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星系群中的多樣形態(tài)

星系群是近距宇宙中最顯著的結(jié)構(gòu)。它們是研究星系形成和演化的重要實(shí)驗(yàn)室。了解它們成團(tuán)的特性有助于認(rèn)識(shí)宇宙的整體結(jié)構(gòu)。 在絕大多數(shù)的星系群中都包含有不同類型、不同形狀和不同大小的星系。星系群之間也存在富集度、尺度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成員星系年齡上的差異。一些成員星系主要由年老恒星構(gòu)成，而另一些則包含年輕的明亮恒星。

這些現(xiàn)象給天文學(xué)家提出了重要的科學(xué)問題：星系群中的星系是否都有著共同的起源？其中一些是不是碰巧位于這個(gè)方向上？星系團(tuán)是不是隨機(jī)形成進(jìn)而壯大的？

雖然遠(yuǎn)在3億光年之外，但雙子望遠(yuǎn)鏡新拍攝的星系群V V 166的圖像彰顯了其成員星系的多樣形態(tài)。它最驚人的特點(diǎn)是三個(gè)星系構(gòu)成一個(gè)等邊三角形：位于上頂點(diǎn)的是具有藍(lán)色旋臂的旋渦星系N G C 70，位于右下角的是橢圓星系N G C 68，位于左下角的則是透鏡狀星系N G C 71。

藍(lán)色旋渦星系N G C 70就像獅群中的一頭大象。這個(gè)大質(zhì)量星系的直徑達(dá)180000光年，差不多是銀河系的2倍。由于被活躍的恒星形成區(qū)所占據(jù)，其旋臂顯現(xiàn)為藍(lán)色。N G C 68則是一個(gè)年老得多的橢圓星系，大小只有N G C 70的一半，僅含有少量的氣體和塵埃。透鏡星系N G C 71看上去和N G C 68很像，但卻是介于旋渦星系和橢圓星系之間的類型。

（供稿：謝懿）

雙子望遠(yuǎn)鏡所拍攝的星系團(tuán)V V 166。版權(quán)：G e mi n i O b s e r v a t o r y/A U R A。

帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡探測到快射電暴的藝術(shù)概念圖。版權(quán)：P a r k e s R a d io T e le s c o p e。

追蹤快射電暴

在過去的幾年中，天文學(xué)家觀測到了一種新現(xiàn)象：僅持續(xù)幾毫秒的短暫射電暴。2007年，當(dāng)天文學(xué)家篩查澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的存檔數(shù)據(jù)時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)了它。此后，在帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)中又發(fā)現(xiàn)了6個(gè)快射電暴，第6個(gè)也出現(xiàn)在了阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)中。

這些爆發(fā)幾乎都是在它們發(fā)生之后很長時(shí)間才被發(fā)現(xiàn)的，為了改變這一狀況天文學(xué)家研發(fā)出了一種技術(shù)來搜尋它們，進(jìn)而可以實(shí)時(shí)地找到它們。通過這一技術(shù)，帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡成功觀測到了一次快射電暴。該事件的特征表明，其暴源可能位于距離地球55億光年之外。

美國宇航局的雨燕γ射線天文臺(tái)在它所出現(xiàn)的位置觀測到了2個(gè)X射線源。之后的光學(xué)觀測則在那里發(fā)現(xiàn)了2個(gè)類星體，即活動(dòng)星系核。不過，它們應(yīng)該和快射電暴無關(guān)，只是碰巧位于同一方向。天文學(xué)家在紅外、可見光、紫外和X射線波段都對(duì)其進(jìn)行了后續(xù)觀測，結(jié)果一無所獲。雖然無法確定其暴源是什么，但可以排除掉許多劇烈的天文事件，例如超新星和γ射線暴。

此外，帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡還探測到了它所發(fā)出輻射的偏振，即電磁波在特定方向的振動(dòng)。這個(gè)快射電暴有超過20%的圓偏振，表明在其邊緣存在磁場，暗示它可能和致密星有關(guān)。

（供稿：謝懿）

星風(fēng)作用導(dǎo)致船底η周期性變化

船底η是距地球10000光年之內(nèi)最亮且質(zhì)量最大的恒星系統(tǒng)。它在19世紀(jì)出現(xiàn)了兩次原因至今仍不明的爆發(fā)現(xiàn)象。使用空間中和地面上的望遠(yuǎn)鏡，外加理論建模，天文學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了長期深入的研究。

船底η由兩顆大質(zhì)量恒星構(gòu)成，以橢圓軌道相互繞轉(zhuǎn)，每過5.5年就會(huì)相互靠近。這兩顆恒星都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)勁的氣體外流，被稱為星風(fēng)。這些物質(zhì)包裹住了它們，使得我們無法直接測量它們的屬性。亮度較大且溫度較低的主星質(zhì)量為太陽的約90倍，其光度則為太陽的500萬倍。雖然其伴星的特性仍有爭議，但通常認(rèn)為它的質(zhì)量為太陽的30倍，光度為太陽的100萬倍。

在這兩顆恒星靠得最近時(shí)，即位于近星點(diǎn)時(shí)，間距為2.25億千米，相當(dāng)于火星到太陽的距離。天文學(xué)家在此前后數(shù)月對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了監(jiān)測，探測到了X射線爆發(fā)，此后X射線輻射突然降低，然后又恢復(fù)如初；在可見光的某些特定波長上，這兩顆恒星附近的一些結(jié)構(gòu)先消失然后又再次出現(xiàn)。

天文學(xué)家認(rèn)為，這兩顆恒星星風(fēng)間的相互作用導(dǎo)致了在系統(tǒng)中所觀測到的大量周期性變化。主星吹出的星風(fēng)雖慢但密度大，時(shí)速近160萬千米，每1000年可以吹出1個(gè)太陽質(zhì)量的物質(zhì)。其伴星星風(fēng)的速度則比它快6倍，但所攜帶的物質(zhì)只有它的1%。

（供稿：謝懿）

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡所拍攝的船底η。版權(quán)：N A S A/E S A/t h e H u b b le S M 4E R O T e a m。

仙女星系的動(dòng)蕩歷史

旋渦星系恒星盤的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)為了解它的形成歷史提供了重要的線索。仙女星系是距離銀河系最近的旋渦星系，也是本星系群中最大的星系。對(duì)仙女星系盤中不同恒星族群運(yùn)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)，它們和我們銀河系中的有著迥然的差異，表明該星系有著更為猛烈的小型星系并合歷史。

這項(xiàng)新的研究使用了凱克望遠(yuǎn)鏡和哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)仙女星系中恒星所進(jìn)行的大規(guī)模巡天數(shù)據(jù)?！皠P克”上的多天體攝譜儀測量了仙女星系中10000多顆明亮單星的視向速度。新近完成的“哈勃”巡天則為其中一半以上的恒星提供了在6個(gè)不同波段上的高分辨率圖像，這有助于區(qū)分恒星以及確定它們的年齡。

對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，最年輕的恒星具有相對(duì)規(guī)則的繞仙女星系中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)具有一致性且速度幾乎相同。而年老的恒星則顯現(xiàn)出了不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的跡象，彼此之間速度差異較大，在空間位置上也具有更廣的分布。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，仙女星系吞食小型星系的過程會(huì)擾亂規(guī)則運(yùn)動(dòng)的恒星，之前已在仙女星系的暈中發(fā)現(xiàn)了吞并過程所產(chǎn)生的星流。另一種觀點(diǎn)則涉及厚盤中氣體的沉降和與之伴隨的恒星形成，即在氣體向星系盤中央平面下降的過程中逐步形成恒星。似乎需要結(jié)合這兩種機(jī)制才能解釋觀測到的所有現(xiàn)象。

（供稿：謝懿）

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡所拍攝的仙女星系盤中的一片密集星場。版權(quán)：B e n Wi l l i a ms/t h e P H A T c o l l a b o r a t i o n。

大視場巡天探測器1年收獲40個(gè)近地小天體

美國宇航局的大視場巡天探測器自2013年12月重啟以來，在第1年的探測任務(wù)中發(fā)現(xiàn)并研究了40個(gè)近地小天體。根據(jù)它們的大小和與地球軌道的接近程度，其中有8個(gè)被分類為潛在威脅小行星。

此外，它還觀測并研究了245個(gè)之前已經(jīng)知道的近地小天體。從2013年12月到2014年12月，還發(fā)現(xiàn)了3顆新的彗星，觀測了32顆已知的彗星。其中也包括了洛夫喬伊彗星（C/2014Q 2），它會(huì)成為2015年初夜空中最亮的彗星。該探測器一直在監(jiān)視曙光和暮光的天空，也就是與地球和太陽連線垂直的方向。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是它可以很容易地發(fā)現(xiàn)特別靠近地球的近地小天體。

一開始，這個(gè)探測器被稱為大視場巡天探測器。在2011年其主任務(wù)完成之后則進(jìn)入了休眠狀態(tài)。2013年9月，它重新被激活，更名為近地小天體大視場巡天探測器。它的新任務(wù)是幫助發(fā)現(xiàn)和識(shí)別對(duì)地球構(gòu)成潛在威脅的小天體；同時(shí)它也會(huì)研究已知的小行星和彗星，為它們的大小和成分提供信息。

近地小天體大視場巡天探測器工作在紅外波段，由此可以探測到小行星的熱信號(hào)，進(jìn)而能夠更好地估計(jì)出它們的真實(shí)大小。于是，它可以探測到在可見光巡天中難以被發(fā)現(xiàn)、猶如打印機(jī)墨粉的黑色小行星。

（供稿：謝懿）

由近地小天體大視場巡天探測器的多次觀測而合成的洛夫喬伊彗星位置變化圖。版權(quán)：N A S A/J P L-C a lt e c h。

科學(xué)家繪制銀河系中神秘分子的分布圖

彌散分子帶（d i f f u s e i n t e r s t e l l a r b a n d s）是由里克天文臺(tái)的天文學(xué)家瑪麗?赫格爾（M a r y L e a H e g e r）在1922年發(fā)現(xiàn)的光譜特征，這是由未知分子的譜線組成的。這個(gè)光譜特征在近一百年來一直是一個(gè)謎，很長一個(gè)時(shí)期，天文學(xué)家既不知道產(chǎn)生這個(gè)光譜特征的分子成分為何，也不知道這些分子在銀河系中的分布。

最近，天文學(xué)家向了解這些神秘的分子邁出了第一步。他們使用斯隆數(shù)字巡天的A P O G E E巡天項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，分析了大量恒星的光譜，測定了產(chǎn)生恒星光譜中的“彌散分子帶”的分子的分布以及運(yùn)動(dòng)。

雖然，到目前為止，天文學(xué)家還是不知道這些神秘分子的成分，而且目前得到的分布圖并不完整，但至少我們已經(jīng)邁出了了解這些神秘分子的第一步。

（供稿：錢磊）

彌散分子帶的分布圖。版權(quán)：T.W. L a n, G. Z a s o w s k i, B. Mén a r d, S D S S a n d 2MA S S/ U Ma s s/I P A C-C a l t e c h/N A S A/N S F

科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)進(jìn)動(dòng)導(dǎo)致脈沖消失的脈沖星

在脈沖星P S R J 1906+0746的輻射束由于進(jìn)動(dòng)而偏離地球之前，天文學(xué)家成功地對(duì)其進(jìn)行了測量。P S R J 1906+0746是天文學(xué)家在2004年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)雙星系統(tǒng)中的脈沖星。這顆脈沖星的周期是144毫秒，軌道周期比4小時(shí)稍短。由于伴星的引力作用，脈沖星P S R J 1906+0746有進(jìn)動(dòng)——其自轉(zhuǎn)軸方向會(huì)發(fā)生周期性變化。這顆脈沖星的進(jìn)動(dòng)幅度可以使得其輻射束偏離地球，預(yù)計(jì)160年后會(huì)再次掃過地球。

這是天文學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)由于進(jìn)動(dòng)而導(dǎo)致脈沖消失的脈沖星。既然進(jìn)動(dòng)可以導(dǎo)致脈沖星的輻射束偏離地球，那么另外一方面，我們也可以預(yù)期存在由于進(jìn)動(dòng)，原先輻射束不掃過地球的脈沖星在未來會(huì)“出現(xiàn)”在我們的視野里。

（供稿：錢磊）

時(shí)空彎曲導(dǎo)致脈沖星從視野中消失。版權(quán)：We s t V i r g i n i a U n i v e r s i t y - E b e r l y C o l l e g e o f A r t s a n d S c i e n c e s

直徑300米的小行星攜帶衛(wèi)星近距離飛掠地球

北京時(shí)間1月27日00:19，一顆直徑325米的近地小行星從距離地球120萬千米處飛掠地球。陪同這顆小行星一起拜訪地球的還有圍繞它作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一顆直徑70米的衛(wèi)星。這顆編號(hào)為2004B L 86的掠地小行星，最早是由美國“林肯近地小行星研究”(L i n e a r)巡天系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告的。通過位于美國加州戈德斯通的射電望遠(yuǎn)鏡，向這顆小行星發(fā)射無線電波并接收反射回波，科學(xué)家測量了這顆小行星的形狀及大小，并觀測到了其衛(wèi)星繞這顆小行星公轉(zhuǎn)的情形。

需要指出的是在全部近地小天體中，直徑超過200米的小行星大約有16%擁有自己的衛(wèi)星，有的甚至擁有不止一顆衛(wèi)星。經(jīng)過計(jì)算，2027年還將有另外一顆編號(hào)1999A N 10的小行星從距離地球40萬千米處飛過。由于小行星在空間里穿梭于各大行星間特殊的運(yùn)動(dòng)軌跡，使之很可能成為未來人類開發(fā)深層空間所需礦產(chǎn)的提供地以及接力運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)站。

（供稿：魯暘筱懿）

首批羅塞塔探測結(jié)果公布：和地球水體成分不同

隨著羅塞塔任務(wù)順利完成和菲萊探測器成功著陸67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星，越來越多存在于這顆彗星上的秘密正被揭開。近日《科學(xué)》雜志上刊載了有關(guān)羅塞塔此次考察任務(wù)的首批結(jié)果。

彗星上或許有微風(fēng)。羅塞塔探測器搭載的相機(jī)在彗星上觀測到了類似沙丘的地形，一些巖石的周圍沙礫有明顯被風(fēng)吹開形成的凹坑，這說明有氣體由彗星地表下析出，在彗星極小引力作用下，這種風(fēng)力不要很大就可把彗星表面沙礫吹走。

彗星表面幾乎沒有水的跡象。雖然科學(xué)家確實(shí)觀測到了彗星內(nèi)部向宇宙空間噴射的水汽，但是根據(jù)羅塞塔搭載的紅外探測設(shè)備對(duì)于彗星表面1厘米深度范圍的探測結(jié)果來看，這一深度范圍內(nèi)存在水的跡象可能很小。這一結(jié)果并不影響丘留莫夫-格拉西緬科彗星地表下方10～20厘米深度上存在水冰層的探測分析結(jié)論，因?yàn)樵缭诜迫R著陸器在彗星表面首次著陸的彈跳數(shù)據(jù)已經(jīng)表明這顆表面崎嶇怪異的彗星擁有著堅(jiān)硬的水冰層結(jié)構(gòu)。

彗星的水體化學(xué)成分與地球上的水體完全不同。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析科學(xué)家得到一個(gè)與之前地球水起源于彗星理論完全不同的結(jié)論：這顆木星族彗星水體化學(xué)成分與地球上的水體完全不同。丘留莫夫-格拉西緬科彗星密度僅相當(dāng)于水的一半，由于彗星內(nèi)部存在大量孔隙導(dǎo)致彗星表面出現(xiàn)許多凹陷。

（供稿：魯暘筱懿）

羅塞塔探測器相機(jī)拍攝的67P彗星彗核及揮發(fā)物質(zhì)，圖片來源： E S A

雷達(dá)反射回波圖像顯示在小行星周圍有一顆繞其飛行的衛(wèi)星（圖中上方亮點(diǎn)），圖片來源：N A S A

凱克I I望遠(yuǎn)鏡拍攝的開普勒-444行星系統(tǒng)。C r e d i t: T i a g o C a mp a n t e e t a l.

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了最古老的行星系統(tǒng)

一個(gè)國際天文學(xué)家小組使用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了銀河系內(nèi)已知最古老的行星系統(tǒng)。這個(gè)行星系統(tǒng)有五個(gè)與地球大小相仿的巖石星球，年齡大約在110億年左右。宇宙的年齡為138億年，而這個(gè)發(fā)現(xiàn)很可能意味著，在宇宙形成之后的大部分時(shí)間里，都有地球大小的星球誕生。小組的天文學(xué)家認(rèn)為，這意味著在星系內(nèi)發(fā)現(xiàn)智慧生物的可能性大大提升。

“發(fā)現(xiàn)110億年歷史的巖石星球，這一點(diǎn)說明，與地球相仿的行星可能已經(jīng)存在很長時(shí)間了，它們的歷史甚至比我們的太陽系還要長得多?！笨臻g科學(xué)研究所的高級(jí)研究員特拉維斯?梅特卡夫博士說。他是這個(gè)使用星震學(xué)研究地外行星年齡的小組的一員。

這顆被命名為開普勒-444的恒星比我們的太陽小大約四分之一，距離地球117光年。這個(gè)恒星系統(tǒng)內(nèi)的五顆行星十分擁擠。它們環(huán)繞開普勒-444的公轉(zhuǎn)周期都在10天以內(nèi)。最遠(yuǎn)的一顆軌道半徑大約相當(dāng)于水星公轉(zhuǎn)軌道的五分之一。

（供稿：李珊珊）

（責(zé)任編輯 張長喜）