UFO中文網(wǎng)報(bào)道：2014年還有幾天就過(guò)去了，在過(guò)去的一年里，世界各國(guó)都把太空競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)作首要任務(wù)，在過(guò)去的2014年里，有哪些值得關(guān)注的天文事件呢？本期將盤(pán)點(diǎn)2014年太空探尋事件！地球表面到太空中，通過(guò)尖端的儀器設(shè)備，天文學(xué)家在2014年取得了幾十項(xiàng)大發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家在土衛(wèi)二的地下發(fā)現(xiàn)了一個(gè)蘇必利爾湖大小的水體，在太陽(yáng)系中又發(fā)現(xiàn)了另一顆矮行星，并通過(guò)勘測(cè)100萬(wàn)個(gè)星系精確測(cè)量了宇宙的膨脹。
10.在木衛(wèi)二和谷神星上觀測(cè)到水汽
在2014年，行星科學(xué)尤其搶眼。天文學(xué)家對(duì)土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二、木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二、兩個(gè)較小的太陽(yáng)系天體和冥王星軌道之外的天體展開(kāi)了進(jìn)一步的研究。對(duì)宇宙學(xué)來(lái)說(shuō)，2014年也是令人興奮的一年，宇宙極早期的超高速膨脹階段——暴脹——得到了可能潛在的確認(rèn)。下面列出的是其中10項(xiàng)最重大的發(fā)現(xiàn)。
2014年，在木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和小行星谷神星的稀薄大氣中，天文學(xué)家探測(cè)到了來(lái)自水的信號(hào)。
雖然有越來(lái)越多的證據(jù)顯示在木衛(wèi)二厚厚的冰殼之下有一個(gè)全球性的海洋，但新的觀測(cè)則表明某些過(guò)程可以使其把地下的液體噴射進(jìn)太空。使用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的光譜儀，天文學(xué)家解析并分析了木衛(wèi)二附近的物質(zhì)所反射的紫外線，結(jié)果在其南半球大氣層中發(fā)現(xiàn)了氫和氧，它們被認(rèn)為是水分子與電子發(fā)生碰撞使得水分子解體所釋放出來(lái)的。
觀測(cè)到這些氫和氧的信號(hào)時(shí)，木衛(wèi)二位于其軌道上距離木星最遠(yuǎn)的地方，在它最靠近木星時(shí)則沒(méi)有探測(cè)到這些元素的信號(hào)。這一差異表明，木衛(wèi)二之所以能?chē)娚涑鏊魵馐怯捎谀拘且?duì)它的拉伸打開(kāi)了其表面裂紋。把這些觀測(cè)結(jié)果與計(jì)算模型比較之后發(fā)現(xiàn)，200千米高的噴出物可以解釋哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果。
與此同時(shí)，在另一項(xiàng)研究中，天文學(xué)家探測(cè)到了谷神星——小行星帶中最大的天體——周?chē)魵獾募t外輻射。
利用歐空局的赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡所獲得的這些數(shù)據(jù)，天文學(xué)家有望確定谷神星上可能的水源地。類(lèi)似于彗星，谷神星上的水可能會(huì)以噴流的形式從其表面噴出。如果其他的研究能證實(shí)這一點(diǎn)的話(huà)，小行星和彗星之間的界線將會(huì)進(jìn)一步模糊。
目前，美國(guó)航空航天局的“曙光”探測(cè)器正在飛往谷神星的途中，計(jì)劃在2015年4月抵達(dá)。如果水確實(shí)是從它的表面噴射出來(lái)的，“曙光”就會(huì)探測(cè)到它們。
09.“羅塞塔探訪彗星”
2014年8月6日，在10年的征程之后，“羅塞塔”探測(cè)器成為歷史上第一個(gè)環(huán)繞一顆彗星的探測(cè)器。雖然它探測(cè)67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星（簡(jiǎn)稱(chēng)67P彗星）的任務(wù)才剛剛開(kāi)始，但“羅塞塔”已經(jīng)讓科學(xué)家驚喜連連。在2014年7月，“羅塞塔”發(fā)現(xiàn)67P彗星呈啞鈴形，就像一只有著頭部和身體的鴨子。
到2014年10月初，“羅塞塔”已觀測(cè)到了該彗星彗核的大部分區(qū)域。根據(jù)這些觀測(cè)，得出67P彗星較大那部分的長(zhǎng)寬高分別為4.1千米、3.2千米和1.3千米，而較小部分則為2.5千米、2.5千米和2.0千米。天文學(xué)家還測(cè)量了這顆彗星的質(zhì)量，由此計(jì)算出它的密度為每立方厘米0.4克。相比之下，地球的密度高了近14倍。
除了搞清楚67P彗星的主要特征之外，“羅塞塔”還配備了儀器來(lái)采集和分析它的塵埃。到目前為止，它已經(jīng)采集了幾十個(gè)塵埃顆粒?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)，一旦“羅塞塔”和67P更靠近太陽(yáng)，會(huì)采集到更多的塵埃，因?yàn)樘?yáng)的熱量會(huì)使得彗星上的冰汽化。這個(gè)過(guò)程會(huì)把塵埃從彗星中噴射出來(lái)，在彗星周?chē)纬慑绨l(fā)以及彗尾?！傲_塞塔”探測(cè)器及其“菲萊”著陸器將會(huì)見(jiàn)證這一轉(zhuǎn)變。
到目前為止，“羅塞塔”上的相機(jī)已經(jīng)看到數(shù)個(gè)從67P彗星上射出的氣體羽狀物，還在67P彗星周?chē)煌牡胤綔y(cè)量了水、一氧化碳、二氧化碳、氨、甲烷和甲醇的含量。
“羅塞塔”會(huì)在彗星67P周?chē)毫?年，監(jiān)視后者在2015年8月過(guò)近日點(diǎn)時(shí)發(fā)生的一切變化。
08.中等質(zhì)量黑洞真實(shí)存在
一場(chǎng)持續(xù)了幾十年的爭(zhēng)論可能已經(jīng)塵埃落定，它涉及宇宙中最離奇的一類(lèi)天體：黑洞。這些極端致密的天體有著強(qiáng)大的引力，任何靠得太近的東西——包括光——都會(huì)被永遠(yuǎn)地束縛住。
盡管天文學(xué)家還未直接觀測(cè)到黑洞，但根據(jù)圍繞它們運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)可以知道它們的存在。使用基本的物理學(xué)定律——和支配行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一樣的法則，科學(xué)家已經(jīng)知道黑洞有兩種：恒星質(zhì)量黑洞（從幾個(gè)到約30個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量）和超大質(zhì)量黑洞（數(shù)百萬(wàn)到數(shù)十億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量）。但是直到2014年，介于這兩個(gè)極端之間的黑洞是否存在仍然撲朔迷離。為此，天文學(xué)家測(cè)量了近距星暴星系M82中的一個(gè)明亮X射線源M82X-1，發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量為太陽(yáng)的428倍，上下有105個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量誤差。這個(gè)323個(gè)～533個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的范圍有力地證明了中等質(zhì)量黑洞的存在。
在這項(xiàng)研究中，天文學(xué)家使用的是美國(guó)航空航天局羅西X射線時(shí)變探測(cè)器的歸檔數(shù)據(jù)。他們?cè)谄渲袑ふ液诙粗車(chē)e盤(pán)內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的特定振蕩信號(hào)。盡管天文學(xué)家并不確切知道這些信號(hào)來(lái)自何處，但已經(jīng)可以在許多恒星質(zhì)量黑洞和一些中等質(zhì)量黑洞候選體中看到它們。
質(zhì)量較小的黑洞會(huì)具有兩對(duì)振蕩，一對(duì)的頻率在1赫茲或更小，另一對(duì)的頻率則較高。高頻振蕩對(duì)似乎總是遵循2∶3的比例?？茖W(xué)家在幾個(gè)中等質(zhì)量黑洞候選體中發(fā)現(xiàn)了低頻振蕩對(duì)，但它們的頻率在0.0001赫茲左右。為什么會(huì)有這樣的區(qū)別？
黑洞的質(zhì)量越大，其吸積盤(pán)的尺度就越大。相比質(zhì)量較小的黑洞，質(zhì)量較大的黑洞會(huì)具有頻率較低的振蕩。但此前沒(méi)有觀測(cè)到過(guò)中等質(zhì)量黑洞候選體中的高頻振蕩。
在分析了M82X-1的數(shù)據(jù)之后，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了位于3.3赫茲和5赫茲上的高頻振蕩對(duì)，滿(mǎn)足2∶3的比例。這讓科學(xué)家相信，這些是與在恒星質(zhì)量黑洞周?chē)?jiàn)相同的信號(hào)。通過(guò)比較這些頻率，可以估計(jì)出它的質(zhì)量約為400個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。
這項(xiàng)研究給出了中等質(zhì)量黑洞存在的最有力證據(jù)。它們似乎比恒星質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞更為罕見(jiàn)，這同時(shí)又提出了另一個(gè)重大的問(wèn)題。未來(lái)的X射線觀測(cè)設(shè)備——例如將在2016年抵達(dá)國(guó)際空間站的中子星內(nèi)部成分探測(cè)器——將幫助天文學(xué)家更多地了解這類(lèi)天體。
07.來(lái)自宇宙的中微子
中微子不帶電荷，幾乎沒(méi)有質(zhì)量，與物質(zhì)間的相互作用極其微弱。這些特性使得它們難以被探測(cè)到，但只要探測(cè)到中微子，它們就可以告訴科學(xué)家很多有關(guān)其來(lái)源的信息。20世紀(jì)50年代，人類(lèi)首次探測(cè)到了中微子，而60年后的今天，物理學(xué)家已能捕獲能量高得多的中微子。
想發(fā)現(xiàn)中微子，就必須有一個(gè)巨大的探測(cè)器。冰立方中微子探測(cè)器深埋在南極原始的冰蓋之下，有5160個(gè)獨(dú)立的模塊。在花了一年的時(shí)間分析了其頭兩年的觀測(cè)數(shù)據(jù)之后，冰立方的科學(xué)家宣布，發(fā)現(xiàn)了來(lái)自宇宙的高能中微子。此后，他們又利用不同的分析技術(shù)證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。
冰立方探測(cè)到的大多數(shù)中微子是高能宇宙線轟擊地球大氣分子所產(chǎn)生的。但是，觀測(cè)到的中微子中，大約有80個(gè)的能量顯著高于上述簇射過(guò)程所產(chǎn)生的中微子。因此，這些粒子必定來(lái)自宇宙中的爆發(fā)或其他高能事件。迄今探測(cè)到的高能中微子的能量比可見(jiàn)光的10萬(wàn)億倍還多，有兩個(gè)至少比這個(gè)數(shù)字還要高出100倍。與來(lái)自超新星1987A和太陽(yáng)的中微子相比，這些中微子的能量則高了100萬(wàn)倍。
要測(cè)量中微子的能量，天文學(xué)家需要分析冰立方的各個(gè)模塊所捕捉的光。如果穿過(guò)該探測(cè)器的是一個(gè)μ介子中微子，科學(xué)家可以以0.4°的精度確定它來(lái)自天空中的哪個(gè)位置。如果是一個(gè)電子中微子，則回溯的精度在10°至15°之間。
不幸的是，冰立方還沒(méi)有探測(cè)到足夠的μ介子中微子來(lái)精確跟蹤粒子的來(lái)源。其可能的來(lái)源包括活動(dòng)星系和強(qiáng)勁的γ射線暴，甚至是構(gòu)成了大部分宇宙物質(zhì)的暗物質(zhì)粒子。當(dāng)然，這些中微子還可能來(lái)自我們尚不清楚的某個(gè)來(lái)源。
06.土衛(wèi)二擁有底下海洋
當(dāng)美國(guó)航空航天局的卡西尼探測(cè)器在2004年抵達(dá)土星時(shí)，科學(xué)家做夢(mèng)也不會(huì)想到它會(huì)有這么多發(fā)現(xiàn)。然而，最令人興奮的發(fā)現(xiàn)并不是土星，而是它的一個(gè)衛(wèi)星。在2005年年初，“卡西尼”便探測(cè)到了位于土衛(wèi)二南極地區(qū)的水蒸氣噴出物。迄今，它已經(jīng)觀測(cè)到了100個(gè)這樣的羽狀噴發(fā)。但是，這些水從何而來(lái)？
天文學(xué)家認(rèn)為，土衛(wèi)二的表面冰殼之下有一個(gè)巨大的水體，產(chǎn)生了這些噴發(fā)。根據(jù)“卡西尼”的數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以計(jì)算出這個(gè)海洋的大小、深度和密度。
當(dāng)“卡西尼”從土衛(wèi)二表面上方100千米處飛過(guò)時(shí)，科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了跟蹤。它受到的引力越大，它下方的物質(zhì)就越多。由此可以計(jì)算出土衛(wèi)二的重力場(chǎng)，但在此之前必須扣除太陽(yáng)系其他天體的引力、太陽(yáng)光壓、“卡西尼”上能源的輻射壓以及“卡西尼”在穿過(guò)噴出物時(shí)受到的阻尼。之后把測(cè)得的質(zhì)量分布與其表面的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。此前的測(cè)量結(jié)果顯示，在土衛(wèi)二的南極附近有一個(gè)巨大的凹陷，深約1千米。但新的重力測(cè)量結(jié)果則顯示那里有大量的物質(zhì)。對(duì)這一差異最可能的解釋就是當(dāng)?shù)卮嬖谝粋€(gè)巨大的水體。水的密度比冰大約8%，因此在相同的體積下會(huì)施加更多的引力。
在40千米厚的冰層之下，該水體的含水量相當(dāng)于地球上的蘇必利爾湖。這一地下水體可以在土星引力的潮汐作用下保持溫暖。但是，液態(tài)水是如何產(chǎn)生的且為什么只存在于土衛(wèi)二的南極仍是未解的謎題。也就是說(shuō)，科學(xué)家并不知道是什么讓土衛(wèi)二維持其地質(zhì)活動(dòng)的。
05發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)系天體
科學(xué)家在太陽(yáng)系內(nèi)尋找類(lèi)似冥王星這樣的天體時(shí)，通過(guò)比較每間隔2小時(shí)拍攝的3幅圖像，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)似乎會(huì)移動(dòng)的光點(diǎn)。之后，他們使用6.5米的麥哲倫望遠(yuǎn)鏡來(lái)確認(rèn)它是否是一個(gè)真正的天體。根據(jù)這些后續(xù)觀測(cè)，科學(xué)家認(rèn)定它確實(shí)是一個(gè)太陽(yáng)系天體，將其命名為2 0 1 2 VP1 1 3，其直徑為3 0 0千米至8 0 0千米。
這個(gè)天體到太陽(yáng)的最近距離（被稱(chēng)為近日點(diǎn)）為約8 0個(gè)天文單位，最遠(yuǎn)（被稱(chēng)為遠(yuǎn)日點(diǎn)）則達(dá)到約4 5 0個(gè)天文單位。1天文單位相當(dāng)于地球到太陽(yáng)的平均距離。它的軌道有一點(diǎn)類(lèi)似于2 0 0 3年發(fā)現(xiàn)的塞德娜，后者的近日點(diǎn)約為7 6個(gè)天文單位，遠(yuǎn)日點(diǎn)則可達(dá)1 0 0 0個(gè)天文單位。這兩個(gè)天體都遠(yuǎn)在柯伊伯帶之外?？乱敛畮У教?yáng)的距離為
3 0個(gè)至5 0個(gè)天文單位，由數(shù)千個(gè)冰巖混合天體組成，冥王星是其中最知名的成員。
2 0 1 2 V P 1 1 3與塞德娜一起佐證了內(nèi)奧爾特云的存在。奧爾特云是一個(gè)巨大的球形區(qū)域，從2 0 0 0個(gè)天文單位一直延伸到 80 0 0 0個(gè)天文單位，太陽(yáng)的引力只能勉強(qiáng)束縛其中的小天體?，F(xiàn)在，許多彗星都來(lái)自這一區(qū)域。
科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，2 0 1 2 VP1 1 3、塞德娜和1 0個(gè)最遙遠(yuǎn)的柯伊伯帶天體的軌道有相似之處。這12個(gè)天體具有相似的日點(diǎn)角距，這個(gè)量度量的是它們的近日點(diǎn)與太陽(yáng)系平面之間的夾角。天文學(xué)家原本認(rèn)為它們是隨機(jī)取值的。一種解釋是，還存在一個(gè)大質(zhì)量的天體在影響它們。不過(guò)，這需要未來(lái)的大型望遠(yuǎn)鏡來(lái)確認(rèn)。
木星、土星、天王星和海王星的軌道以紫色圓圈表示。綠點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域則為柯伊伯帶。塞德娜的軌道為橙色，2 0 1 2VP1 1 3的軌道為紅色。
04原初引力波還是塵埃？
自2 0 1 4 年3 月1 7 日美國(guó)哈佛-史密森天體物理中心召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)公布一項(xiàng)大發(fā)現(xiàn)起，興奮開(kāi)始漫延。通過(guò)使用位于南極的宇宙河外偏振背景成像2（BICEP2）望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)微波波段的天空，科學(xué)家聲稱(chēng)探測(cè)到了宇宙在其最初時(shí)刻產(chǎn)生的時(shí)空漣漪的信號(hào)。
也幾乎在同時(shí)，天文學(xué)界分成了兩大陣營(yíng)，一些科學(xué)家認(rèn)為BICEP2的發(fā)現(xiàn)是2 1世紀(jì)的一大突破，但也有人懷疑BICEP2團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有正確地把銀河系塵埃納入他們的分析，這會(huì)影響他們的觀測(cè)結(jié)果。BICEP 2團(tuán)隊(duì)的這一結(jié)果在未經(jīng)同行評(píng)審之前就先行公布更是弊大于利。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們發(fā)現(xiàn)充滿(mǎn)宇宙的微波背景輻射中存在旋渦形的圖案。宇宙微波背景輻射是宇宙在3 8萬(wàn)歲時(shí)留下的遺跡，當(dāng)時(shí)電子和質(zhì)子結(jié)合成了氫，使得光子可以自由地在宇宙中穿行。它攜帶了早期宇宙的信息，包括當(dāng)時(shí)物質(zhì)是如何運(yùn)動(dòng)的。
和所有的光一樣，微波也會(huì)沿著一個(gè)特定的方向振蕩，這一特性被稱(chēng)為“偏振”。早期宇宙中的物質(zhì)會(huì)在宇宙微波背景光子中留下兩種不同的偏振模式。在高溫物質(zhì)中，由壓力波導(dǎo)致的溫度差異會(huì)顯現(xiàn)出“E 模”偏振，就像車(chē)輪的輻條，但引力波——時(shí)空結(jié)構(gòu)的漣漪——產(chǎn)生一個(gè)較為微弱的“B ?！逼裥盘?hào)，呈旋渦狀。
理論認(rèn)為，在大爆炸之后1 0-3 7秒，宇宙膨脹發(fā)生了極端的加速，被稱(chēng)為暴脹。突然的膨脹會(huì)產(chǎn)生引力波，它們會(huì)產(chǎn)生B 模圖案和BICEP2團(tuán)隊(duì)聲稱(chēng)觀測(cè)到的信號(hào)。
有關(guān)的爭(zhēng)論源于沿著銀河系磁場(chǎng)排列的塵埃顆粒。它們會(huì)繞著銀河系的磁力線轉(zhuǎn)動(dòng)，由此也會(huì)產(chǎn)生偏振。由塵埃引起的偏振信號(hào)也會(huì)顯現(xiàn)出B 模圖案，與原初引力波造成的類(lèi)似。
2 0 1 4年9月2 2日，歐空局普朗克衛(wèi)星的天文學(xué)家悄然公布了他們對(duì)整個(gè)天空中塵埃的分析結(jié)果，這個(gè)結(jié)果不利于BICEP2團(tuán)隊(duì)。
BICEP2團(tuán)隊(duì)只在一個(gè)頻率（1 5 0千兆赫）上觀測(cè)了一小片天區(qū)，但“普朗克”在寬得多的頻率范圍——3 0千兆赫至8 5 7千兆赫——上觀測(cè)了整個(gè)天空。“普朗克”測(cè)量了塵埃在3 5 3千兆赫上發(fā)出的輻射，因?yàn)樵谶@個(gè)頻率上探測(cè)到的塵埃信號(hào)強(qiáng)過(guò)宇宙微波背景輻射的信號(hào)。天文學(xué)家由此建立了塵埃分布的模型，然后向下推到了1 5 0千兆赫，以此來(lái)和BICEP2團(tuán)隊(duì)的結(jié)果進(jìn)行比較。
“普朗克”團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在BICEP2團(tuán)隊(duì)觀測(cè)的天區(qū)中，有比BICEP2團(tuán)隊(duì)計(jì)算、預(yù)期或者納入考慮的更多的塵埃。然而，這一結(jié)果也有許多不確定性：塵埃對(duì)BICEP2團(tuán)隊(duì)所觀測(cè)到的B 模偏振有多大貢獻(xiàn)仍不清楚。
有關(guān)B I C E P 2團(tuán)隊(duì)結(jié)果的爭(zhēng)論仍在繼續(xù)。BICEP2團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家進(jìn)行了很多測(cè)量，測(cè)出了該天區(qū)中的B 模。測(cè)量中的噪聲很小，科學(xué)家對(duì)它們的處理也十分小心謹(jǐn)慎?！捌绽士恕眲t測(cè)出了整個(gè)天空中塵埃的特性，結(jié)合二者你可以得到更多的信息。這是科學(xué)如何向前推進(jìn)的一個(gè)很好的范例。
在將BICEP 2團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)與普朗克衛(wèi)星在同一天區(qū)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析后，研究人員認(rèn)為BICEP 2獲得信號(hào)幾乎完全來(lái)自塵埃的影響。2 0 1 5年1月，BICEP 2團(tuán)隊(duì)宣布撤回了他們的論文。
BICEP2探測(cè)到的宇宙微波背景B 模偏振（螺旋形圖案）
03以1%的精度測(cè)量遙遠(yuǎn)星系
在宇宙于1 3 8億年前誕生時(shí)，它就包含有今天宇宙結(jié)構(gòu)的基本要素。我們看到的一切——恒星、氣體云、行星——都是由原子組成的，而原子則是由電子、中子和質(zhì)子構(gòu)成的。物理學(xué)家把中子和質(zhì)子統(tǒng)稱(chēng)為“重子”。為了研究在宇宙最初的幾十萬(wàn)年內(nèi)星系的分布模式，天文學(xué)家以1%的精度測(cè)量了約1 0 0萬(wàn)個(gè)遙遠(yuǎn)的星系。
早期宇宙是由重子、電子、光子和暗物質(zhì)（神秘的不可見(jiàn)物質(zhì)）組成的混合物。所有這些粒子會(huì)相互碰撞，使得宇宙呈不透明狀。這一黏稠的混合物會(huì)緩慢地晃動(dòng)，由此引發(fā)類(lèi)似于物質(zhì)中球殼形的三維壓力振蕩。
在誕生之后3 8萬(wàn)年，宇宙的膨脹使得其自身冷卻，讓質(zhì)子可以俘獲電子，形成了大量的氫。此后，鮮有單個(gè)電子的存在，所以光子可以暢通無(wú)阻地在宇宙中自由穿行。 當(dāng)這些逃逸的輻射掃過(guò)早先的壓強(qiáng)或聲學(xué)振蕩的遺跡時(shí)，重子物質(zhì)的分布會(huì)保留下這些波的印跡。天文學(xué)家現(xiàn)在可以在整個(gè)宇宙中看到這些“重子聲學(xué)振蕩”——星系傾向沿著這些球殼的邊緣聚集。隨著宇宙的膨脹，重子聲學(xué)振蕩會(huì)增大，它們現(xiàn)在的半徑約為5億光年。這種一致性給了天文學(xué)家一把測(cè)量宇宙距離的尺子。
通過(guò)重子振蕩分光巡天——斯隆數(shù)字巡天中一個(gè)歷時(shí)1 4年的項(xiàng)目，天文學(xué)家研究了長(zhǎng)寬高各為1 3 0億光年的范圍中近1 0 0萬(wàn)個(gè)星系。使用重子聲學(xué)振蕩標(biāo)尺，他們更精確地測(cè)量了這些星系的距離，精度達(dá)1%。這就好比把上海到南京的距離——約3 0 0千米——精確計(jì)算到了誤差3千米的水平。唯一不同的是，此次研究的星系遠(yuǎn)在幾十億光年之外。
當(dāng)天文學(xué)家觀測(cè)不同距離的星系時(shí)，他們看到的是它們?cè)谟钪鏆v史不同時(shí)期的樣子。根據(jù)測(cè)得的精確距離計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在宇宙約3 0億歲時(shí)，兩個(gè)間距為3 3 0萬(wàn)光年的星系會(huì)以每秒2 2 5千米的速度遠(yuǎn)離對(duì)方。
在兩個(gè)不同的距離進(jìn)行這些測(cè)量可以讓我們看到宇宙的膨脹是如何隨時(shí)間變化的。
02木衛(wèi)二擁有板塊構(gòu)造
2 0 1 4年的一項(xiàng)研究為建造一個(gè)專(zhuān)門(mén)探測(cè)木衛(wèi)二的探測(cè)器提供了更多的依據(jù)。它發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二有活躍的板塊構(gòu)造，使得木衛(wèi)二成為太陽(yáng)系中除地球外唯一已知具有類(lèi)似地質(zhì)活動(dòng)的天體。
天文學(xué)家研究了木衛(wèi)二冰面上的裂縫和隕石坑，發(fā)現(xiàn)它們的年齡可能還不到9 0 0 0萬(wàn)年。相比太陽(yáng)系約4 6億年的年齡，這么小的年齡意味著一定有某種機(jī)制在重塑木衛(wèi)二的表面。
木衛(wèi)二上的裂縫和山脊似乎是其表面開(kāi)裂和擴(kuò)張出幾千米的區(qū)域，但科學(xué)家懷疑這顆衛(wèi)星在過(guò)去的幾千萬(wàn)年里一直在膨脹。那么，如果新的冰殼一直在形成的話(huà)，之前的冰物質(zhì)去哪兒了呢？
為此，天文學(xué)家分析了美國(guó)航空航天局“伽利略”探測(cè)器的數(shù)據(jù)，以此來(lái)尋找木衛(wèi)二上板塊構(gòu)造的證據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)了幾處構(gòu)造活動(dòng)的疑似地點(diǎn)，不過(guò)更關(guān)心的是一片位于北半球的面積為1 3 4 0 0 0平方千米的區(qū)域。
使用“伽利略”的圖像，科學(xué)家匹配出了不同的裂縫和山脊，重建出一個(gè)模型來(lái)描述該區(qū)域數(shù)百萬(wàn)年前的樣子。當(dāng)時(shí)，有一個(gè)寬9 9千米、占地約2 0 0 0 0平方千米的區(qū)域似乎不見(jiàn)了。
此外，一些裂縫和山脊也突然中斷，表明由于板塊俯沖，這些地質(zhì)特征的延續(xù)部分已消失在冰殼中。與地球上地殼板塊間碰撞抬升形成喜馬拉雅山不同，木衛(wèi)二上的一個(gè)板塊一直在俯沖下沉，運(yùn)動(dòng)到毗鄰的另一個(gè)板塊的下方。
除了表明木衛(wèi)二存在地質(zhì)活動(dòng)之外，這一發(fā)現(xiàn)還暗示木衛(wèi)二的內(nèi)部和外部之間存在雙向的物質(zhì)交流，可以讓物質(zhì)從其表面進(jìn)入海洋。這大大地有助于提升當(dāng)?shù)氐囊司有浴?/font>
雖然這項(xiàng)研究為木衛(wèi)二的板塊活動(dòng)提供了有力的證據(jù)，但要確認(rèn)物質(zhì)會(huì)向下運(yùn)動(dòng)到冰殼下方仍需要未來(lái)的探測(cè)任務(wù)。通過(guò)這些探測(cè)任務(wù)，科學(xué)家可以獲得更高分辨率的影像，如果這一現(xiàn)象是全球性的，還能發(fā)現(xiàn)更多類(lèi)似的案例。未來(lái)的探測(cè)任務(wù)還能更好地測(cè)量
木衛(wèi)二的地形。當(dāng)然，更為重要的，則是搜尋其冰殼之下的海洋中現(xiàn)在或者過(guò)去存在（過(guò)）的生命跡象。
01發(fā)現(xiàn)宇宙塵埃的來(lái)源
我們的太陽(yáng)系、銀河系乃至整個(gè)宇宙都含有大量塵埃，但天文學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直搞不清楚它們是如何形成的。2 0 1 4年的兩項(xiàng)研究為“大質(zhì)量恒星的爆炸死亡——被稱(chēng)為超新星——制造了塵?！边@一觀點(diǎn)提供了有力的證據(jù)。
在第一項(xiàng)研究中，科學(xué)家使用位于智利的阿塔卡馬大型毫米波/ 亞毫米波陣列觀測(cè)了于1 9 8 7年2月爆發(fā)的超新星1 9 8 7A。這一爆炸標(biāo)志著在銀河系的伴星系大麥哲倫星云中有一顆恒星死亡了。這是最近發(fā)生的一次近距離超新星爆發(fā)，因此，是一個(gè)夢(mèng)幻般的實(shí)驗(yàn)室。
觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，爆炸之后的幾年中產(chǎn)生了總質(zhì)量只有太陽(yáng)質(zhì)量1%的塵埃，隨后，塵埃的總質(zhì)量迅速增加到了太陽(yáng)質(zhì)量的1/3至1/2。于是，天文學(xué)家決定對(duì)它再次進(jìn)行觀測(cè)，以此獲得精確的數(shù)值。在把觀測(cè)到的輻射擬合到不同的塵埃光變曲線模型之后，他們發(fā)現(xiàn)該超新星的內(nèi)部殘骸包含了0.2 3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的塵埃。由于這些塵埃就位于發(fā)生爆炸的地點(diǎn)，因此不可能是在超新星爆發(fā)之前就已經(jīng)存在的，必定是在爆炸之后形成的。但這一爆炸發(fā)生在1 9 8 7年，所以問(wèn)題仍然存在：在超新星遺跡中塵埃形成的速率有多快？
阿塔卡馬陣列的觀測(cè)集中在射電波段，因此看到的是低溫塵埃。另一個(gè)天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)則使用甚大望遠(yuǎn)鏡在可見(jiàn)光和近紅外光波段觀測(cè)了另一個(gè)超新星遺跡，因此看到的是高溫塵埃。一個(gè)物體的溫度決定了它發(fā)出光的類(lèi)型。作為比較，在這兩項(xiàng)觀測(cè)中研究的溫度分別為2 6K 和2 0 0 0K。
在第二項(xiàng)研究中，天文學(xué)家研究了星系UGC5189A 中新近出現(xiàn)的超新星SN 2010jl，它的溫度更高。在SN 2010jl的亮度抵達(dá)其峰值后的第26天至第2 3 9天，他們對(duì)它進(jìn)行了9次觀測(cè)，在第6 2 9天時(shí)又對(duì)它進(jìn)行了一次觀測(cè)，以此來(lái)確定該超新星在最初的2.5年中塵埃的量是如何變化的。
他們?cè)谧詈笠淮斡^測(cè)中發(fā)現(xiàn)了比之前9次觀測(cè)到的多得多的塵埃。如果這些塵埃是以觀測(cè)到的形成速率產(chǎn)生的話(huà)，天文學(xué)家預(yù)期該超新星遺跡會(huì)在之后的2 0年里制造出大約0.5個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的塵埃。那么，它是如何制造出塵埃的呢？天文學(xué)家認(rèn)為，大質(zhì)量恒星會(huì)在爆炸之前吹出一些物質(zhì)。一旦發(fā)生爆炸，快速運(yùn)動(dòng)的激波會(huì)撞上這些
物質(zhì)，變成一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度較慢且溫度也較低的殼層，塵埃顆粒會(huì)在那里凝結(jié)。
科學(xué)家還把這些塵埃的光信號(hào)和計(jì)算機(jī)模型做了比較，以此確定這些塵埃顆粒的大小。銀河系星際介質(zhì)中一般的塵埃顆粒要比這些塵埃小得多。事實(shí)上，超新星SN 2 0 1 0jl 中的塵埃要比銀河系中的約大4倍?？茖W(xué)家認(rèn)為，這么大的尺寸有助于塵埃保護(hù)自己免受超新星爆炸的沖擊和隨之而來(lái)的極端溫度的破壞。
1.M104： 草帽星系
醒目的螺旋星系M1 0 4以它側(cè)面寬廣的圈狀黝黑塵埃帶著稱(chēng)。這幅清晰影像結(jié)合了哈勃空間望遠(yuǎn)鏡、昴宿星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡和業(yè)余天文愛(ài)好者拍攝的彩色影像。經(jīng)過(guò)處理的影像除了讓星系擁有自然的色彩之外，也讓以往被明亮核心的絢麗光芒淹沒(méi)的細(xì)微結(jié)構(gòu)得以顯現(xiàn)出來(lái)。M1 0 4俗稱(chēng)草帽星系，亦名NGC 4 5 9 4，在所有電磁波段都可見(jiàn)，因此，一般認(rèn)為它的核心藏有超大質(zhì)量黑洞。
2 恒星、“紅色精靈”、云和極光
天空中的這些紅色光痕是什么？攝影師在拍攝籠罩在遠(yuǎn)處雷暴系統(tǒng)上空的極光時(shí)，意外地捕捉到了“紅色精靈”這種不尋常的現(xiàn)象。這群攝于美國(guó)明尼蘇達(dá)州天空的“紅色精靈”，可能是由一道極強(qiáng)烈的低空閃電誘發(fā)的。在主題影像中，前景可見(jiàn)一棟房舍和電線桿、低層大氣中厚厚的云層，地平線附近有雷暴系統(tǒng)，遠(yuǎn)方高空的背景恒星上，飛舞著“紅色精靈”和綠色極光。
3 當(dāng)老鼠星系互撞這兩個(gè)龐大的星系正在撕開(kāi)對(duì)方。它們都擁有長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，因此這對(duì)星系擁有“老鼠”的昵稱(chēng)。星系前端和后端受到的重力差是形成這些長(zhǎng)尾的原因。
編號(hào)為NGC 4 6 7 6的這對(duì)老鼠星系位于后發(fā)座內(nèi)，離我們約有3億光年遠(yuǎn)。這張照片是由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的先進(jìn)巡天相機(jī)拍攝的。在接下來(lái)的數(shù)十億年間，這對(duì)宇宙級(jí)的“老鼠”會(huì)不?；プ?，直到成為單一星系。
4 土衛(wèi)四的地圖
這幅圓柱投影影像是6幅土星中型衛(wèi)星的新彩色地圖之一，建構(gòu)自“卡西尼”號(hào)累積了1 0年的影像數(shù)據(jù)。影像中，這顆受潮汐力鎖定的衛(wèi)星的淡色半球（右側(cè)）與較黝黑的半球在色澤上有顯而易見(jiàn)的差異。如同其他軌道在E 環(huán)之內(nèi)的土星衛(wèi)星一樣，土衛(wèi)四領(lǐng)頭的半球之所以常保雪白，是因?yàn)椴煌５劐兩蟻?lái)自暗環(huán)的冰物質(zhì)。而E 環(huán)物質(zhì)則由土衛(wèi)二南極的噴泉源源不斷地補(bǔ)充。淡色、較新的表面裂隙，看似也穿入了黝黑的、滿(mǎn)是撞擊坑的落后半球。
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