出为什么宇宙崩塌并没有发生,这可能会提出一些新的物理理论来解释这一宇宙起源问题。然而,来自英国伦敦帝国学院、哥本哈根大学以及赫尔辛基大学的物理学家们认为应该有一个更为简单的解释。

该研究论文发表于《物理学评论通讯》(Physical Review Letters),文中指出时空曲率(spacetime curvature)——也就是引力,是如何在宇宙膨胀初期提供其所需的稳定性。该研究团队对希格斯粒子与引力之间的相互作用随能量如何变化问题进行了研究。他们认为即使是二者之间微弱的相互作用也可使得宇宙免于崩塌。

伦敦帝国学院物理系Arttu Rajantie教授说:“科学家们常常用以解释基本粒子及其相互作用的粒子物理标准模型并没有给出我们所需要的答案——为什么宇宙在大爆炸之后没有崩塌?我们对标准模型中最后一个未知参数进行了研究——这就是希格斯粒子与引力之间的相互作用。这项参数无法在粒子加速器实验中被测量,但是会在宇宙最初膨胀过程中对希格斯粒子的不稳定性产生重要影响。即使是一个相对较小的数值也足以解释为什么宇宙幸免于难,而无需任何全新的物理理论。”

该研究团队计划继续他们的研究,通过宇宙学的观测挖掘二者相互作用中的更多细节,进而解释对宇宙早期所带来的影响。值得注意的是,他们将从欧洲太空总署(European Space Agency)的太空任务中获取关于宇宙微波背景辐射数据以及引力波数据。

Rajantie教授说:“我们的目标是通过这些数据测量引力与希格斯场的相互作用。如果我们能够做到这一点,我们将为粒子物理标准模型提供最后一个参数,能够更好地回答关于宇宙起源的根本性问题。

27、流浪恒星队伍庞大:宇宙一半恒星或在星系之外

由于“孤独恒星”发出的光非常微弱,所以此前天文学家们一直没能觉察到它们的存在。没有人知道这些已经存在的“孤独 恒星”,尽管天文学家多年来一直怀疑“在星系之外”可能有比想象多得多的东西。现在,利用新技术天文学家终于发现了这些“流浪的恒星”,而且队伍庞大。这 一发现将有助于科学家解开宇宙中“丢失的物质”之谜。

所有天文学家都十分清楚,天文学界尚未找出足够多的“质量”来解释为何宇宙能够连在一起保持一个整体。大部分尚未被发现的质量由“暗物质”构成,它们不会发出任何辐射,因此也不能被人类的工具直接观测到。但单就普通物质而言,比例并不平衡。

实际上,尽管一些估计认为宇宙中的普通物质占宇宙全部质量的将近5%(暗物质应该占23%),但天文学家能观测到的普通物质只有2.5%。

这是一个巨大的“缺口”,也是“丢失的普通物质”之谜的理论基础,这不能与神秘的暗物质相混淆。无论人类怎样努力,都无法通过天文望远镜观测到暗物质,因为它们并不发光。但是人们却可以看到那些丢失的普通物质——如果知道它们在哪里的话。

很多年来天文学界一直在努力寻找“丢失的普通物质”的踪影。有人认为它们可能藏在黑洞里。也有人认为它们可能以“恒星尸体”的形式存在。即便通过“哈勃”望远镜对太空进行一次彻底认真地扫描,也无法发现这些“多余的”物质到底在哪里。

这让加州理工学院的天文学家们开始考虑,能不能调整望远镜的观测角度,对准那些大的光源,如整个星系,这或许是找到它们的最佳方式。因为如果这些物质根本不存在于星系之内,而是之外呢?

为 了验证这一假设,研究团队设计了“宇宙红外线背景实验”卫星(CIBER),用一种与以往完全不同的角度来解决这一问题。不光测量具体点的光源,而是来自 空间的特定部分的所有光源。用这种方式,即便是最微弱和弥散性的不能单独被发现的光源也能被看到。这就好比在一个足球场内,通过人群发出的喧哗声来估算观 众的人数,而不是一个人挨着一个人地数数。

显然这样的方法无法在地球完成,因为大气是最大的障碍。使用太空望远镜也不太适当,因为视野太小。研究负责人迈克尔·曾科夫指出,“‘哈勃’望远镜的视野只有一张小邮票那么大,而‘宇宙红外背景实验’卫星的视野则是满月的20倍”。

为了能拍摄到一张曝光足够长的照片,研究团队将设备加载在火箭上,并将其发射到距地面300千米的高度,从而远离大气层。然后当火箭开始向地球下坠时,一台摄像机就可以拍摄到7分钟曝光长度的照片,用两个分光计测量收集到的光源在不同红外线色带上的强度。

“宇 宙红外线背景实验”卫星可以一次性测量星系内数以百万计的光源。然后研究人员在排除掉来自已知星系的光源,只留下理论上任何物质也没有的空间的光源。最后 研究人员发现,这些星系之间的空间并不完全是黑的,而是从深处发出微弱如幽灵般的光辉,目前尚无法解释这“深处”到底是哪里。

唯一可能的解释是,这些“多余的”光来自于星系以外的恒星。虽然光线太弱,以至于无法单个地区分开来自哪些恒星,但却足以让“宇宙红外线背景实验”卫星监测到它们发出的混合光亮。

这些恒星是如何到了星系以外的地方呢?众所周知,恒星通常诞生于星系之内,但几十年前天文学界也已经知道,当两个星系发生碰撞后,许多恒星就会受到“重力碰撞”,把它们集体推到星系以外的地方。

曾科夫认为,如果这些恒星也有自己的行星,上面的智能生命体“一定会感到非常孤独,因为它们生活在及其黑暗的环境中”。

这些“孤独恒星”能否填上那2.5%的缺口呢?研究人员认为答案是肯定的。事实上,通过“宇宙红外线背景实验”卫星测量的结果显示50%的恒星处于星系以外。但是要想最终揭开“丢失的物质”之谜还要进行更多的研究。

28、神秘天体黑洞的真实面目

物理学家斯蒂芬·霍金最近提出了新的黑洞理论,他认为这个令人捉摸不透的天体其实是“不存在”的,或者说黑洞是以“灰洞”的形式存在,但不是我们所认为的那样,那么真相到底是什么?

早前的科学家开始思考宇宙中存在看不见的“暗星”:早在1784年,一个叫约翰的科学家米歇尔开始对牛顿的引力理论进行深入思考,牛顿的经典物理学认为只要给一个物体足够的速度,就可以不会掉下来而一直绕着地球运行,这就是我们现在所知的第一宇宙速度,也是人造地球卫星的最小发射速度和最大环绕速度。米歇尔根据这个思想又进一步提出宇宙中可能存在巨大的“暗星”,它们在天空中分布非常广,但我们看不见它,因为它的逃逸速度连光都无法达到。

德国天文学家卡尔·史瓦西计算出黑洞的视界半径:20世纪物理学经历了一场大革命后,黑洞就变得更加离奇,爱因斯坦在1916年出版的广义相对论基础性研究也无法完成解决关于黑洞的问题,一位名叫卡尔·史瓦西的德国天文学家计算出一个巨大天体可扭曲周围空间,以至于连光都无法逃脱,这个特定的半径就是我们所致的史瓦西半径,也可以称之为“视界”,在这个边界之外我们可以安全接近和离开黑洞。

钱德拉塞卡极限与超新星爆发、黑洞的形成有关:1930年,一位来自印度的物理学家(钱德拉塞卡)发现,只要有足够的质量,恒星引力可以克服电子简并压力并挤压所有的质子和电子,并形成中子星,当恒星的内核超过这个极限质量后,就会发生爆炸,这就是超新星爆发。1967年,物理学家约翰·惠勒使用了“黑洞”一词来形容这样的天体。

斯蒂芬·霍金提出了黑洞辐射的理论:1974年,斯蒂芬·霍金开始提出著名的黑洞辐射,通过对亚原子粒子尺度上的研究发现黑洞其实可以向外释放辐射,霍金认为一个粒子和反粒子在黑洞边缘的事件视界上会出现奇怪的事情,通常这两个粒子会湮灭,并释放出能量回归宇宙中,但如果一个粒子被吸进了黑洞,而另外一个逃离了黑洞,那么只要有足够的时间黑洞就会被“削弱”,并进一步被蒸发掉。

黑洞事件视界内光是无法逃脱的:在量子尺度上,黑洞周围到底发生了何种变化一直是物理学家研究的前沿领域,黑洞蒸发导致了另一个更加复杂的问题,就是粒子和反粒子的量子纠缠,黑洞周围可能上演着被阻断的量子纠缠行为。除此之外,霍金还对事件视界进行了研究,光在视界之外是无法逃脱的,光和其他信息被存储在某一个能量层上。

霍金最新的理论认为黑洞周围并不是完全隔绝的边界,黑洞内部的信息可以通过某个通道向外逃离,这意味着辐射和信息可以离开黑洞,尽管它们的逃离显得非常匆忙和混乱。

29、五颗系外行星发现“水”信号

美国宇航局哈勃太空望远镜发现五个遥远行星大气中可能存在水信号,科学家对系外行星进行观测和调查的目的就是寻找适合居住的行星,现在哈勃的数据分析结果取得了新的发现成果,这五颗行星分别为WASP-17b、HD209458b、WASP-12b、WASP-19b以及XO-1b,其中WASP-17b的大气有些特别,有些膨胀的感觉,而HD209458b行星中的水信号最强,其他三颗行星的水信号处于同一水平上。

系外行星调查在近些年发展非常迅速,尤其是NASA开普勒太空望远镜的加入使得系外行星的数量一下子增加到数百颗,等待确认的系外行星数量也达到一千多颗。虽然开普勒太空望远镜目前已经失去对系外行星的观测能力,但是其数据库中依然存在大量的历史数据,未来数年内还将有更加令人兴奋的系外行星发现报告。

在本项研究中,哈勃望远镜的数据开启了不同类型系外行星上可能存在多少水以及水资源存在形式的探讨,哈勃望远镜上搭载的广域行星相机WFC3可以对系外行星的大气进行分析,调查特定波长的光。

由马里兰大学帕克分校研究人员L.德雷克·戴明领导的系外行星大气普查小组负责对系外行星大气成分进行研究,通过分析吸收峰的强度来判断行星大气中是否出现的水信号。研究小组的报告称他们通过特殊手段在HD209458b和XO-1b行星上大气中发现了非常清晰的信号,可以认为这就是“水”。

现今探测系外行星大气成分主要还是通过光谱分析,比如系外行星通过恒星盘面时,恒星光线可透过行星大气,并被地球上的望远镜捕捉到,这样光谱数据中就记录了系外行星大气的组分,当然这一过程会受到星际空间不同介质的干扰。

从这五颗系外行星的光谱数据上看,科学家怀疑这些行星表面的水信号可能被一层其他物质所阻挡,比如薄雾或者尘埃等。因此可以进一步推测出太阳系之外的热木行星上可能是一片多云或者朦胧的世界。

同时,我们不需要对这五颗系外行星是否存在生命有着太多的奢望,因为这五颗行星都是热木行星,通俗地说它们与木星类似,轨道距离其主恒星都较近,属于发生过轨道迁移的气态行星,此类行星在太阳系中是没有的。

研究者强调,本次调查最大的意义在于间接发现水在宇宙中可能是普遍存在的,这为未来发现宇宙生命迈出了重要一步

30、靠细菌照明的灯管

这个研究项目是由荷兰埃因霍恩设计学院的研究生Teresa van Dongen进行的。这种灯具是由填满人造海水的玻璃灯管和从章鱼身上采集到的细菌群落组成。这些生物体能够借助一种名为细菌荧光素酶的生物酶产生光线。荧光素酶是一种氧化酶,因此它需要氧气才能工作。

玻璃灯管悬挂在一个钢构架上,一端安装了一个巨大的重物。使用者只要轻推重物,灯管就会前后摆动,这就会使水中的细菌与氧气混合发生氧化,因此发出光。当灯管中的细菌停止摇晃时,这种怪异的蓝色光线就会消失。

即使这种灯具不实用,大概也会有很多人很乐意花钱购买这样一种生物发光灯具。然而,这种灯具真正的限制在于,灯管中闭合的生态系统只能够让细菌存活大约3天时间。细菌死亡后,负责发光的生物酶就会快速退化。van Dongen现在正与科学家一起努力延长灯管中的细菌寿命,这样才能够让这项技术真正在现实生活中应用。

31、美科学家提出探测引力波的新方案

据国外媒体报道,引力波是宇宙中一种神秘的能量,科学家已经发现引力波的来源主要是宇宙中恐怖的碰撞事件,比如黑洞合并、超新星事件等,这些宇宙级的天体行为能够产生强大的引力波。虽然大质量天体的碰撞、合并事件能够产生强大的引力波,但这些能量传递到地球时已经非常微弱,以至于我们需要极高精度的测量仪器才有可能探测引力波的信号,现在位于纽约自然历史博物馆天体物理学家提出了一种探测引力波的新方法,即通过观测恒星亮等的变化来寻找弥散在时空中的引力波。

阿尔伯特·爱因斯坦在广义相对论中提出了时空涟漪的概念,认为这样的涟漪如同海浪一样,也具有能量,其大小取决于产生涟漪物体的质量,质量越大的天体能够形成更强大的引力波,因此这样的引力波传递距离也比较远。在过去将近一个世纪的时间内,科学家们一直在寻找引力波的信号,但是到目前为止仍然没有直接探测到引力波的信号,研究人员只能寻找其他方法来提升激光探测装置的精度,由于引力波非常微弱,探测它的信号是非常困难的。

纽约自然历史博物馆的科学家Barry McKernan是本项研究的主要负责人,他认为强大引力波的产生前提是具有巨大的质量,如果恒星的振动频率与引力波相同,就可以吸收大量的能量,那么我们就能够探测到引力波的信号,这就像一架能够产生引力波的钢琴向外弥散出引力波,而一颗恒星附近存在相同振动频率的小提琴,两者之间会产生共振,并反馈到恒星的亮等上。天文学家如果发现恒星集群的亮等增加,那么就说明这里有强大的引力波通过。

32、脉冲星释放无线电脉冲似探测器 或可发现黑洞

黑洞是宇宙最为神秘的天体之一,其拥有巨大的质量,可达到数十亿倍太阳质量以上,银河系中央黑洞质量相当于400万颗太阳,迅速旋转的中子星会发射出规律性的无线电脉冲,此类脉冲的时间测定将为了解位于银河系中央的、质量是太阳400万倍的黑洞提供给我们的新的认识。

科学家们曾经推测,我们已知的物理现象在这样一种强大引力存在的前提下将不复存在。但是,如果真是这样的话,当从地球上观测位于黑洞附近的脉冲星时,它所发射出的任何无线电脉冲都会出现加速或减速情况,即它们规律性的到达时间可能提前或推迟,而这可能取决于脉冲星的轨道相对于黑洞的位置。

引力波天文台发展委员会主席Jens Balkau等是推动该计划发展的关键人物,试图通过引力波来调查宇宙中最为神秘的黑洞天体。引力波可以认为是时空中的“涟漪”,从宇宙大爆炸开端时就已经出现,大质量天体行为可产生极为强大的引力波,但是传递到地球时已经非常微弱,我们现在的探测精度还需要进一步提高才能有效调查引力波行为。

不过,天文学家首先必须找到足够接近这一引力怪物的可用的脉冲星。然而直到“平方千米阵列”天文望远镜在下一个十年的早些时候联机使用之前,这一切恐怕是不会发生的。

脉冲星是一种不断发射出非常有规律的无线电脉冲的天体。脉冲星同时还发射包括可见光和X射线在内的许多其他波长的脉冲。不同的脉冲星发出的这些电磁波具有不同的脉冲周期,短的为百分之几秒,长的为数秒。脉冲星是在超新星爆发中迅速坍缩的恒星,它所具有的磁场也会随之收缩,导致磁力线高度压缩,从而具有非常强的磁场。这种带有强磁场的中子星作高速自转,从两个磁极向外发出极其细小的无线电波束。

地球每24小时自转一次,而大多数脉冲星每秒钟就能自转一次或多次,它们的自转速度比太阳系中转速最快的木星还快10万倍。由于脉冲星是在蹋缩的超新星的残骸中发现的,它们有助于我们了解星体蹋缩时发生了什么情况。还可通过对它们的研究揭示宇宙诞生和演变的奥秘。而且随着时间的推移,脉冲星的行为方式也会发生多种多样的变化。

宇宙中的极端事件众多,比如超新星爆发、恒星之间的碰撞,根据引力波的理论,其携带了大量的能量,并且以光的速度在宇宙中传播,由于这些宇宙事件距离我们非常遥远,因此几乎察觉不到宇宙中的引力波事件。

目前世界上大约有1000名物理学家未来数年内在欧洲、美国和日本开启巨大的超灵敏探测器测试,其信号将达到此前的1000倍,依靠先进的探测器改变引力波天文学。

33、科学家发现两种全新粒子 有助揭开宇宙运行机制

位于日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)的科学家近日宣布,在利用大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)进行质子撞击时,他们发现了两种新的亚原子颗粒。

这两种新粒子分别名为“Xi_b'-”和“Xi_b*-”,在之前的研究中已经被预测存在,但一直没有被观察到。科学家希望两种新粒子的发现能够超越现有的物理学模型,为了解宇宙如何运作提供更多线索。

这两种新粒子是通过在大型强子对撞机长达27公里的管道(主要为大型强子对撞机底夸克实验,为LHC上的六个探测器之一)中发射质子而产生的。这些质子以99.9999%的光速相互撞击,模拟了宇宙大爆炸时的条件。

质子碰撞时,会释放出巨大的能量,一些前所未见的粒子也会产生,并只有在转瞬即逝间才能被探测到。在欧洲核子研究中心,发现新的粒子并不是稀罕事。据荷兰国家核物理研究院(NIKHEF)的帕特里克·科本伯格(Patrick Koppenburg)博士介绍,每年都会有三到五种新粒子被发现。不过他补充道:“我们这次一下子获得了两种新粒子,这十分了不起。”

据悉,此次发现的两种新粒子均为重子,由较小的、称为夸克的亚原子粒子组成。夸克是已知最小的粒子,是组成其他粒子的基础,被称为基本粒子。科学家发现了6种不同类型的夸克,把它们进行不同的组合就可以产生较大的粒子。重子包括几种最大的亚原子粒子,如质子和中子——二者组成了宇宙中大部分的可见物质。

在质子和中子永远存在于现代宇宙的同时,其他粒子已经迅速衰减,更加难以发现。在过去几年中,欧洲核子研究中心的科学家所寻找的正是这些粒子。他们将各种粒子以接近光速进行撞击,模拟宇宙大爆炸时的条件。

通过模拟宇宙的“原生汤”,科学家创造出了一些在宇宙大爆炸时出现,但现在已经不存在的粒子。打个比方,好比把一个苹果和一个梨以光速相互撞击,我们会看到一个草莓突然出现,而它存在的时间只有极其短暂的一瞬。

在这项最新研究中,两个新粒子均由一个“奇”,一个“下”和一个“底”夸克组成。新粒子还各有自己的自旋特性,这基本解释了它们与磁场的相互作用。

科学家发现,Xi_b*-粒子中较轻的奇夸克和下夸克的自旋方向是相同的,而在Xi_b'-粒子中,奇夸克和下夸克的自旋方向是相反的,这导致Xi_b*-粒子稍微更重一些。

科学家将这两种粒子的发现视为物理学上的重要一刻,感到很受鼓舞。它们将为在亚原子水平上更深入了解宇宙提供线索。来自法国国家科学研究中心(CNRS)高能物理实验室(LPNHE,位于巴黎第六大学)的马修·查尔斯(Matthew Charles)说:“自然是仁慈的,让我们一次就获得了两种粒子。Xi_b'-在质量上非常接近它的衰变产物之和,如果它质量更轻一些,我们就无法利用衰变痕迹发现它了。”

纽约雪城大学的史蒂芬·布拉斯克(Steven Blusk)博士补充道:“这是非常令人激动的成果。感谢LHCb出色的粒子探测能力,这在LHC的探测器中是独一无二的。我们也得以从背景中获得非常清晰和强烈的信号。这再一次显示了LHCb探测器的灵敏度和精确度。”

除了计算出这些粒子的质量,科学家还发现它们的极度不稳定性。这些结果都与基于量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)的预测相符。量子色动力学是粒子物理学标准模型的一部分,该理论描述了物质的基本粒子之间的相互作用,以及它们之间的力。以极高的精确度对量子色动力学进行检验,是完善我们对夸克动力学认识的关键所在。目前有关夸克动力学的模型非常难以计算。  “如果我们希望发现超越标准模型的物理学,首先就需要足够清晰的观测手段,”科本伯格博士说,“有了如此高清晰度的研究,我们将有可能区分出标准模型效应与未来出现的其他任何新的、意想不到的物理学现象。”

  

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