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哈勃大发现总是叫人叹为观止

2020/6/24 2:04:44 来源:原创 浏览:

哈勃30周年系列之一:为啥NASA一定要拍「哈勃雪耻照」?这架太空望远镜花掉多少银子?

哈勃30周年系列之二:哈勃拍到的宇宙极限照什么样?


在地球人眼里,宇宙无疑是浩瀚无垠、无远弗届,永远充满着神秘与未知。

幸好,我们拥有「宇宙巨眼」」,哈勃太空望远镜在这三十年间为人类窥探的宇宙奥妙,绝不仅仅是千万张宇宙神图、数百TB探测数据、千万篇论文所能表述的。

每一次哈勃重大发现,只会更加激发人类的好奇心,探索欲,智慧力……


发现:太阳系内独一无二的天体

2017年9月21日,通过哈勃太空望远镜持续观测,一组德国天文学家宣布,在太阳系内发现一个独一无二的奇异天体:由两颗小行星构成的双星系统,一边互相绕行,演艺二人转,一边显现彗星特征,拖着长长的尾巴,散发着明亮的光晕……

▲这组照片是哈勃在2016年8~9月期间拍摄的。处于最接近太阳时的轨道。这个奇异天体被命名为小行星288P。来自火星与木星之间的小行星带。

根据观测数据,288P是由两颗质量、大小几乎相同的小行星组成,彼此环绕运行,相距大约100公里。这种双星系统大约形成在5000年前。

这在小行星带是极其罕见的。

我们知道,小行星带是由无法形成正常行星(比如地球)和矮行星(冥王星)的残留物构成的,构成数量极为惊人:

直径为2000米多达10亿颗

直径20公里的也有10万颗以上

直径大于200公里约有100颗

但它们都有一个共性:只在自己的地盘小行星带里晃悠,不会乱窜。

所以呢,像288p这种小行星,相互绕行构成双星系统,大唱二人转的现象,还是头一次发现。

▲这是根据哈勃观测数据,艺术构想出来的288P——这个双星系统彼此绕行的轨道,标记为蓝色椭圆。

更为奇异的是,小行星288P明显具有彗星特性:拖着长长的尾巴,靠近太阳时,散发着明亮的光晕。

要知道,太阳系里的彗星故乡,可是都在遥远的柯伊伯带以及奥尔特云,光行时间也得数个小时。

只有那些飞进火星轨道以内的彗星,在太阳光的强烈照射下,彗星体内冻结的二氧化碳和一氧化碳才会升华,由固态变成气态,这样凭借肉眼/天文望远镜,我们才能目睹彗星的风姿。

所以说,来自小行星带的288P,却具有彗星长长的尾巴,难道不是灰常奇异的天文现象?!关键问题来了,到底是什么原因呢?

说实话,目前天文学家还没有给出明确的答案。需要深入跟踪观测,才可能找到答案。不过,毕竟这是一次独一无二的天文大发现,该成果同期发布在全球顶级科学期刊《自然》上。让我们期待新知新发现吧!


发现:最遥远最古老最耀眼的天体

作为宇宙巨眼,哈勃既能发现家门口的新奇特,又能捕获最遥远的新玩意。

同样是在2017年,同样是在《自然》,12月7日刊发美国卡内基科学研究所天文学家的最新研究成果——透过哈勃太空望远镜发现了已知最遥远、最古老一个超级类星体,年龄高达131.3亿年。

要知道宇宙年龄也不过138.2亿年,也就是说宇宙诞生仅仅6.9亿后,这个类星体就有了。换句话说,如果将宇宙年龄比作100岁的话,那么这个类星体足足有95岁。

所谓类星体,是人类已知最明亮、最遥远、能量最大的一类天体。

看上去就好像是恒星,其实又不是恒星;观测光谱好像是星云,但又不是星云;发出的无线电波就像星系,但又不是星系……类星体与宇宙微波背景辐射、脉冲星、星际有机分子一起,并称为1960年代天文学四大发现!

最新发现的这个类星体,天文编号ULAS J1342+0928,距离我们131.3亿光年。

对于这类极其遥远的天体,测定具体位置,一般采用红移来测量,由于宇宙加速膨胀,使得遥远天体发出的光波被拉长了,光谱分析时看起来变红现象。

在发现这个类星体之前,天文学家只发现一个红移量>7的类星体,天文编号ULAS J1120+0641,距离我们130.4亿光年,比宇宙年轻7.5亿年。

相比之下,最新发现的类星体刷了年龄、距离的新纪录。

①ULAS J1342+0928,距离我们131.3亿光年,年龄131.3亿年,比宇宙年轻6.9亿年。

②ULAS J1120+0641,距离我们130.4亿光年,年龄130.4亿年,比宇宙年轻7.5亿年。

不仅如此,美国天文学家可谓一举两得,研究团队通过计算,得出结论——该类星体中心存在一个超级黑洞,质量大到足足有太阳质量的8亿倍!

天文学家认为,在宇宙初期存在这样一个超重黑洞,为人类已建立的【原生黑洞理论】提供了极其重要的信息。

顺便说一下,足足有太阳质量8亿倍的黑洞,其实并非是人类发现的最大黑洞。

看看人类已知最大黑洞质量部分排名吧,最大两个黑洞分别是:

位于猎犬座的TON618,660亿倍太阳质量

位于仙王座的S5 0014+81,400亿倍太阳质量

看出来了吧,宇宙之大,无奇不有。就算再大,还有比你更大的。


发现:最遥远的恒星

2018年4月,来自哈勃太空望远镜官网、自然杂志子刊《天文学》、NASA等最新消息:天文学家通过哈勃太空望远镜发现——迄今为止已知最遥远的恒星,距离我们地球93亿光年!

要知道,以往天文学界观测到的遥远天体,基本都是古老的星系或者星系团,很难辨认出其中的单个恒星。但这次天文大发现改写了历史。目前已知最遥远的星系是GN-z11,133.9亿光年。

这颗最遥远的恒星,位于一个旋涡星系(MACS J1149-2223)当中,根据光谱分析,它的亮度比太阳高100万倍,属于蓝超巨星。表面温度是太阳2倍多,11000~14000°C。

除了那些超新星爆发——已死亡的恒星之外,这颗恒星要比天文学家以往观测到的任何恒星,至少远100倍。

这颗最遥远的恒星,有个通俗名字:伊卡洛斯(Icarus)。熟悉希腊神话的都知道,这是一个用蜡制成翅膀,飞近太阳最终融化、坠海的神话人物。

其实,它的正式天文编号为:MACS J1149 + 2223 Lensed Star 1——

MACS J1149 + 2223 是它所在的旋涡星系名称;Lensed 代表天文学家利用引力透镜效应发现了它;Star 1 寓意第一颗恒星。

引力透镜效应(Gravitational Lensing)是目前天文学家观测遥远天体甚至是暗物质的最好方法。

简单来说,就是光线在经过大质量天体时,因为引力效应而弯曲,形成星光偏折的现象,会像凸透镜那样,放大更遥远的天体成像,使得遥远、昏暗的天体变得清晰。通常情况下,这种透镜效应可以将遥远天体放大50倍,

而这次由美国明尼苏达大学、南卡罗莱纳大学、西班牙坎塔布利亚物理研究所(Instituto de Física de Cantabria, Spain)组成的国际天文研究小组,

透过哈勃太空望远镜观测,利用引力透镜效应,不断优化和提升透镜效应,放大2000倍后,发现了这颗最遥远恒星。

▲这段概念视频,看起来更壮观也更直观。

正如这项研究参与者、明尼苏达大学天文学家帕特里克·凯利所说:「我们能够看到的恒星,其实在整个可观测宇宙中比例非常小,但这种自然奇观让我们看到了宇宙更大的体积。」


最新出炉的哈勃常数

我们知道,哈勃本人最大贡献之一就是哈勃常数(即宇宙膨胀速率),而哈勃太空望远镜日常探测任务之一,就是测量哈勃常数,这是比之前测量造父变星距离更准确的测量值。

2018年,一组科学家根据最新哈勃常数测量结果显示:宇宙膨胀速度比原先估算的更快!这意味着什么?意味着星系间彼此远离速度比此前计算的更快!

这组科学家是由2011年诺贝尔物理奖得主、也是暗能量发现者之一的亚当·里斯(Adam G Riess)所领导的宇宙学研究团队,经过6年分析哈勃太空望远镜观测数据后研究发现的。

在此之前,学术界普遍公认和采用的数值,即宇宙膨胀速率(天文学家用哈勃常数来表示),来自欧洲空间局发射的普朗克探测卫星,2015年测量宇宙微波背景辐射,结果得出:哈勃常数为67.74 ± 0.46公里/秒·百万秒差距(67.74 ± 0.46 km/s/Mpc)。

这表示,相距3百万光年的两个星体,在以大约每秒67公里的速度,彼此远离。这一速度是地球围绕太阳公转的两倍多!

如今,诺奖得主研究团队最新研究成果显示,哈勃常数要比这一数值高出9%!具体为:73.45 ± 1.66公里/秒·百万秒差距(73.45 ± 1.66 km/s/Mpc)。

还是拿两个天体为例:距330万光年的两个天体,彼此远离的速度高达每秒73公里。这一速度比太阳神号探测器(迄今为止最快的人造飞行物)创造的飞行纪录还要快!

导致这两组数据差异的原因,到底是什么?

事实上,并不是哈勃太空望远镜比普朗克卫星探测得更精确,原因不在硬件,而按照诺奖得主亚当·里斯的解释——

第一:以前采用的哈勃常数是根据普朗克探测卫星,测量宇宙微波背景辐射得到的结果。

也就是说,透过来自宇宙诞生后38万年的第一束光,经过漫长的138亿光年后被人类测得的大爆炸余波(宇宙背景辐射),由此估算出来的哈勃常数。这好像根据孩子每年长高的速度,来推算长大成人后的身高一样,并不是很准确。而通过直接观测远距离星系之间的距离变化,由此测量宇宙空间的膨胀速率,则更为客观、准确。

第二:哈勃常数增大,既可能是暗能量的加速膨胀作用,这比爱因斯坦宇宙常数的影响还大!也可能是暗物质与普通物质之间的作用力,比原先估计的还要强!只是目前人类对这两种暗货(暗物质、暗能量),知道得太少了。

根据最新观测数据——2013年普朗克卫星给出的结果:暗能量占68.3%,暗物质占26.8%,普通物质只占4.9%。这就是说,暗能量是暗物质的三倍多,是普通物质的15倍!讲真,这两种暗货才是整个宇宙的主宰者!

顺便说一下,宇宙加速膨胀,尽管是指整个宇宙空间的膨胀,不过别担心,这一现象只显现在宇宙大尺度上,比如遥远星系之间彼此加速远离,不会也不可能显现在太阳系或者我们地球上,更别瞎想成——有朝一日会出现「手撕鬼子」的荒诞世界。

至于原因,其实很简单,人类实在太渺小了。如果把整个宇宙看成一个正在吹胀的气球,那么我们所在的地球,就连一个原子都算不上,你我怎么可能亲眼目睹气球被吹爆呢?

既然人类如此渺小,还有什么必要仰望星空、探索宇宙呢?

当然必要也必须。除了满足人类的好奇心,探索欲,拥有智慧力,科学构建理想国以外,还能够拥有更大的收获,这就是改写自己狭窄的世界观/宇宙观。

正如著名宇宙学家尼尔·泰森所说——

宇宙视角让我们变得谦逊、理性、自重。

宇宙视角告诉我们,地球是一颗星尘,但它是一颗珍贵的宇宙星尘,毕竟它是我们目前唯一的家园。

宇宙视角,让我们在行星、恒星、星云、星系的宇宙图景中发现无可比拟的美,也颂扬着塑造它们的物理定律。

宇宙视角源自基础知识,但又不仅仅是你所知道的知识。

宇宙视角不仅包含了我们与地球上所有生命的遗传亲缘关系,而且也珍视我们与在宇宙中任何尚未发现的生命之间的化学亲缘关系,以及我们与宇宙本身的原子亲缘关系。

宇宙视角让我们的眼界能够超越人类的眼前,让我们有机会超越现实生活的引力场,去满足最本源的好奇心。

宇宙视角来自科学的前沿,但不仅仅是科学家独享的,属于每一个地球人。



看看网友怎么说

难念的经120:转发了

叱咤风云:看到的一切都是幻像,没有啥稀奇了,那是以前的事。

用户3498544438552:哈勃太空望远镜是人类天文史上奇迹!只有美帝造福了人类,也只有美帝能超越自已!相比美帝其他国家真的是如同井底之蛙!!!

花开花落两油子:很好!震撼!

未设置昵称:哈勃早就废了图像失真地球观测都比那清晰

U101733619:哈勃望远镜就是人类的眼睛,但是我不相信对星体年龄的推测,宇宙膨胀到拉伸状态之后,宇宙膨胀中的一切物质都在膨胀,就像一张照片被无限放大一样,只是我们处在照片中的人感觉不出来而已!

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