天文新聞

發現系外行星的科學家有望摘得2015年諾貝爾物理學獎

諾貝爾獎的獎牌
今年度的諾貝爾物理學獎最早將於斯德哥爾摩時間10月6日11時45分(香港時間17時45分)公佈。多名科學家預計,今年的諾貝爾物理學獎很大機會頒給天文學領域的成就,其中尤以系外行星的發現最具得到物理學獎的可能。

在2007年以來的這八年裡,凝聚態物理領域的工作共奪得了三次諾貝爾獎,獲獎次數在四領域中最多,分別是2007年的巨磁阻效應、2010年的石墨烯和2014年的藍光二極管;高能物理(粒子物理)領域(2008年的自發對稱破缺機制和2013年的希格斯機制)和原子分子與光物理領域(2009年的光纖、CCD和2012年的單量子操控)分別獲得兩次諾獎,而天體物理只得到過一次,即2011年的宇宙加速膨脹。因此從領域輪換上看,今年是天體物理年的可能性最大。而且,近幾十年來,天體物理領域已累積了不少重大發現,如係外行星的發現、多項宇宙學參數的確定、暗物質存在證據的發現等。

諾貝爾獎得主人選,在一定程度上也可參考譽有東方諾貝爾獎之稱的邵逸夫獎的過往獲獎名單。從2004年第一屆頒獎以來,經過十多年的發展,邵逸夫獎已發展成為和諾貝爾獎一樣有影響力的國際大獎,而且時常其中一個獎的獲獎者會成為另一個的風向標。比如,2006年因通過觀測遙遠超新星而發現宇宙加速膨脹獲頒邵逸夫天文學獎的三位科學家 Saul Perlmutter、Brian P. Schmidt 和 Adam G. Riess,於2011年分享了諾貝爾物理學獎。由此看來,前述的 Michel Mayor 和 Geoffrey Marcy 曾共同獲得2005年的邵逸夫天文學獎,而 William J. Borucki剛於今年6月獲得2015年的邵逸夫天文學獎。如果地外行星的發現摘得今年諾貝爾獎,那麼很可能由這三個人分享。

中國科學院物理研究所研究員、北京凝聚態國家實驗室首席科學家丁洪表示,即便系外行星的發現沒有在今年拿到諾貝爾獎,不久的將來也一定能拿到,因為發現系外行星具有非常深刻的意義。

【圖、文:節錄自《賽先生》網頁潘穎原創文章;新聞訊息由林景明提供】

《賽先生》網頁由三位中國國內外頂尖科學家:饒毅、魯白和謝宇做主編,旨在與科學同行。

穀神星亮點之謎

穀神星亮點
穀神星(Ceres)的成份和地球外殼幾乎完全一致。它傷痕累累的地貌,顯示它經受過彗星、小行星、奧爾特雲天體的狂轟濫炸。環環相套的隕坑又表明它的地表形成至今至少已有幾十億年。那裡還存在著許多有意思的地質特徵,如隆起的山脊,連綿的山脈,以及神秘的亮點。

人們最初認為這些亮點只是某種形式的冰,但不僅奧卡托(Occator)隕坑內有這種高反射率特徵,其它地方也有類似現象。它們既有可能是冰,或鹽類礦物,也有可能是間歇性噴泉的遺跡,因為穀神星內部也可能存在著一個液態水海洋。

【圖:美國太空總署;文:節錄自星空天文網;新聞訊息由林景明提供】

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https://www.youtube.com/watch?v=lK03byyCFVs

火星北極地區發生雪崩

雪崩的痕跡
美國太空總署火星偵察軌道器(Mars Reconnaissance Orbiter,簡稱 MRO)上的高解析度成像科學攝影機(High Resolution Imaging Science Experiment camera,簡稱 HiRISE camera)9月30日在火星的北極地區,拍到直徑約20米,由二氧化碳霜組成的雪崩痕跡。

雪崩在火星的北半球是常見的現象,當火星北極變暖,火星上就會發生雪崩。不過今次的照片可以清晰地看到雪崩的痕跡。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

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https://www.youtube.com/watch?v=8Q1BqIwK5oc

霍金警告外星人若造訪地球將會是一場殘酷劫掠

斯蒂芬·霍金
英國天體物理學家霍金(Stephen Hawking)曾經表示,人工智能可能在一百年內控制人類。現在,他最新的警告指,如果人工智能不能征服人類,一個先進的外星文明可能會這麼做。

霍金指出,外星人的存在無庸置疑,但他們造訪地球的結果,可能與大眾構築的想像相差極遠。霍金認為,這些高等的外星人會成為游牧民族,四處征服、殖民他們所能飛抵的星球。他表示:外星人若造訪地球,就如同哥倫布登陸美洲,是一場以「征途」為名的殘酷劫掠。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導】

羅塞塔號太空船揭露彗星的冰凍南極獨特的冰景觀

科學家發現彗星暗面表面下有一大塊透明冰
羅塞塔號太空船拍懾的照片顯示,楚留莫夫·格拉希門克彗星(67/P Comet Churymov-Gerasimenko)的南極,靠近表面擁有厚厚的冰。科學家認為,彗星環繞太陽的6.5年軌道中,南極地區經歷五年漫長的完全黑暗冬季,氣體凝結為雪或冰雹。他們希望羅塞塔在2016年初,能夠在短暫夏季見到陽光的時候,對該地區進行詳細的觀測。

【圖、文:節譯自歐洲太空總署網頁】

天文學家經過十一年的觀測未見重力波

帕克斯射電望遠鏡
澳洲聯邦科學與工業研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,簡稱 CSIRO)的來恩‧謝文(Ryan Shannon)博士為了尋找重力波,利用國際射電天文研究中心(International Centre for Radio Astronomy Research,簡稱 ICRAR)的帕克斯(Parkes)射電望遠鏡觀測一組「毫秒脈衝星」(millisecond pulsar)。謝文的研究小組記錄脈衝訊號的到達時間,精度達到10納秒(一百億分之一秒),根據愛因斯坦理論推測,重力波穿過地球和一顆毫秒脈衝星之間時將壓縮和延伸空間,會產生10米的距離差異。可惜經過十一年的觀測,他們未發現任何重力波的跡象。

【圖、文:節譯自澳洲聯邦科學與工業研究組織網頁】

重力波指時空曲率中以波的形式從射源向外傳播的擾動,這種波會以重力輻射的形式傳遞能量。愛因斯坦根據他的廣義相對論,於1916年預言了重力波的存在。理論上可以被探測到的重力波射源包括由白矮星、中子星或黑洞組成的聯星系統。

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https://www.youtube.com/watch?v=YkxXyEf402k

火星冰屋奪得美國太空總署火星基地設計大賽

火星冰屋的設計概念圖
美國太空總署舉辦的火星基地設計大賽,由太空探索架構和雲架構辦事處團隊(Team Space Exploration Architecture and Clouds Architecture Office)的火星冰屋(Mars Ice House)設計得到二萬五千美元的獎金。它的設計理念是來自火星有大量的固態冰。因此,建造冰屋所需的材料只需要就地取材就,大大的節約了運輸成本。

火星冰屋共有兩層,全部由冰製成,外層是保護層,可以保護太空人免受輻射傷害。內層是太空人的居所,是一個小型的生態系統。目的是為了模擬地球的生存環境,使太空人能夠長期在火星生存下去。整個結構由立體打印技術造成。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

銀河系中心黑洞開始活躍起來

銀河系中心黑洞神受秘天體從黑洞近旁掠過活躍起來
美國太空總署表示,三大X射線太空望遠鏡同時觀測到,位於銀河系中心的超大質量黑洞在沉寂了多年後,釋放出的X射線有增強跡象。科研人員正在試圖弄明白這種現像是黑洞的正常行為,還是黑洞近旁掠過的神秘天體觸發的。

總結美國太空總署錢德拉X射線太空望遠鏡、歐洲太空總署的XMM牛頓太空望遠鏡,以及雨燕(Swift)衛星的觀測數據,科研人員對銀河系中心的超大質量黑洞進行了長達15年的追踪監控。這個黑洞(人馬座A*)的質量略高於太陽的4億倍,它產生的X射線,來源於墜向黑洞的熾熱氣體。

研究結果顯示,這個黑洞每隔十天左右,就會產生一次明亮的X射線閃光。但在過去一年中,閃光的頻率高出了十倍,每天都會產生。而這個現象發生在一個名為G2的神秘天體從黑洞近旁掠過之後。

G2是一個由塵埃構成的天體。一年以前,科研人員認為它絕對不會對黑洞造成影響,但新的數據發現,情況並非如此。

科研人員原本以為G2是一片氣體塵埃雲。但當它2013年從離黑洞最近的地方掠過後,外形並沒有發生太大的改變,它的一小部分被黑洞的引力撕裂。這又促使人們重新思考,因為G2有可能並不是一片簡單的氣體雲,而是一顆被塵埃繭包裹著的恆星。

在G2的身份方面,還沒有統一的意見。但是事實是,當G2掠過後不久,黑洞變得更活躍了。這表明來自G2的物質,可能導致黑洞吞食物質的速度變快了。

黑洞的激烈活動也有可能是一種日常現象,而非G2導致。比如有可能是因為鄰近大質量恆星星風的強度發生了改變。

有科研人員認為,現在下定論可能還為時過早,還需要對黑洞進行數月的持續觀測。新的觀測結果也許能夠告訴我們,G2是否是黑洞行為發生改變的原因。

【圖、文:節錄自星空天文網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】研究全文將會刊登在稍後出版的英國《皇家天文學會月刊》

中國國家天文台發現銀河系恆星旋臂和氣體旋臂的偏移

銀河系氣體旋臂(灰色背景)與年老恆星旋臂(藍色)偏移的觀測數據示意圖
中國國家天文台侯立剛博士和韓金林研究員通過分析國際上多波段巡天觀測數據發現:銀河系中年老恆星和氣體成分指示的旋臂有明顯的位置偏移。這一結果為銀河系的旋臂結構形成機制提供了觀測證據。

宇宙中很多旋渦星系通常有漂亮而又復雜的旋臂結構。它們是如何形成的?這是長期以來困擾著天文學家的難題。過去理論研究提出過多種假想的機制:如準穩態的密度波理論、局部不穩定性或擾動、動力學潮汐相互作用等。對於某一個星系,通過觀測數據去確認哪一種機制是非常困難的。即便用臨近旋渦星系的高質量觀測數據,研究結果也存在爭議。對於我們所處的銀河系,旋臂結構和位置很難測定。因此,觀測上確定銀河系旋臂結構的形成機制就更加困難。

中國國家天文台侯立剛博士和韓金林研究員綜合國際上已有的多波段的巡天數據,重新測定了年老恆星、電離氣體、分子氣體和原子氣體所指示的旋臂切線方向。他們發現不同的氣體成分指示的旋臂位置比較一致,但與年老恆星指示的旋臂有幾百光年(約150pc-400pc)的偏移。這個偏移量與銀河系旋臂的典型寬度相當。與準穩態密度波理論的預言是一致的。可能是目前銀河系旋臂形成研究中用大量數據刻畫的最細緻物理圖像。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

處理太空垃圾能賺錢商業機構積極開發偵測技術

環繞著地球大量的太空垃圾
九月中自在美國夏威夷舉行的「茂宜光學與太空先進監察技術會議」(Advanced Maui Optical and Space Surveillance Technologies Conference),處理太空垃圾的商業需求成為熱門議題,吸引許多科私人商業公司、政府及軍方的科學家與代表參加。

太空中的人造衛星、垃圾及其它物體進行監控,避免碰撞,過去主要是由美國軍方研發與執行,現在民間商業機構也積極開發這項偵測技術,活躍的公司包括:美國Analytical Graphics公司,在去年三月正式啟用「商用太空營運中心」,主要目的是追蹤人造衛星和太空垃圾。美國洛歇·馬田(Lockheed Martin)公司,在澳洲西部發展偵測太空垃圾的基地。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導】