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星海微萤(文摘版)

为天文研究工作者、天文爱好者和大众提供有用的信息

 
 
 

日志

 
 

大尺度宇宙(2016 年)  

2016-02-07 18:26:25|  分类: 大尺度宇宙 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2015年世界科技发展回顾(基础研究)(节选)(2016 1 2 日科技日报)

2015年世界十大科技进展其他候选新闻条目(节选)(2016 1 20 日中国科学报)

宇宙空间“老板”最大(2016 3 10 日中国科学报)

测量显示宇宙膨胀快于预期(2016 4 13 日中国科学报)

大自然的玩笑还是新线索?(2016 6 28 日中国科学报)

“瞳”看了英仙座星系团“最后一眼”(2016 7 7 日科技日报)

日一观测卫星毁坏前瞥见英仙座星系团(2016 7 7 日中国科学报)

迄今最大宇宙3D图“出炉”(2016 7 18 日科技日报)

自然要览:英仙座星系团内气体的安静流动2016 7 18 日中国科学报)

哈勃望远镜窥探深空星系(2016 7 27 日中国科学报)

宇宙最大单一天体起源确认(2016 9 23 日科技日报)

宇宙中星系数量或达两万亿,科学家解开天黑的谜团(2016 10 15 日参考消息)

宇宙可能包含至少2万亿个星系(2016 10 18 日科技日报)

宇宙或包含2万亿个星系(2016 10 18 日中国科学报)

最炫科学照·10月:南方微光(2016 11 10 日中国科学报)

隐藏星系团拖拽银河系(2016 11 24 日中国科学报)

2016,给你好看(节选)2016 12 20 日中国科学报)

宇宙可见部分最大调查结果面世2016 12 21 日科技日报)

2016年,科学界前行了多少?(节选)(2016 12 23 日上海科技报)

银河系附近发现巨大超星系团(2016 12 26 日科技日报)

 

 

 


科技日报 2016 1 2

2015年世界科技发展回顾(基础研究)(节选)

科技日报国际部

 

加拿大

投巨资参与世界最大天文望远镜建设,开发描绘宇宙三维图像新工具。

冯卫东(本报驻加拿大记者) 9月,不列颠哥伦比亚大学研究人员利用神秘的能量爆发(亦称快速射电爆发),提出了计算宇宙间距离的新有效途径。该方法允许研究人员定位遥远星系并描绘出宇宙的三维图像,新工具还可描绘宇宙中物质的分布,并有助了解宇宙进化过程。

 


中国科学报 2016 1 20

2015年世界十大科技进展其他候选新闻条目(节选)

迄今最全宇宙邻域3D地图绘成

加拿大滑铁卢大学和法国国家科研中心巴黎天体物理学研究所的天体物理学家,共同绘制出以银河系为中心的宇宙邻域3D地图,跨度近20亿光年。这是迄今描绘银河系周围宇宙状况的最完整图景,借此可观察星系移动差异以确定物质和暗物质的分布情况。相关研究成果公布在英国《皇家天文学会月刊》的同行评审在线期刊上。这个超星系团的球形地图将促使科学家对于物质如何在宇宙中分布、暗物质的存在和分布情况等这些物理学中最大的谜团有更深入的了解。加拿大滑铁卢大学教授迈克·哈德森指出,要更好地了解暗物质,则需要了解星系的形成及其所处的结构,如星系团、超星系团和其间的空隙。

 

 


中国科学报 2016 3 10

宇宙空间“老板”最大

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

宇宙是由巨大的星系围绕空无一物的空间构成的网络。

图片来源:Volker Springel

 

一项最新发现再次提示人们宇宙的广袤无垠。这个新发现的遥远超星系团直径可达10亿光年,可能是至今为止在宇宙中发现的最大结构。

像银河系一样的单个星系通过引力作用被“捆绑”在一起,它们构成的星系团簇就形成了超星系团。超星系团反过来可以进一步连接在一起,形成叫作“长城”的星系长阵。从最大尺度来讲,宇宙就像一张由巨大星系围绕着空无一物的空间构成的网,而那些星系长城就是最粗的网线。

在附近的宇宙空间,人们都知道“斯隆长城”的存在,2014年科学家发现银河系是拉尼亚凯亚超星系团的一部分,这两者规模都很庞大。但新发现的“老板长城”质量可能相当于银河系的1万倍,比斯隆长城和拉尼亚凯亚超星系团均大2/3

加那利群岛西班牙天体物理学研究所Heidi Lietzen团队在寻找45亿~64亿光年之外的超星系团时发现了它。在那片广阔的宇宙空间中,这个密度极大的巨大系统脱颖而出。

“它比同类的天体结构体积不止大一点。”Lietzen说,“老板长城”包含现在能观测到的830个星系,可能还有一些星系因为距离过于遥远难以被望远镜观测到。

和其他星系长城一样,这个新发现天体系统的定义也存在主观性。“我完全不知道他们为什么要把这些特征加在一起,称其为一个结构。”加州大学圣迭戈分校的Allison Coil说,“很明显这个结构中并不存在斯隆长城中存在的扭结和弯曲。”

但是夏威夷大学拉尼亚凯亚超星系团发现者Brent Tully则表示,决定哪些天体组成一个系统取决于个人的定义。超星系群也会竞争“已知最大天体”的桂冠。由于星系彼此之间缺乏将其连接在一起的物理机制,很多天文学家并不确定天体是否真的存在关联,因此,他们倾向于寻找坐落在宇宙网上的星系之间的巨大关联。从这一角度来说,新发现的“老板长城”位居第一宝座。(鲁捷)

 

 


中国科学报 2016 4 13

测量显示宇宙膨胀快于预期

有可能改写宇宙论法则

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

来自星系M101的数据让科学家得以测量宇宙膨胀的速度。

图片来源:NASA/CXC/SAO

 

本报讯 目前对于宇宙膨胀速度进行的最精确测量得到了一个同宇宙大爆炸后的辐射测量值不相符的结果。如果这一发现得到独立技术的证实,有关宇宙论的法则或许将不得不改写。

这一发现甚至可能意味着暗能量—— 一种被认为对观测到的宇宙膨胀加速负有责任的未知能量——的强度自宇宙形成之初便一直在增长。

主持这项最新研究的美国马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学天体物理学家Adam Riess表示:“我认为在标准宇宙论模型中有一些是我们尚未搞清的。”Riess曾于1998年发现了暗能量。

并未参与该项研究的加利福尼亚大学尔湾分校宇宙学家Kevork Abazajian认为,这项研究成果“具有改变宇宙论的潜力”。

在公认的宇宙论模型中,宇宙的进化主要通过暗物质与暗能量之间的竞争作用。暗物质的引力倾向于减缓宇宙膨胀,而暗能量则在相反的方向推动并使宇宙加速膨胀。由Riess和其他科学家进行的早期观测认为,暗能量的强度在宇宙的整个历史中都是恒定的。

许多科学家认为暗物质和暗能量的相对贡献来自于宇宙大爆炸后遗留的辐射,被称为宇宙微波背景辐射。对于它的最详尽研究是由欧洲空间局的普朗克天文台于近几年完成的,其从本质上看是年轻宇宙在约40万年时的一幅肖像。基于普朗克天文台的测量,宇宙学家得以预测年轻宇宙将如何进化,包括在历史的任意时间节点上膨胀得有多快。

多年来,这些预测同针对当前宇宙膨胀速度的直接测量结果(被称为哈勃常数)都不一致。然而迄今为止,这一常数的误差范围大到足以忽略这种不一致。

通过观测附近星系以多快的速度远离银河系,利用被称为“标准烛光”的已知恒星固有亮度,科学家计算出了哈勃常数。

在这项最新研究中,Riess的团队利用哈勃空间望远镜数百小时的观测时间研究了来自18个星系的两种标准烛光。Riess说:“我们在这方面非常成功。”

研究人员的论文报告指出,他们测量的常数的不确定性为2.4%,低于之前3.3%的最好结果。Riess表示,他们发现宇宙膨胀速度大约比基于普朗克数据的预测值快了8%

研究人员已向一份刊物递交了这一论文,并于46日将其发表在arXiv在线知识库中。

Riess说,如果新测量的哈勃常数和由普朗克团队早期测量的结果都是准确的,那么标准模型就需要进行一些修改。一种可能性是构成暗物质的基本粒子具有不同于当前理论的属性,这将影响早期宇宙的进化。另一种选择是暗能量并非亘古不变的,而是在最近的时期变得越来越强。

法国巴黎天体物理学研究所普朗克研究人员Francois Bouchet表示,他怀疑问题出在他的研究团队的测量结果,但无论结果是什么,新的发现都“令人兴奋”。

2001年主持对哈勃常数第一次精密测量的伊利诺伊州芝加哥大学天文学家Wendy Freedman认为,另一种可能性是标准烛光自身在精密测量时就是不可靠的。Freedman与她的团队正在研究基于一种不同类型恒星的替代方法。

        宇宙大爆炸理论认为宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。作为现代宇宙学中最有影响的一种学说,它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。(赵熙熙)

 

中国科学报 2016 6 28

大自然的玩笑还是新线索?

来自哈勃空间望远镜的最新观测结果显示,现在宇宙的膨胀速度比宇宙学的标准模型预言快了约9%。此项发现使得天文学家纷纷猜测这是——

本报记者 王佳雯

近日,美国天文学家公布了一项来自哈勃空间望远镜的最新观测。该结果显示,现在宇宙的膨胀速度比宇宙学的标准模型预言快了约9%。如果相信这一观测结果,就意味着人们所熟悉的标准宇宙学和谐模型(LCDM)可能存在瑕疵。

这让研究人员不免略感疑惑:难道这一发现是大自然和人类开的一次不大不小的玩笑?抑或其背后隐藏着重大科学发现的线索?

矛盾点何在?

在中科院国家天文台研究员赵公博看来,上述研究引起宇宙学界广泛关注,主要原因是在LCDM模型框架内其结果与宇宙微波背景辐射以及重子声波振荡测量并不一致。

“宇宙膨胀速度在宇宙学研究中一直都是热点,并在很长一段时间内都有分歧。不过,这一分歧是逐渐减小的。”中科院国家天文台研究员陈学雷告诉《中国科学报》记者。

据了解,基于LCDM的理论框架,欧洲空间局普朗克卫星实验通过对宇宙微波背景辐射的精确观测,给出当今宇宙膨胀速度为66.53±0.62千米//百万秒差距(km/s/Mpc)。然而,最新测量的宇宙膨胀速度为73.24±1.74km/s/Mpc,比通常认为的速度快了9%

陈学雷介绍说,事实上,9%的分歧差得并不算多。那么,这一研究为何还是引起了相关领域科学家的普遍关注?

“差多少要与误差比才有价值。”陈学雷解释称,虽然9%差得不多,但该测量误差为2.4%,比9%小很多,这从统计学上而言是显著的。这也说明两个数值之间的确存在出入,而科学往往从这些小的出入中发现新问题。

可信度多高?

测量数值与预言数值出现了偏差,问题究竟出在哪儿?这才是科学家真正关心的问题。依据陈学雷的判断,造成偏差有两种可能性:观测的系统误差和理论上被科学家忽略的因素。“从我们的角度而言,更感兴趣的是后一种可能。”陈学雷称。

不过,对于该测量数据的置信度,也有科学家持较为谨慎的态度。中国科学技术大学天文系教授蔡一夫告诉记者,“现在的结果只有3σ99.7%)的置信度,是很低的。通常,实验上5σ99.9999%)的置信度才会被认为是证据。因此,目前只能认为是一个超出标准模型的疑似迹象”。

但他补充称,宇宙加速膨胀在1998年被超新星观测发现时,第一组实验的置信度也只有3σ,而第二个超新星实验组抱着检验之前结果的目的开展实验观测后,得到了超出5σ的置信度。因此,蔡一夫认为,科学突破虽然艰难,但对科学发现的意外结果还是应当保持开放的态度。

采访中,专家均对该结果为天文学后续研究带来的可能影响表示关注。赵公博告诉记者,这一研究结果意味着目前标准宇宙学模型很可能需要扩展,暗能量可能不是广泛认为的真空能。

“如果这一结果正确,很多科学家都要凌乱了。”蔡一夫告诉记者,在天文学研究的历史上,科学家对于宇宙理论的理解经历了多次消化、更新、再消化的过程。

1998年之前,科学家觉得对宇宙理论已经理解得不错了,后来发现了宇宙加速膨胀,之后花了近20年的时间才对加速膨胀有了一定的理解。而此次观测表明,宇宙很可能是超加速膨胀。”蔡一夫表示,要解释宇宙的超加速膨胀,可能需要修改宇宙尺度的引力理论或对现有的宇宙学模型进行更新,对宇宙的认知也将发生一系列变化。

重大发现线索?

利用该研究方法获得的宇宙膨胀速度相较于通过宇宙微波背景辐射测出的数值高一些,对科学家而言也并非今天才发现的现象。然而,问题在于,“新发表的结果,实际上充分检查了各种可能存在的问题,发现差别并没有缩小,反而可能增大了。”陈学雷说,这就需要科学家去考虑是否在理论上存在一些以往被忽视的因素。

“比如,是不是拟合宇宙微波背景辐射的模型不准确。也有人猜想,银河系所处区域可能正好是宇宙当中密度偏低的地方,这个地方是不是膨胀速度比别的地方快一些。”陈学雷表示。

这意味着未来从事观测的研究人员需要尽可能地反复检验数据。然而,能否实验上最终确认这一观测结果也将是一个漫长的过程。

在宇宙学研究的历史上,有很多次由于观测结果不吻合所产生的矛盾,引导科学家通过引入新模型、考虑新可能性等办法予以解决,从而带来了一系列重大的科学发现。“比如,暗能量就是在观测中这样发现的。”陈学雷说,此次研究是否会带来新的重大科学发现还有待进一步研究,但“这很可能是大自然提示我们的新线索”。

 

 


科技日报 2016 7 7

“瞳”看了英仙座星系团“最后一眼”

气体运动十分平静 精彩细节有待探索

科技日报北京76日电 (记者张梦然)英国《自然》杂志6日发表的一篇天文学论文表示,日本的X光观测卫星“瞳”,在毁灭之前曾对英仙座中的星系团进行了测量,结果表明,这些星系团中的气体很平静。这是人类对星系团中气体运动的重要“第一瞥”。

通常由重力束缚在一起的几万个星系被称为星系团,它们是宇宙中被引力所束缚的最大体积物体,对其研究可以增进对于宇宙学参数和天体物理过程的了解。这些星系团中通常含有热气团(温度在107108开尔文),同时还会发出X射线辐射。然而,人类对这些热气团的运动模式所知甚少。

而“瞳”卫星是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)与美国共同研制的X射线天文卫星,有能力发现高温高能天体释放的X射线。这颗卫星在今年二月发射,在三月份时失去了和地面的联系,后证实已经摧毁了。

不过,英国剑桥大学安德鲁·法宾和他的研究团队使用来自“瞳”卫星此前发回的数据,报告了英仙座星系团核心西北区的X射线观测结果。数据显示,英仙座星系团核心的气体出人意料的平静,距离中央核心3060千秒差距处的速度色散(气体速度变化的一项指标)在每秒154千米到每秒174千米之间。研究人员接下来还报告了在星系团核心的图像中,有一个每秒80千米到220千米的速度梯度。这些测量结果对于一个星系核心区域来说很重要,也说明其干扰压力较小。

在《自然》杂志同时发布的与该论文相关的一篇评论中,美国波士顿大学研究人员伊丽莎白·布兰顿称,“瞳”卫星对于英仙座的观测,给人类提供了一个对星系团中气体运动十分关键的“第一瞥”,但现阶段仍有更多精彩环境细节有待人们探索。

总编辑圈点

这是我们从一个昂贵而悲壮的故事中能获得的些许安慰。“瞳”一直被视为X射线天文学的未来,今年217日升空,仅过了5个星期便因软件程序错误而失控,最终分解成数片太空垃圾。原计划10年的观测只进行了三天,对英仙座气团的观测可能是仅有的重要成果,重新发射类似的探测器要到十年之后。“瞳”令人惋惜的遭遇,是艰难的宇宙探索的缩影,十数年准备就是为了能够看得远一些,走得远一些,为人类的知识和思想插上更自由的翅膀;而失败虽耽搁了时间,却不断激发探索的勇气。

 


中国科学报 2016 7 7

日一观测卫星毁坏前瞥见英仙座星系团

本报讯 日前发表在《自然》上的一篇论文称,日本的X光观测卫星“瞳”在毁坏之前对英仙座星系团的测量显示,这些星体团中的气体很平静。这颗卫星在今年2月发射,3月失联,后证实已解体。

通常由重力束缚在一起的几万个星系被称为星系团,它们是宇宙中体积最大的被引力束缚的天体,从而可以增进人们对于宇宙学参数和天体物理过程的了解。这些星系团中通常含有热气团(温度在107108开尔文),同时还会发出X射线辐射。然而,人们对于这些热气团的动力学所知甚少。

英国剑桥大学Andrew Fabian研究团队使用来自“瞳”卫星的数据,报告了英仙座星系团核心西北区的X射线观测结果。数据显示英仙座星系团核心的气体平静得出人意料,距离中央核心3060千秒差距处的速度色散(气体速度变化的一项指标)在154千米每秒到174千米每秒之间。研究者接下来还报告了在星系团核心的图像中,一个每秒80千米到220千米的速度梯度。这些测量结果对于一个星系核心区域来说意味着干扰压力较小。

“‘瞳’对于英仙座的观测给人们提供了星系团中气体运动的重要的第一瞥,但还有更多精彩的环境和细节有待探索。”美国波士顿大学Elizabeth Blanton写道(唐凤)

 


科技日报 2016 7 18

迄今最大宇宙3D图“出炉”

囊括120万个星系 有助揭开暗能量“神秘面纱”

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

迄今最大的宇宙3D图囊括了120万个星系

 

科技日报北京717日电 (记者刘霞)据英国《独立报》报道,英国科学家领导的一个国际科研团队近期绘制出了迄今最大的宇宙3D图像,囊括了120万个星系。研究人员表示,这一研究成果或有助于揭示暗能量这一宇宙迄今最大的未解之谜。

该研究团队负责人之一、英国圣安德鲁斯大学的瑞塔·特勒里欧博士说:“我们历时10年,对宇宙进行了迄今最大的一次调查,对四分之一天空中120万个星系的位置进行精确测量,绘制出了这幅地图,它涵盖的体积为65万亿立方光年。我们能借助这一地图,对暗能量这个驱使宇宙不断加速膨胀的力量进行深入研究,暗能量是迄今宇宙最大的谜团之一。我们将能够通过查看正在发生的变化,看见暗能量的‘一举一动’。”

据悉,数百位科学家利用重子振荡光谱巡天(Boss)项目提供的数据,绘制出了这幅地图。Boss项目据说能发现穿越宇宙的“压力波”。研究人员解释称,这些压力波可被理解成声波,它们会在宇宙留下重要而独特的印记,科学家们能在宇宙大爆炸后留下的余晖——宇宙微波背景辐射中发现这些波。

特勒里欧还说:“我们发现在大爆炸后40万年的宇宙微波背景内看到的这种波的印记,与70亿年到120亿年之后的星系簇之间存在显著关联。”

 


中国科学报 2016 7 18

自然要览:英仙座星系团内气体的安静流动

选自英国Nature 杂志2016 7 7 日出版

Hitomi合作项目”报告了对英仙座星系团(天空中最亮的发射X射线的星系团)的核心所做的X射线观测。这样的星系团一般由几十个到几千个被引力集中到一起的星系组成,是被既作为小规模宇宙学,又作为大规模天体物理过程的模型来研究的。他们的数据显示了一个相当安静的大气层,其中的气体速度非常慢,在距中心核 30~60千秒差距的距离处具有一个大约164千米/秒的 “视线速度弥散”。 (田天/编译 更多信息请访问www.naturechina.com/st


 

中国科学报 2016 7 27

哈勃望远镜窥探深空星系

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

本报讯 哈勃太空望远镜拍摄的这张最新“超深空”图像中蕴含了大量的星系,聚焦一小块天域进行的系列观察揭示了遥远宇宙的雄伟壮丽。

“哈勃”通过聚焦Abell星团S1063拍摄了这张照片,图像中居中的亮团质量相当于太阳的1亿万倍,包含了数百个星系。

该星团距离地球约40亿光年,其巨大的引力使“哈勃”甚至能窥探到宇宙的更深处,因为引力将其背后星系发出的光变形及放大。

比如,该星团周围类似于弧形的线就是其形成的变形效应。这是普通星系被“引力透镜”扭曲后的成像,形成了局部的爱因斯坦光环,即“引力透镜”在特殊条件下造成的幻象。

凝视天空更深的地方也能让天文学家一窥历史,因为光从遥远的天体到达地球需要花费很长时间。这幅图像中最遥远的星系来自于宇宙大爆炸后10亿年(鲁捷)

 

 


科技日报 2016 9 23

宇宙最大单一天体起源确认

超巨椭圆星系孕育了横跨30万光年的莱曼α斑点

科技日报北京922日电 (记者张梦然)据美国《大众科学》在线版22日消息称,欧洲研究人员发现一“滴”极其明亮的莱曼α斑点(LAB),并确认其形成于一个超巨椭圆星系。该莱曼α斑点横跨30万光年,是两个星系的家园,也是人类迄今已知的宇宙中最大天体之一。

莱曼α斑点是天文学上一种释放出莱曼α线的巨大且浓密的气体。莱曼α线的发射,是电子和电离的氢原子再结合时产生的。莱曼α斑点被认为可能是宇宙中已知最大的单一天体,有些这类气体结构可以在宇宙中跨越几十万光年的距离。

欧洲空间天文台研究人员最早于2015年观测到这个莱曼α斑点,并将其命名为莱曼α斑点-1LAB-1)。该庞然大物距离地球115亿光年,是两个星系的家园,其中一个星系正位于莱曼α斑点-1的中心,而这两个“造星工厂”的恒星形成速率是我们银河系的100多倍。

此次能够发现这一奇特的天文结构是凭借了斑点的“发光”,但研究人员同时注意到了光的偏振,最终判断我们从地球看到的发光,实际上是莱曼α斑点-1中心的星系发出的光,而非斑点本身的发光。

研究人员将该发现称为“令人兴奋的机会”,在此前长达15年时间里,学界对莱曼α斑点起源和扩展的看法颇有争端,但随着新的观察手段和尖端模拟科技的结合,这些争议可以告一段落了:从莱曼α斑点-1来看,它的形成正是源于一个超巨椭圆星系,这是射电星系的一种,也是宇宙中最大的恒星系统。

研究相关报告将发表在《天体物理学杂志》上。

总编辑圈点

宇宙中的大尺度结构并不容易被参详。它们盘踞一方,遥不可及,要经过多少扭曲的光线、重力的切变,才让我们略窥一斑。115亿光年外的这点微光,如同迷雾蒙蒙夜晚的一盏路灯,指引天文学家们发现了这个硕大到难以想象的天体,而这次对它形成过程的理解,则被戏称为——大斑点理论。


 

参考消息 2016 10 15

宇宙中星系数量或达两万亿,科学家解开天黑的谜团

法新社巴黎1013日电天文学家13日发布的消息说,宇宙中存在两万亿个星系,是之前所认为的20倍之多。

这一出人意料的发现基于哈勃远镜在20年里收集的图像进行的3D处理,研究结果刊登在美国《天文学杂志》上。

科学家们一直对宇宙中到底存在多少星系感到困惑,但是就算天文学发展到目前阶段,获得准确的数字依然困难。

负责上述研究的英国诺丁汉大学的克里斯托·塞利切及其研究小组哈勃远镜拍摄的外太空图像转换成3D效果,以计算宇宙在不同历史时期的星系数量。

其分析的范围涉及超过130亿年以前,非常接近于被认为造就了宇宙大爆炸时代

利用新的数学模型,天文学家得以推算望远镜观测不到看不见的系,并取得了一个惊人的发现,即绝大多数星系因过于黯淡或遥远而无法被观测到。

英国《每日电讯报》网站1013日报道】题:科学家解开天黑的谜团

要回答为什么夜里天会黑这个问题,或许看起来简单得有些孩子气,可是这个谜团困扰了几代科学家。

如果宇宙是无限的,或者拥有数量庞大的恒星,那么当太阳落下后,天空为什么不能像在正午时一样明亮?想必如此之多的恒星应该能够用星光照亮夜空的每一个角落吧。

大多数科学家得出的结论是,如果宇宙在不断膨胀的话,现有的恒星数量——10万亿亿颗——还不足以让天空显得明亮。

但是英国诺丁汉大学的研究人员在长达15年里重新评估美国国家航空航天局(NASA)“哈勃”望远镜中的图像后,发现在可观测的宇宙范围内,恒星的数量其实要多得多。

事实上,夜空中的星系数量至少是之前所认为的10倍以上——约为两万亿个——这就意味着哪怕是在夜里,也完全有足够多的恒星照亮天空。

科学家的结论是,由于这些星系的距离太远,它们发出的星光被星系之间的尘埃和气体所吸收。他们还认为,宇宙的膨胀拉伸了光波,使得波长变长,让恒星发出的光变成比较难以被看见的红色光。

负责这项研究的诺丁汉大学天体物理学教授孔塞利切说:“宇宙中星系的数量是我们想要了解的一个基本数字,而令人震惊的是,宇宙中90% 以上的星系还没有得到研究。”

 


 

科技日报 2016 10 18

宇宙可能包含至少2万亿个星系

数量为此前认知的10倍多

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

哈勃望远镜拍摄的宇宙图像

 

科技日报北京1017日电 (记者刘霞)据美国《大众科学》网站近日报道,英国科学家称,借助哈勃太空望远镜提供的新数据,他们通过计算发现宇宙至少有2万亿个星系。以前科学家们估计只有1000亿—2000亿个星系,新结论为以前认知数量的十倍多,其中很多星系“块头小”、光线弱且距离我们非常遥远,以至于人们迄今都未曾发现它们的踪迹。

新研究合作者、诺丁汉大学天体物理学家克里斯托弗·孔塞利切在一份声明中说:“这真是令人难以置信,宇宙中超过90%的星系我们还未曾进行研究。”孔塞利切在接受《大众科学》采访时称,去年,他们设计出一个公式,用来解释星系根据大小的分布情况。他们认为,极大的星系非常罕见;“块头小”星系的数量庞大;而中等星系的数量居中。

孔塞利切团队是通过对能被哈勃太空望远镜看见的微弱星系数量进行分析的,他们确定可能存在着大量目前无法看见的星系,数量之多令人震惊。团队还估计,宇宙间星系的数量至少是以前认为的10倍多。

孔塞利切解释说,当宇宙还只是个10亿岁的“婴儿”时,这些星系可能簇拥在一起,紧密程度约为我们今天看到的10倍多,随着时间不断流逝,它们慢慢分开,而且,很多星系可能被更大的星系吞噬。我们现在能用太空望远镜看到的大部分都是大而明亮的星系,这些星系也很罕见。

据悉,詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2018年发射,它有望发现大量以前未被发现的星系,研究这些星系或许可以进一步厘清星系如何形成以及其演化过程。

 


 

中国科学报 2016 10 18

宇宙或包含2万亿个星系

是之前估计水平的10

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

哈勃空间望远镜观测的一块宇宙空间

图片来源:NASA/ESA

 

本报讯 根据20年来的第一次重要修订,天文学家认为,可观测的宇宙中大约包含2万亿个星系——这是之前估算水平的10倍。

了解宇宙星系的数量是天文学上的一个基本问题。自从上世纪90年代中期以来,天文学家一直认为宇宙中的星系数量大约为1200亿个。这一数字主要基于1996年进行的一项名为“哈勃深空”的研究——研究人员指挥美国宇航局(NASA)的哈勃空间望远镜瞄准一小片太空区域进行了长达10天的拍摄,从而通过长时间的曝光揭示极端昏暗的天体。

这一观测包含的星系可以达到37亿秒差距(120亿光年)之远,也就是说这些星系在宇宙大爆炸后不到20亿年便已存在。天文学家随后对这一狭窄区域中的星系数量进行了计算,进而又推算出整个宇宙的星系数量约为1200亿——前提是假设各个方向上的星系密度都是相似的。

然而,“哈勃深空”图像中并没有足够多的星系能够阐明整个宇宙中的物质密度分布情况。研究人员知道,那些缺失的物质必然是以星系的某种形式存在的,且因太过昏暗而无法被看见,例如气体和暗物质。

这项最新研究的联合作者、英国诺丁汉大学天体物理学家Christopher Conselice表示:“我们一直都知道星系的数量远远不止这些。但我们不知道到底有多少,因为我们无法对其进行成像。”

最近的深空研究使用了NASA2009年升级后的哈勃空间望远镜以及其他望远镜。Conselice及其同事把观测图像转换成三维图像,结合新的数学分析方法,从而使他们能够计算距离40亿秒差距(130亿光年)的可见星系。研究人员计算了与地球不同距离的给定质量的星系数量。随后他们外推了那些因太小和太昏暗而无法被望远镜识别的星系数量,最后计算得出可观测的宇宙应该包含约2万亿个星系。

研究人员发现,按照新的算法,宇宙中的星系数量大约是现在所能观测到的10倍左右,其中多数星系质量很小,跟银河系的卫星星系质量差不多。《天体物理学杂志》已经接受了研究人员的论文。

得克萨斯大学奥斯汀分校天文学家Steven Finkelstein认为,研究人员得出的数字并不令人吃惊,但它仍然是有用的数字。Finkelstein说:“我不知道之前有谁曾这样做过。”Conselice表示,理论学家预计的数字还要更高,他和同事如今正打算寻找其中的差异。

迄今为止,研究人员能够直接观测到的星系数量仅占2万亿个星系中的10%。换句话说,在今天的宇宙中,约有90%的星系由于太暗淡、太遥远而无法被现在的望远镜发现。然而Conselice指出,当哈勃空间望远镜的继任者——詹姆斯·韦伯空间望远镜在两年后升空后,这一状况将会发生改变。他强调,后者还能够观测更远的星系,从而有助于研究星系是如何形成的。

Conselice在一份声明中说:“宇宙中超过90%的星系尚未被研究,令人难以置信。当未来的望远镜发现这些星系时,谁能知道会发现什么有趣特性呢?”

研究人员指出,通过改进对星系形成的模拟,并对它们的演化进行更详细地评估,这项研究可能有助于完善对于星系的理解。

但是纽约州波及浦西市瓦萨学院天文学家Debra Elmegreen认为,目前看来,这些发现依然符合现有理论,即大多数星系开始时都很小,并在后来经历了一个激烈的合并期。

由于来自一个星系的光要经过很长时间才能到达地球,因此天文学家今天看到的画面只是某一时刻的一张快照,而其中的很多星——包括新估算中的星系——能已经不存在了。它们可能已经合并成为了更大的星系,因此当前的星系数量很可能不足2万亿个(赵熙熙)

 

 

 


中国科学报 2016 11 10

最炫科学照·10月:南方微光

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

 

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版)

这张合成照片展示了银河系和系外全天MWA测量(GLEAM)项目取得的成果。GLEAM计划观察到30万个星系。为进行这项研究,天文学家使用了澳大利亚的MWA射电望远镜。据悉,GLEAM勘测项目能以20个原始色彩呈现宇宙,而人类肉眼只能对比分析3种基础原色——红色、绿色和蓝色。(张章)

图片来源:GLEAM团队、John Goldsmith/《自然》

 


中国科学报 2016 11 24

隐藏星系团拖拽银河系

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

图片来源:kickers/iStockphoto

 

银河系与临近星系正在移动。天文学家推测,整个星系群中有超过50个星系正在被某种看不见的巨大天体的引力向一个方向拖拽。

现在,一个国际团队认为他们已经发现了其背后的操纵者:附近的一个超级星系团(由数百个星系构成的集群)。然而,因为气体、灰尘以及银河系中的恒星阻碍了视线,该超级星系团一直未被注意到。

此前关于本星系群移动的研究形成了一个推论,即某个事物潜伏在银河系之外。对帆船座星系的观察(银河系星盘经过的星座)还表明,该区域有一个密度高于正常值的星系群。 为此,该团队利用位于萨瑟兰的直径10米的南非大型望远镜和位于赛丁泉的直径3.5米的英澳望远镜对帆船座4500个星系的红移进行了测量,并在近日于《 皇家天文学会月报》中确定,在该方向大约8亿光年的地方有一个密度非常高的星系。

这意味着,我们的宇宙社区是另一个巨大结构的家园,它仅比夏普力超星系团远一点,此前该星系团被认为是本天域的庞然大物。

由于这个新命名的帆船超级星系团的引力,我们每秒钟在以50公里左右的速度向其移动。但并没有必要为此担心:按照这样的速度,将会花费5万亿年才能到达那里。(冯维维)

 


中国科学报 2016 12 20

2016,给你好看(节选)

从南天群星到细胞结构,年度佳图一网打尽

伴随着一年的政治动乱和震荡,科学领域也充满了惊喜。为了记录一些非凡的事件,摄影师们走遍了全世界,揭示了从微观尺度到宇宙层面的不同事物。近日,《自然》杂志就为读者梳理了2016年的那些精彩科学照片。

第一束闪光

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

这张对南部天空最大、最精确的无线电测量图像,是今年10月由高分辨率银河系和银河系外全天默奇森宽视野望远镜阵列(GLEAM)项目观测到的。银河在这张图中流淌,其中包含了30多万个星系。

图片来源:Natasha Hurley-Walker

(晋楠编译)

 


科技日报 2016 12 21

宇宙可见部分最大调查结果面世

囊括30亿个星体 有望带来新发现

大尺度宇宙(2016 年) - wangjj586 - 星海微萤(文摘版) 

Pan-STARRS1天文台

图片来自网络

 

科技日报北京1220日电 (记者刘霞)据物理学家组织网报道,国际“泛星计划(Pan-STARRS)”19日公布了宇宙可见部分迄今最大的数字调查结果,数据囊括了30亿个独立的对象,包括恒星、星系和其他天体。研究人员表示,它或许还能带来有关宇宙的新发现。

“泛星计划”全称为“全景巡天望远镜和快速反应系统”。在过去几年间,参与该计划的天文学家和宇宙学家使用位于夏威夷毛伊岛哈里亚基山山顶的1.8米望远镜,不断重复拍摄可见天空四分之三区域的图像,收集到的信息包含有2PB1拍字节约1015字节)的计算机数据,相当于维基百科内容的100多倍。

20105月,“泛星计划”天文台启动了可见光和近红外线的巡天数字调查任务,开始对天空进行快速的定期扫描,搜寻各种天体,包括可能会威胁地球的小行星。该项目科学理事会主席、英国贝尔法斯特女王大学的斯蒂芬·斯马特博士说:“在项目进行期间,我们发现了宇宙间最明亮的爆发,也发现了太阳系附近的小行星,希望科学团体能从新发布的数据中受益。”

“泛星计划”天文台台长肯·钱伯斯博士称:“从太阳系内的近地天体和柯伊伯带天体到恒星之间的孤独行星,‘泛星计划’新发现了很多;它还标示出了银河系灰尘的三维形式,发现了新的恒星流、早期宇宙正在爆发的恒星以及遥远的类星体。”

调查数据将分两批发布,19日公布的“静止天空”数据提供了望远镜在太空捕获对象的实时运动方位、亮度和颜色的平均值。2017年将发布第二套数据,包括“泛星计划”拍摄的天空特定区域的单个快照等。

“泛星计划”由夏威夷大学天文学研究所主导,该机构与美国太空望远镜科学研究所联合发布了这些数据。美国国家航空航天局和美国国家科学基金会对其提供了资助。

 


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