点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:宇宙开发商在太阳城区外“建房”
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

来源:光明网2020-12-23 14:06

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  太阳:既不平凡也不简单

  对于人类来说,太阳无疑是宇宙中最重要的天体。没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象。太阳给人们以光明和温暖,为地球生命提供了各种形式的能源。在宇宙的舞台上,太阳是一颗个头中等、亮度一般、且在银河系的千亿恒星中不算突出但却又不平凡的恒星,银河系中有许许多多类太阳恒星。

  正是因为太阳的普适性与重要性,让天文学家千百年来对太阳及太阳附近的研究情有独钟,科学家通过太阳的方方面面来探索恒星的各种理论。

  太阳作为太阳系内唯一的恒星,直径相当于地球的109倍,质量大约是地球的333,000倍(2×1030千克),其结构从内到外大致是核反应区、辐射区、对流区、光球层、色球层、日冕层。目前太阳正值壮年,下图表示的是太阳一生的演化轨迹。

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

图1:太阳(类太阳)一生演化示意图(图源:维基百科)

  此外,太阳作为银河系盘上的一颗G型主序恒星,距离银河系中心大致2.7万光年。太阳附近的结构丰富多彩,让一代代科学家心弛神往,下图展示的就是太阳附近美不胜收的星云与各种各样的天体,从图中我们可以看到,区区0.16万光年范围内的结构分布令人叹为观止。

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

图2:太阳附近1600光年范围内丰富多彩的结构(图源:维基百科)

  太阳附近的“屋脊”

  随着天文仪器的发展和科学的进步,天文学家对于太阳邻近区域的研究视野逐步拓宽,“远一点再远一点,多一些再多一些”是天文学家探索太阳附近一直以来的追求。

  在距离太阳大致1万光年的区域,我们会发现更多显著而有趣的结构特征,它们对于人类理解太阳邻域乃至整个银河的历史都有着不可替代的作用。

  2018年,欧洲空间局天体测量卫星盖亚正式发布数据后,西班牙巴塞罗那大学的女天文学家安东娅·特丽萨揭示出了太阳附近一些恒星的速度和密度在空间分布中呈现出“蜗牛壳”形状的特征和类似“屋脊”形状的结构,这些结构再次告诉我们银河系不是完全处于平衡状态的,而是不安分的。

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

图3: 左图为斜线状的银河“屋脊”特征,右图为螺旋状的银河“蜗牛”结构(图源:Antoja et al. (2018))

  目前国际天文学家对于“蜗牛状”结构的讨论相对较多,但对于“屋脊”的研究相对较少。什么是“屋脊”结构呢?恒星的速度或密度在空间中的分布清晰地呈现出很多斜线结构。如同我们人类所住的房屋脊梁一般,因此被称为“屋脊”结构(如图3、图5)。

  近几年,在太阳附近我们发现了这种“屋脊结构”,这就如同我们一直在太阳系城区的郊外勘探,发现那里的恒星一点也不安分一点也不孤寂,还抓拍到了恒星们生动活泼的一面,时而围成“蜗牛壳状”的队形载歌载舞,时而搭起“屋脊”一样的轮廓翩翩起舞……

  这些新颖而独特的舞姿结构对于进一步正确地认识太阳附近乃至整个银河系的特点和演化历程是非常重要的新线索。

  除了欣赏这些恒星们美轮美奂的舞姿队形,天文学家更想了解到底是“谁”编排了这样的新舞蹈?“屋脊”结构作为一种新兴编排队形,天文学家为找到其背后的“指挥家”兵分多路,全力以赴。在探索浩瀚星空的道路上我们的科学家都成了“福尔摩斯”。

  2019年,澳大利亚天文学家乔斯·霍索恩的团队从理论上对“屋脊”起源进行了新的诠释。一方面,他们的理论认为如果是银河系的旋臂混合作用“编排”了“屋脊”结构,这种情况下我们会探测到不同类型的“屋脊”信号。另一方面,他们认为如果引起“屋脊”结构的因素和引起太阳垂直方向的恒星非对称特征的因素是统一的,那么银河系的人马座星流则是必不可少的“贡献者”。

  但是这些丰富的理论依然缺乏多维度数据的精细检测与生动刻画,大样本恒星的多维度精确物理参数才能显著地帮助我们对于这类科学问题进行实质性的探究进而推动认知。

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

图4:旋涡状的银河系及围绕它的人马座星流,右下角为银河系旋臂示意图(图源:维基百科)

  LAMOST眼中的“屋脊”

  “你正好需要,而我刚好拥有”,这大概是世间最美的情话。

  由国家天文台运行的国家重大科技基础设施LAMOST望远镜可以提供迄今为止数量最多的恒星光谱数据和较为精确的速度信息、化学信息、年龄信息等等。如此丰富的资源为天文学家在多维度下细致刻画太阳附近的“屋脊”信号提供了非常难得的机遇,也为检验“屋脊”相关的天体物理学理论预言带来了契机。

  近期,由LAMOST特聘青年研究员王海峰主导的国际研究团队,利用LAMOST海量数据中不同类型的恒星,第一次在相空间中发现了两种类型的“屋脊”结构且伴随着三维不对称的速度信息,这份观测证据明显暗示着目前所看到的“屋脊”信号很可能来源于不同的天体物理学过程。

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

图5:左图是天文学家眼中太阳附近的“屋脊”图像,右图是我们生活中的屋脊图案(图源:Wang et al. (2020))

  与此同时,该团队按照恒星的位置,将LAMOST数据分成两组,一组是太阳南边的恒星,一组是太阳北侧的恒星,经研究发现南北两边的“屋脊”分布呈现对称特征。

  众所周知,恒星的化学DNA鉴定是对恒星和星系进行考古的有效手段,他们通过分析这些恒星的化学DNA成分,在大量恒星的金属丰度和化学丰度分布上也探测到了“屋脊”信号。

  最后,为了追溯该结构的历史演化脉络,在人类可探测到的范围内,他们还揭示出该结构的“存活时间”很可能是横跨了整个宇宙时间的,也就是说“屋脊”结构可能从很年轻就开始受到了扰动影响,从此它就一直不安分地生存在宇宙空间中,等待人类将其发现。

  尽管该国际团队正在进行更多的深入剖析,但是基于目前他们探测到的两种类型的“屋脊”结构以及丰富的化学运动学信息,他们认为编排“屋脊”结构的“幕后操作者”最有可能是银河系中的旋臂和人马座星流等扰动对象,它们的共同参与才绘制出了如今望远镜拍摄到的丰富多彩又此起彼伏的银盘图像。

  巧合的是,这一发现与此前王海峰等人提出的银盘起源探索计划(MWDPSG)的主要观点不谋而合,并且促进了我们对于未来更多的相关天体物理问题与理论的认识。

宇宙开发商在太阳城区外“建房”

图6:LAMOST望远镜和欧洲空间局的Gaia卫星(图源:LAMOST运行和发展中心)

  珠联璧合

  LAMOST已经发布了8年巡天的千万光谱数据集,为天文学家提供了较为准确的恒星化学丰度、年龄以及较远处的恒星视向速度、距离等丰富信息。而欧空局盖亚卫星(Gaia)的第三批数据也已经来临,Gaia可以为天文学家提供史无前例的高精度切向速度等参数信息。

  LAMOST与Gaia的强强联手,将使得天文学家迎来重塑银河系历史真相的黄金时期,期待更多天文学家把握机遇,描绘出银河系最真实壮观的画卷。

  作者简介:王海峰,现为云南大学博士后和中国科学院LAMOST特聘青年研究员。研究领域为银河系化学动力学起源、时域恒星演化、天文大数据等等。李双:中国科学院国家天文台工程师,LAMOST运行和发展中心宣传主管。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 海南商业航天发射场 双工位合练备首发

  • 守护毛泽东旧居的藏族汉子

独家策划

推荐阅读
大位移井技术是有效开发动用海上边际油田储量的利器,采用大位移井技术可节省40%左右的投资费用,这使得一些油田重新具备了开采的价值,该技术可扩增南海东部边际油田储量超5000万吨。
2024-07-01 09:40
先后生长测量了1000多个样品、一步步提高样品质量,2012年底,薛其坤团队终于成功在实验中观测到量子反常霍尔效应。
2024-07-01 09:39
清晨,太阳从海平面上缓缓升起,一艘蓝白相间的船舶热闹了起来。一个重达2.5吨的ROV(无人揽控潜水器)基础平台从艉甲板被缓缓吊起、布放入水,展开测试工作。
2024-06-30 04:10
6月30日,举世瞩目的粤港澳大湾区超级工程深中通道,正式通车试运营。深圳至中山的车程从此前的约2小时缩短至30分钟。
2024-07-01 06:10
7年前,我脱下博士服,穿上蓝色工装,成为新松公司一名研发人员。这些年,怀着“让新松工业机器人技术水平赶超国外,实现国产机器人核心控制器自研自产”的目标,我全力以赴攻克工业机器人控制器创新研发高地,助力新松工业机器人在国际市场的角逐中,擦亮“中国‘智’造”的牌匾。
2024-07-01 06:20
建设科技强国,向什么要动力?改革,唯有改革!党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央对科技体制改革作出一系列重要战略部署,指引和推动科技体制改革持续深化。
2024-07-01 06:05
在一项新研究中,美国俄亥俄州立大学神经科学家培育出一种特殊类型的人类白血细胞,能促进神经纤维再生。他们的最终目标是开发出利用这些特殊细胞的治疗方法,逆转视神经、大脑和脊髓损伤,恢复患者失去的神经功能。
2024-06-28 10:47
本报记者 余晓葵摄/光明图片  6月25日,与会嘉宾在交流讨论。 世界经济论坛公布的最新一批全球153座“灯塔工厂”中,有62家是中国企业,其中不乏光伏、新能源汽车等高科技企业。
2024-06-28 10:25
记者陈海波、通讯员王玉琢从中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)获悉,国际计量局(BIPM)官网日前发布北斗授时监测结果,标志着基于北斗的授时服务获国际认可,可以为全球提供精准可信的标准时间服务。 作为BIPM指定的国内唯一一家北斗授时监测机构,中国计量院是此次北斗授时监测数据的主要来源之一。
2024-06-28 10:23
育秧、移栽是人们常见的水稻栽培方式,而将稻种直接播入大田进行水稻直播,是近年来一种轻简化的栽培方式,但也存在出苗率较低的问题。 研究表明,水稻中胚轴伸长对幼苗破土出苗具有关键作用,是提供其迅速破土的主要动力。
2024-06-28 10:19
在24日召开的全国科技大会、国家科学技术奖励大会和中国科学院第二十一次院士大会、中国工程院第十七次院士大会上,习近平总书记强调,要深入践行构建人类命运共同体理念,推动科技开放合作。
2024-06-28 10:14
Open-ST平台为研究提供了前所未有的精度。
2024-06-27 10:33
25日至26日,以“空间智能 新质引擎”为主题的2024空间智能软件技术大会在北京举行。
2024-06-27 10:31
26日,全球首列用于商业化运营的碳纤维地铁列车“CETROVO 1.0 碳星快轨”,在青岛正式发布。
2024-06-27 10:30
如何统筹产业发展与生态保护,贵安新区数据中心集群积极探索,走出一条绿色节能低碳之路。
2024-06-27 10:29
OpenAI当天发表声明说,原计划6月底向ChatGPT付费用户小范围开放语音助手功能,但现在认定仍需一个月才能“达到发布门槛”。
2024-06-27 10:25
加载更多