重元素揭示恒星的形成时间

天文学家认为 ,实际上所有比硼重的元素都是由恒星内部发生的核反应所产生的 .当恒星在其寿命的末期发射爆炸时 ,这些元素被发射到太空中 .但是在这个过程能够发生之前 ,大爆炸中产生的较轻的元素 (如氢和氦 )必须先聚结成恒星 ,而根据现有的理论 ,这一演化要经历 7亿年的时间 .这意味着 ,在古老的恒星和星系中 ,重元素的存在可告诉我们恒星是在什么时候开始形成的 .空间望远镜欧洲协作装置及欧洲南部天文台的WolframFreudling及其同事们使用哈勃望远镜对 3个类星体所发出的光波进行了观察 (见FleudlingWetal.Astrophys.J.Lett.,2 0 0 3,…     

宇宙中最早的星系

<正>天文学家发现迄今为止最遥远、最古老的星系,是一个距大爆炸仅仅7亿年的高度活跃的恒星工厂。研究者估计这个命名为z8_GND_5296、距地球131亿光年的星系产生行星的速率要比今天的银河系高百倍。这一发现已发表于《自然》(Nature),它可能已经证明恒星爆发式诞生的活跃程度超乎天     

碰撞中的星系

澳大利亚英-澳天文台的D.F.Malin 和D.Carter于1980年在南天的NGC 1344等五个椭圆星系的周围,拍摄到了与星系同心的巨大椭球形外壳的象.现在已知有11%的椭圆星系具有这样的外壳,但旋涡星系没有.这种外壳多达20层,但各层多是椭球的弧片,而且顺着星系的长轴方向在星系两侧相间地排列,例如第1,3,5…层外壳在星系以东,2,4,6…层外壳在星系以西,最外的一层离星系中心远达星系半径的30倍.从壳的颜色,天文学家判定它们是由恒星组成的:从星系中的星或活动核喷出的气体,在星系际空间急骤冷却凝聚成恒星,成排的星显示出亮椭圆形狭弧壳.但这个外壳…     

相同质量的矮星系

试想象一下：把100个块头各不相同的人放到秤上,却发现他们体重一模一样!在观测与银河系相邻的一群微型星系时,天文学家们发现了跟上述情况同样莫名其妙的现象：不管各星系包含多少恒星,每个星系的质量都是相同的。这项发现或许可以揭示有关星系的形成,甚至有关被称为“暗物质”的那种神秘物质的特性。     

恒星质量“种族隔离”理论得到证实

美国哈勃太空望远镜找到了迄今最有力的证据，证明星系中的球状星团是依照质量大小来选择恒星的，即质量较大的恒星逐步移向球状星团的核心部位，而质量较小的恒星则加速运动到球状星团的边缘．这一现象在学术上称为质量“种族隔离”，过去科学家只是猜想它存在于宇宙中，却从来没有直接观测到。     

太阳高能耀斑:粒子加速和核反应

 宇宙之中,从地球磁层、恒星大气、活动星系到类星体,到处都存在着等离子体,它们经常产生爆发现象.这种宇宙等离子体爆发的最普遍特性,是能量脉冲式的释放,以及粒子被加速到非常高的能量.     

浅谈超新星爆发

 超新星(Supernova)是恒星演化到最终阶段中子星之前时产生的一次最强大猛烈的爆发。爆发时恒星的光度突然增到原来的1000万倍以上,在超新星的亮度极大时,常常与它所在的星系的总亮度一样亮或者更亮,亮度变化幅度很大并且具有特殊的光谱。     

极端星系之谜

 位于武仙星座(见图1)“英雄赫剌克勒斯两肩之间”的蓝色星系“小耗子”马卡良501①在1997年的一夜之间被发现成为一个“巨人”。先是在1992年,康普顿γ射线天文台捕获到来自马卡良421星系的高能γ射线。天体物理学家认为此射线来源于星系射出的喷流中的超高速粒子:当电子和质子围绕着喷流的强磁场做旋转运动时,既能发射出同步加速辐射,也能与普通的光子碰撞,使光子获得超高能量成为高能γ射线。这种其喷流径直射至地球的活动星系被称为耀变体(Blazar)。     

给正在进食的黑洞称重

 去年, 天文学家在一个非常遥远的星系中心观测到一颗恒星被一个巨大黑洞撕碎时发出的遇难光焰。光焰因发现它的“雨燕”(Swift)卫星而被命名为雨燕J1644+57, 雨燕卫星给出了其位于天龙座的天体坐标。现在, 正像研究者在《科学》网站上报道的那样, 死去恒星的光焰仍然盘旋在黑洞周围, 并放射出X 射线, 从而暴露了凶手的质量。     

探测宇宙原初氢原子的重新电离

在宇宙大爆炸的40万年之后,宇宙的充分冷却使得原初氢原子得以形成,这些氢原子充满了早期的宇宙.再经过数亿年,第一批恒星以及星系形成,它们产生紫外辐射,进而将原初氢原子电离成电子和质子.这一过程被称为重新电离,标志着成年宇宙的一次相变.相变何时产生?持续的时间有多长?     

银河系中心发现暗物质

构成宇宙的大部分物质是暗物质,而我们只能感受到它的引力,却看不到。20世纪70年代,天文学家鲁宾(Vera Rubin)提出螺旋星系边缘远离中心区域的恒星运动得比其应有的速度更快,从而发现了暗物质。这意味着星系周围的"光晕"中存在着某种不可见的质量。但是物理学家们不能确定是所有暗物质都在边缘,还     

暗物质的困境

 远在30年代,天文学家惠兹克已注意到,在星系团中,星系的绕行速度是如此之快,按理,它们无法稳定地呆在星系团中.他推测存在某种看不到的物质,提供了引力“胶质”.70年代,又发现银河系边缘的恒星运动速度,要比理论家预言的快得多,这也暗示着有大量的暗物质弥漫于星际空间.以后,对旋涡星系旋转情况所作的射电和光学观测表明,它们被暗物质晕所包围.分析了很多星系对和星系群的运动之后,人们确信,星系所含物质的总量,要比其可见的大得多.故天文学家断言,宇宙并不仅仅含有组成我们身体、地球和星星的那类通常物质.所谓通常物质,是指由重子(质子、中子等)组成的物质.而其他粒子,诸如电子,它们数量虽多,但对宇宙质量的贡献是很小的.     

找寻暗物质的最新进展——丁肇中主持的AMS项目首批研究成果

1暗物质存在的发现1937年,天文学家弗·扎维奇(F.Zwick)发现,大型星系团中的星系的运动速度,远远超出星系团核心物质形成的结果,这表明除了人类已知的星系团核心物质对该星系的引力外,还存在其他物质的     

γ射线暴的最新研究进展:火球模型、余辉及前身星

γ射线暴 (称简γ暴 )的研究在最近几年里有了巨大的突破。观测上 ,人们发现了γ暴的低能余辉以及与γ射线爆发同时的光学爆发 ,还发现了它位于宇宙学距离的寄主星系。越来越多的观测证据还表明长时标γ暴与恒星形成区、甚至可能与超新星成协。在γ暴的相对论火球模型框架下 ,人们对γ暴以及余辉的产生机制的认识也有了进展。进而人们对γ暴的前身星以及环境效应等有了新的认识。本文旨在对这些进展和认识给一个扼要的评述     

黑洞潮汐撕裂恒星事件及其回响

超大质量黑洞普遍存在于星系中心,当星系中一颗恒星运动足够靠近黑洞时,会被黑洞的潮汐力撕裂瓦解,产生一个主要能量在软X射线到紫外的耀发事件,称为恒星潮汐撕裂事件(TDE)。作为黑洞特殊的爆发性吸积事件,TDE正成为蓬勃发展的时域天文的主要研究目标之一。虽然TDE很罕见,但它蕴含的巨大科学价值逐渐引起了人们的兴趣和关注,有助于理解黑洞吸积相关的物理。除此之外,TDE照射在黑洞周围星际介质上还会产生气体和尘埃的回响信号,不仅为探测星系核区的星际介质环境提供了有效手段,还揭示了一种全新的探测TDE的途径,尤其是被尘埃遮蔽的源。作者基于此做出了一系列开创性的前沿研究。     

宇宙线与超新星的关联

宇宙线是存在于恒星际、星系际间的超高能粒子流,主要是由原子核(其中,主要是氢原子核,即质子)、电子等组成。1912年,维克托.赫斯(VictorHess)在一次高空气球飞行实验中首次记录到宇宙线。经过了90多年的发展,如今宇宙线观测的能量范围已能从低能区(107eV)到高能区(1021eV),直跨13个数量级,流量落差达30多个数量级,其能谱的总结构呈现为非热幂律谱特征,即流量(N)与能量(ε)的关系满足N(ε)=Aε-α,但是整体能谱曲线在1015eV和1019eV附近都有明显的折断,我们把这些折断处分别称之为“膝”和“踝”,相应的在这些不同能量段上的幂律指数α…     

科学家们在星系团的尺度上证实了红移效应

 检验引力现象很简单：通过二楼的窗子走出去(禁止付诸实践),看看会发生什么！但是要想检验爱因斯坦的引力理论--广义相对论,难度就要大得多。该理论的内容是：一个物体的引力会使其周围的空间和时间扭曲。尽管研究人员在太阳系的尺度上证明了广义相对论,但是在整个宇宙的尺度上验证该理论是更具挑战性的。
哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的拉德克·沃杰塔克(Radek Wojtak)带领一组研究人员着手检验广义相对论的一个经典预测：光在逃离引力场的时候会损失能量,引力场越强,光损失的能量就越多。结果,从一个星系团中心散发出来的光子应该比星系团边缘的光子损失的能量更多,因为星系团中心区的引力最强。星系团是包含了成千上万个星系的大型天体系统。因此在波长上,来自星系团中心的光比来自边缘的光更长,移向光谱的红端。这个效应被称为引力红移现象。
沃杰塔克及同事知道,测量单个星系内的引力红移会很困难,因为星系内引力红移效应非常小,而且需要将这种红移效应跟个体星系的轨道速度以及宇宙膨胀造成的红移效应分离开来。研究人员从斯隆数字巡天计划中搜集了8000 个星系团的数据,他们通过平均这些数据处理了这个问题。“这样做是希望通过研究星系团中星系之间的红移分布特点来发现引力红移效应,而不是分别查看各个星系的红移效应,”沃杰塔克解释说。
果然,研究人员发现正像广义相对论预测的那样,星系团中的光发生了红移,而且与到星系团中心的距离成比例。“我们可以测量出星系之间红移效应的微小差别,可以看得出来自星系团中心区星系的光不得不爬出那里的引力场,而来自边缘星系中的光可以较为轻松地散发出来,”沃杰塔克说。2011 年9 月28 日,这些发现发布在《自然》(Nature)杂志在线版上。
除了证实广义相对论之外,这些研究结果也有力地说明了拉姆达冷暗物质宇宙模型。这个已经流行于世的宇宙学模型表明宇宙的大部分是由不可见物质构成的,这种物质与构成恒星和行星的普通物质不发生相互作用。这项检验结果也支持暗能量的存在,暗能量是似乎正在使宇宙膨胀的一种神秘力量。     

宇宙的第一颗恒星

 根据恒星化学的数学模型,宇宙的第一颗恒星比我们以前想象的要小得多。通过星系演化仿真模拟,被称为星族Ⅲ（Popu-lationⅢ）的第一颗恒星比太阳大100倍。不过这样的恒星,其出生和死亡的过程都短促而激烈,而且不产生钡这样的重元素,这样的重元素能够在星族Ⅱ中发现,星族Ⅱ由星族Ⅲ的灰烬演化形成。美国康涅狄格州纽黑文耶鲁天文学与天体物理学中心（YaleCenterforAstronomyandAstrophysic）的詹森·唐林生（JasonTumlinson）指出,平均质量为太阳质量10～40倍的星族Ⅲ恒星,能够产生今天仍存在的、长寿命的第二代恒星中可观测的化学成分。     

基于广义判别分析的光谱分类

提出了基于广义判别分析(generalized discriminant analysis, GDA)方法对恒星(Star)、星系(Galaxy)和类星体(Quasars)的光谱进行分类。广义判别分析将核技巧与Fisher判别分析结合起来,通过非线性映射将样本集映射到高维特征空间F,在F空间中进行线性判别分析。实验对比了LDA, GDA, PCA, KPCA算法对于恒星、星系和类星体的光谱分类性能。结果表明基于GDA的算法对于这3种类型光谱的分类正确率最高,LDA次之;尽管KPCA也是一种基于核的方法,但是选择主成分个数较少时效果较差,甚至低于LDA;基于PCA的分类效果最差。     

黑洞、暗物质、反物质及宇宙的未来

一、黑洞 现在已有越来越多的证据证实黑洞的存在,那么黑洞是怎么产生的呢？一是宇宙形成时就产生了一些黑洞,再就是恒星的坍缩产物中有一种是黑洞．大恒星的坍缩产物就是黑洞．现在间接观测和推断的结论是：不仅各大星系中都有黑洞,而且在某些星系中心也都有一个大黑洞． 二、暗物质 所谓暗物质就是不能用光学方法直接探测到的物质．理论上认为,暗物质本身既不发光,又不与光发生作用（比如,它不反射光）,只存在万有引力．按现有的天体物理理论计算暗物质占整个宇宙质量的９０％．而我们能观测到的各星系质量仅占整个宇宙质量的１０…