http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-11-09
太空望远镜捕捉131亿年前最古老恒星光线(图)
美国航空航天局的费米伽马射线太空望远镜想象图
“河外背景光”（EBL）研究中所用的150个耀变星体（绿色点）
新浪科技讯 北京时间11月6日消息，近日，天文学家利用费米伽马射线太空望远镜，观测到了宇宙大爆炸之后，最初形成的恒星所发出的光线。
美国国家加速器实验室的天体物理学家马可·爱杰罗领导了这项研究。研究团队测量了“河外背景光”，并过滤掉测量过的已知恒星的光线。河外背景光是银河系之外宇宙中所有光线的总和，是所有恒星以及黑洞共同产生的。
爱杰罗说：“河外背景光包括最早时候大质量恒星发出的光线。对于‘正常’恒星所发出的光线，我们已经有了足够的了解。因此通过测量河外背景光，我们能够最终得到最早期恒星发出的光线。”
然而，河外背景光极其暗淡，非常难以测量，而且由于距离遥远，天文学家无法直接观察背景光。因此，天文学家利用了一种特殊的类星体——耀变星体——发出的光线。类星体其实是位于遥远星系中心的超大质量黑洞，因为吸收了大量物质而从“极部”喷出高密度的辐射流。这些辐射流的距离可达数千光年。耀变星体实际上是更加压缩的类星体，其辐射流的方向之一朝着我们的太阳系，因而研究团队得以利用辐射流来测量河外背景光。
“我们利用(耀变星体)作为宇宙的灯塔，”爱杰罗说，“我们观察到，它们会因为河外背景光的‘浓雾’而变得暗淡，这就使得定量耀变星体和我们之间的河外背景光成为可能。耀变星体遍布整个宇宙，我们因此能够测量不同时期的河外背景光。”
用这种方法，爱杰罗和同事们分离出了这些存在超过131亿年的光线，即大爆炸之后6亿年时恒星发出的光线。当时的恒星具有比太阳大数百倍的体积，燃烧得更加炽热和明亮，寿命也比后来的恒星短暂。这些光线的测量可以为宇宙大爆炸之后恒星形成的时间和速度提供答案，但对天文学家来说，现在还无法探测到这些恒星本身。
“探测到这些恒星非常重要，但目前还不可能，”爱杰罗说，“几年之后，韦伯太空望远镜或许能看到最初的星系(但还不是最初的恒星)。通过这种方法，我们已经对早期宇宙中恒星的数量和作用有了一定的了解。”(任天)
[新浪网]
天文学家发现125亿年前迄今最古老超新星(图)？
一幅高分辨率模拟图，展示了早期宇宙内一个拥有一颗高光度超新星的星系
新浪科技讯 北京时间11月5日消息，据国外媒体报道，天文学家发现迄今为止观测到的最为古老的超新星，距今125亿年。125亿年前，两颗大质量恒星发生爆炸，孕育出超新星。这种超新星被称之为“高光度超新星”，亮度可达到恒星爆炸产生的其他类型超新星的100倍。
140亿年前，大爆炸发生并孕育出宇宙。大爆炸后15亿年，这两颗大质量恒星发生爆炸。发现这两颗超新星有助于科学家最终找到宇宙诞生的第一批恒星。此前发现的距地球最远的超新星拥有110亿年历史。研究发现刊登在网络版《自然》杂志上。
在恒星燃烧完最后一滴核燃料并因为自身引力发生塌陷和爆炸时，超新星便会出现。爆炸留下的星核以中子星或者黑洞的形式继续存在。几年前，科学家首次发现高光度超新星。在地球附近的宇宙区域，这种超新星较为罕见。据信，一些超新星在大质量恒星因光粒子转化成正负电子对——物质和反物质束朝着相反的方向移动——引发核爆炸时产生。这种现象在早期宇宙内可能较为常见，当时的大质量恒星较多。
这一次的高光度超新星是由澳大利亚斯威本科技大学的杰夫-库克和同事发现的。他们一直致力于寻找宇宙不到40亿岁时的高光度超新星。借助于加拿大-法国-夏威夷望远镜拍摄的图像，他们发现当时宇宙内的高光度超新星数量至少是现在的10倍。库克表示：“我们发现了两颗高光度超新星，光变曲线正缓慢发生演化。高光度超新星亮度极高，为研究大爆炸后形成的第一批恒星的死亡提供了一种途径。这一次的发现意味着未来有可能发现大爆炸后形成的首批恒星发生的爆炸。”(孝文)
[新浪网]
研究迄今最远超新星可揭宇宙早期演化奥秘
本报讯 据《宇宙学》杂志在线版消息称，两颗距离人们极其遥远但又非常巨大的高光度超新星近期被确认。作为迄今发现的最古老超新星，它们的亮度是普通超新星的10倍至100倍，其不但让天文家们得以亲眼目睹了古老恒星的死亡过程，且以此为契机进行的相关研究使他们洞察到宇宙早期演化中极其重要的一步。研究论文将发表在11月8日出版的英国《自然》杂志上。
超新星是某些大质量恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。对超新星的研究与人类自身息息相关，因为爆炸恒星会产生碳、铁等重元素，形成了新恒星和星系，填充着星际物质的重元素甚至提供着丰富人体的重要原料，如人类血液之中的铁。
在一个如银河系般大小的星系中，超新星爆发的概率约为50年一次，但高光度超新星却比较罕见。此次，包括多伦多大学天文学和天体物理学系专家在内的团队，耗时5年持续2300小时的观察，终于确认了两颗高光度超新星的数据：它们拥有非比寻常的亮度，最高可达到普通超新星亮度的100倍，其光变曲线正发生着缓慢变化。现两颗超新星被命名为SN2213与SN1000+2016，估算其死亡恒星的质量约为100倍至250倍太阳质量，爆发发生在宇宙大爆炸之后不久——当时宇宙尚且“年少”。
论文合著者、澳大利亚斯威本科技大学的杰夫·库克称：“由于光速的限制，我们所看到的这些超新星，其实是处于宇宙历史的早期。”这两颗超新星至少超过了100亿岁，据测算，应是距今125亿年的“古董”，被认为是迄今发现的最古老超新星，而“它们在向我们讲述宇宙的当年往事”，库克说。
澳大利亚新南威尔士大学宇宙学家约翰·韦伯指出：“现代宇宙学的主要目标之一，就是构建并描述一个完整的宇宙演化史，并最终识别出所谓‘第一代恒星’，”从这个角度上看，“此次的观测成果与技术水平将工作带领到一个重要阶段，展示了完成最终目标的可能。”
研究人员也认为，正是更新换代的观测技术催生了此次发现。由“加拿大—法国—夏威夷天文望远镜”给出的数据，描绘了这片超新星爆发遗迹中带有精致细节的图像。现在，利用新技术，库克及其同事共发现了13颗遥远超新星并加以分析，他们希望这种对历史的“回看”，可以更接近宇宙大爆炸那一刻——也就是宇宙及全部的开端。 (张梦然)
[科技日报]
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最新研究推翻原有理论 太阳起源再度成谜(图)？
哈勃空间望远镜眼中壮观的猎户座大星云，这是一个活跃的恒星新生区
新浪环球地理讯 北京时间1月20日消息，据美国国家地理网站报道，近期利用最新的3D电脑技术进行的一项模拟结果给了天文学家们当头一棒，让有关我们太阳系起源最有希望的理论突然之间变得摇摇欲坠。太阳系究竟起源于何方？这个问题再次成为一个难解的谜团。
一般认为像太阳这样的恒星是和其它恒星一起形成的。这些恒星一起形成的星团或星群或逐渐扩散开去，此时恒星之间的距离会随之增大，但是也有一些恒星之间的距离反而变得更加接近。而很显然的，我们的太阳是单个的恒星，因此天文学家们推测太阳的起源有两种可能：要么是形成于星群之中，之后被踢了出去；要么是它在大约45亿年前和它最初的伙伴们逐渐因自然扩散而分离了。
梅西耶67(M67)是一个直径约100光年的星团，天文学家们研究之后认为这里正是当年太阳诞生的地方。这个星团中的恒星不但在大小，温度和化学成分等方面和太阳非常相似，并且它离开太阳的距离相对而言也不远，仅有约2900光年。
然而针对这一星团的最新研究结果却显示，有关太阳起源于M67星团的说法可能是站不住脚的。计算机模拟显示，如果要想把太阳这样一颗恒星“踢出去”，并运动到今天所处的位置上，这一星团中必须至少有2~3颗大质量恒星排成一个恰到好处的角度，构成一个巨大的星际弹弓，但是这样的情况极其罕见。
即便不考虑这样的情况的出现是多么罕见，即使真的出现了，这种强大的弹射力量也将让围绕着太阳的原始行星系分崩离析而绝无可能保留下来。芭芭拉·皮切多(Barbara Pichardo)是墨西哥国立自治大学的天体物理学家，她说：“当发生这种引力不稳定事件，行星盘将会蒸发，既有的行星将获得能量并被弹射出去。”
宇宙“爆米花”
分布在我们银河系中的2000~4000亿颗恒星，究其根本，均起源于早已爆发毁灭的远古恒星留下的原始材料——尘埃和气体云以及其中丰富的化学元素。当这些云团在重力作用下自然塌缩，恒星便可能形成。在这些大批量形成的恒星中，那些具有基本相同或相似化学成分的恒星一般而言倾向于形成于同一时期的同一片云团区域。皮切多说：“这就像是爆米花。你加热良久，然后听见‘呯！呯！呯！’的声音，恒星诞生了！”
为了寻找太阳当年的孪生兄弟姐妹，天文学家们使用光谱分析法，对恒星发出的光进行分析，这样可以了解其年龄和化学成分，并将此数据与太阳的情况进行对比。到目前为止，天文学家们在相对接近太阳的周围空间只找到了两颗可能的候选恒星——天文学家们在所有可能的候选恒星数据库中进行检索，最终在距离太阳325光年的距离内锁定两颗符合条件的恒星。
根据数据库检索结果，距离最近，并且包含类太阳恒星的星团是M67。
不过这一星团距离似乎显得太过遥远，并且其年龄也相对年轻了些。但一开始天文学家们并未将此视作一个非常严重的问题。因此皮切多和她的同事们开展了一项历时一年的3D计算机模拟实验，以期获得新的证据来证明太阳起源于这一星团的结论。
排除原有星团理论
此项模拟结果给出了详细的银河系模型，其旋臂结构甚至银晕和神秘的暗物质结构。在模拟中小组还考虑了M67和太阳本身所显示出了上下震荡运动——这是所有围绕银心运行的天体都显示出的运动形式，其原因是由于和周遭其它天体之间存在的相互引力作用。研究小组的目标清晰：那就是重现过去45亿年间太阳走过的历程，重现当年M67和太阳之间的相互作用。
皮切多说：“我们以为自己可以观察到M67和太阳存在于同一位置的时刻，但是我们并未观察到这样的现象。”关键的一点在于：太阳目前正以大约每小时10.8万公里的速度远离M67星团。皮切多和她的小组进行的模拟结果显示，在恰当的时间，在恰当的地点，太阳曾经被M67弹射的几率是非常非常不可能的。如果要达成这样一次弹射，太阳的运动速度应当达到每小时20.9万公里，这将难以确保太阳系的安然无恙。
皮切多说：“在这一速度值下，如果行星没有被弹射出去，至少它们的轨道将会受到严重扰动而无法保持近圆形。而轨道的近圆形正是地球成为宜居行星的条件之一，也是为什么我们能够生存与此的条件之一。”如果地球的轨道偏心率比现在大得多，也就是说变得更加“扁”的话，当地球接近近日点时温度就会太高，而当接近远日点时温度又会太低，从而无法确保生命的生存。
天体物理学家侏里奥·纳瓦罗(Julio Navarro)来自加拿大维多利亚大学，他本人并未参与此项研究，他评价说“这项研究让我们对M67作为太阳起源地的理论产生怀疑”。与此同时，尽管纳瓦罗认为确实需要进行更多的模拟实验来获得确凿的数据，但是他同时也指出这项最新的工作对于现有理论体系已经显示了巨大的杀伤力。
只要对太阳和M67星团的运动情况进行详细调查就能得到重要结果，因为一般而言，恒星被从星团中弹射出去以后将一直保持其最初的运动状态，和将它弹射出去的星团的运动状态保持一致。纳瓦罗指出：“M67的垂向运动比太阳要大5倍。这是一个严重的问题，M67的运动显然太过激烈了。”他说：“这样的情况下，你很难让人相信太阳怎么可能起源于这样一个星团之中。”
搜寻更多类太阳恒星
随着M67作为太阳最初起源地的理论被扫进垃圾堆，现在天文学家们还剩下几种不同的方案可供选择。其中一种理论认为太阳当年诞生的星群后来已经完全扩散消失而无迹可寻了。另一种理论则认为太阳起源于更加靠近银河系中心的位置，只是后来才向外侧迁移的，因为在更靠近银心的位置似乎存在较多的类太阳恒星。
然而，要想判定任何一种理论假说的真伪，天文学家们仍需要更多更详细的恒星星表和化学组分信息。瑞典乌普萨拉大学恒星物理学家本哥特·古斯塔森(Bengt Gustafsson)说：“你可以开始进行系统性的搜寻工作，找出太阳当年的孪生兄妹。一旦你真的找到了它们，你或许就可以确定它们的起源。”
目前人类最详细最全面的星表是上世纪90年代由欧空局(ESA)发射的“伊巴谷”卫星获取的，包括恒星的位置以及化学组成等信息。欧空局正准备在明年发射一颗更加先进的测量卫星“盖亚”(Gaia)，它将记录并编制一份包含数十亿颗恒星信息的迄今最全面的星表，其中约4000万颗恒星位于距离地球1000光年的范围之内，这一距离足够靠近，天文学家们将有能力测量出它们的化学组成信息。
加拿大维多利亚大学的纳瓦罗说：“不幸的是，我们至少还需要等上5年才能获得盖亚卫星的星表数据。但是从原则上来说，我们应当去努力搜寻更多的类太阳恒星，并在此过程中逐渐逼近我们所追寻问题的答案。”(晨风)
[新浪网 2012-01-29]