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盘点21世纪10年代重大天文学事件:首张黑洞照片发布、引力波被证实……

2020-01-06 16:47:23 来源:前瞻网

盘点21世纪10年代重大天文学事件:首张黑洞照片发布、引力波被证实……

(图片:NASA)

21世纪10年代正式结束了,这10年期间产生了哪些重大太空科学事件?

从TESS的突起,到冥王星的飞掠任务,再到卡西尼任务的戏剧性结束,过去10年产生了许多使人难以置信的科学事件。

2010年:见证了1场宇宙追逐和宇宙射线

深度撞击号宇宙飞船(Deep Impact spacecraft)无疑是2010年最成功的航天器,在观测过1颗彗星以后,它还对第2颗彗星进行了追踪。2005年,在深度撞击号对坦普尔1号(Tempel 1)彗星进行了造访以后,NASA意想到这艘航天器依然有足够的燃料去造访另外一颗彗星。因而在飞越了29亿英里(46亿千米)以后,它遇到了哈特利2号(Hartley 2)彗星。

令研究人员惊讶的是,这颗花生形状的彗星实际上非常活跃,它不断地从表面喷出含有氰化物的气体。这次额外的飞越任务使得“深度撞击”航天器成为第1个在1次任务中访问两颗彗星的航天器。

太阳活动周期为11年,而1个特别弱的周期在2010年结束。因而在2010年,太阳活动开始变得强烈,伴随出现1些非常强大的太阳耀斑,并延续到2011年。这些太阳耀斑和爆发可以产生使人眼花缭乱的极光。

科学家们不太肯定为何太阳仿佛偏离了它的典型强度模式,但他们怀疑这个现象类似于地球的厄尔尼诺现象。

2011年:两个任务成功个进入轨道

经过6年半的旅程以后,美国宇航局在2011年宣布信使号(Messenger)宇宙飞船已安全进入水星轨道。这项复杂的操作使得信使号成为第1颗绕水星轨道运行的人造卫星。信使号宇宙飞船在轨道上搜集了水星地质、组成和淡薄大气的数据。

除此以外,美国宇航局在2007年发射的拂晓号(Dawn)宇宙飞船也到达了火星和木星之间的小行星带,对小行星带最大的其中1颗岩石——灶神星(Vesta)进行视察。这颗小行星是拂晓号宇宙飞船的其中1个视察对象。

从拂晓号在2011年的1些初步视察数据中,科学家们了解到,这块巨大的太空岩石有着破碎的表面、山脉和深深的陨石坑。这次访问任务的整体目标是搜集灶神星的近全球可见和红外图象(near-global visible and infrared images),以便更多地了解小行星的结构和组成。

2012年:向旅行者1号告别

2012年,1977年发射的旅行者1号终究飞出了太阳的影响范围,进入了星际空间。在长达数10年的任务中,宇宙飞船发回了使人叹为观止的太阳系照片,包括它在1990年拍摄的著名“淡蓝点”照片。在超出了先驱者1号宇宙飞船以后,旅行者1号创下了人造物体在太空中飞行的最远距离。(即便在2019年,这艘宇宙飞船依然在继续向地球传递其宇宙之旅的数据。)

2013年:地面爆炸和发现

2013年11月28日(美国感恩节),艾森彗星经过太阳,并产生解体。科学家们原以为这颗彗星的巨大内核会发出耀眼的光芒,因此艾森彗星最初也被称为“世纪彗星”,但这颗彗星最后也只是逐步变暗消失。

这些观测结果证明了探测和预测彗星有多么困难。经过进1步视察以后,科学家们得出结论,彗星的核可能比最初估计的要小很多。但虽然如此,这颗彗星的缓慢飞行速度依然让科学家们能够在它消失之前对彗星行动进行更多研究和了解。

出乎意料的是,这1年也有另外1次解体事件。2013年2月,1颗56英尺(17米)宽的流星在俄罗斯车里雅宾斯克市上空930英里处爆炸。科学家表示,这次爆炸相当于47万吨TNT的爆炸,造成该地区数百人受伤,多栋建筑物受损。科学家们说,这次撞击多是自1908年以来最强烈的1次地面流星撞击了(在1908年,1个40米宽的天体在西伯利亚上空爆炸并夷平2137平方千米的森林)。

虽然这类撞击其实不是常常产生,但也不是特别罕见,科学家们对此也无能为力。相反,科学家们会继续致力于辨认和防卫可能会造成更大破坏的小行星撞击。

一样在2013年,科学家们在地球上发现了宇宙射线的证据。由于这些射线很难被探测到,科学家们转而观测这些射线留下的中微子,但中微子本身也是出了名的难以探测,由于它们几近从不与物资产生作用,不过在这次视察宇宙射线的时候,位于南极洲的冰立方天文台发现了中微子。

这些中微子以《芝麻街》(Sesame Street)中人物的名字“伯特”(Bert)和“厄尼”(Ernie)命名,虽然与1987年探测到的1个事件所产生的中微子能量相比,它们产生的能量比要大很多,但仍不足以为科学家提供射线起源的确切信息。天体物理学家得出结论,这些宇宙射线最可能的来源多是超新星、黑洞或伽马射线爆发。

2014年:成功着陆彗星和新全家福

2014年,欧洲航天局(ESA)对1颗彗星的表面进行了造访,这还是史上第1次,这艘名为“菲莱”(Philae)的航天器在着陆以后进行了简短的视察。这是1次具有挑战性的着陆任务,由于彗星是1个非常遥远的小目标,而菲莱着陆器为了着陆,不能不从较大的“罗塞塔”飞船上跳下来。

不幸的是,“菲莱”落在了彗星的阴影区域,没法使用太阳能电池板,在电量耗尽以后,着陆器很快进入休眠模式。但在此之前,“菲莱”探测到彗星具有冰冻表面和碳等有机份子。

一样在2014年,科学家们首次能够拍摄宇宙网络的图象。虽然星系仿佛是我们宇宙的中心,但与太空中的其他物资相比,它们实际上非常小。利用类星体发出的光作为手电筒,科学家们得以更好地视察这些宇宙尘埃卷须。

这1发现非常很吸引人,但它同时也为科学家们追踪暗物资的方式提供了1个更好的模型,由于人们相信暗物资反应了我们能够视察到的普通物资。

2015年:冥王星飞越任务

2015年,NASA的新视野号宇宙飞船成功飞越了这颗冰冷的矮行星。这是我们第1次近距离看到冥王星和它的卫星卡戎(Charon)。值得注意的是,科学家们发现冥王星表面有1颗可爱的心形图案,而且它和卡戎的地质活动可能比科学家们最初想象的还要更活跃。科学家们原以为会发现1个类似于月球表面的麻子表面,结果却发现了1个相对年轻的表面,这类平滑的表面使得科学家们相信,冥王星的地表可能最近被某种类似冰的东西重塑过。

2015年9月,科学家们证实,在土卫2上观测到的间歇泉就是土卫2地下存在全球海洋,而不是1个孤立湖泊的证据。在土卫2环绕土星轨道上探测到轻微抖动以后,科学家们肯定了这1点。这1发现,和卡西尼号之前在土卫2上发现的热液活动,使得土卫2成为未来生命搜索任务的主要候选天体。

2016年:有了史无前例的发现

2016年对物理学来讲是历史性的1年。科学家们首次发现了引力波存在的证据。引力波是爱因斯坦提出的理论,指的是物体碰撞时产生的时空褶皱,但之前从未人类被探测到。为了视察引力波,科学家们使用了1个叫做LIGO的大型激光干涉仪(激光干涉仪引力波观测台)和它在华盛顿和路易斯安那州的兄弟探测器。

2016年,科学家们探测到两组引力波,它们都是由数百万年前的黑洞碰撞引发的,随后1直在宇宙中回荡。这些发现在2017年取得了诺贝尔物理学奖。

在2016年的另外一个奇怪的发现中,哈勃太空望远镜在木卫2欧罗巴的南极发现了水蒸汽喷泉,高达125英里(200千米)。这样的间歇泉最早是在2012年被发现的,但天文学家认为这那次只是1次偶然的现象。

科学家们早就知道木卫2的表面下有1片冰冷的海洋,但间歇泉喷发的证据意味着探测器有可能可以直接分析木卫2的水,并在其中寻觅微生物生命的迹象。NASA的欧罗巴快帆任务(Europa Clipper)将于10年后发射,届时它将进1步研究这些可能性。

2017年:1些重大的发现和悲伤的告别

对天文学家来讲,2017年8月17日是改变人生的1天。当天,科学家们对两颗极高密度中子星的碰撞进行了视察,依托的正是碰撞产生的引力波和光。这是科学家们第5次观测引力波,同时也是他们第1次通过其他丈量手段观测到这样的碰撞事件。

意大利、智利的天文台和NASA的太空望远镜进行了大范围的国际合作,使科学家能够通过光的观测来追踪天空中的引力波信号,并肯定碰撞事件的位置。研究小组还证实碰撞产生了金等重元素。

几天后的8月21日,人们聚集在科学博物馆和开放空间,观看百年1遇的美国日全食。该日全食事件横跨美国的东海岸到西海岸,日全食带宽度达 70英里。

而在离地球更远的地方,2017年还见证了卡西尼号(Cassini)使命的终结。卡西尼号宇宙飞船于1997年发射,它的任务是绕土星轨道运行,并对土星及其众多卫星进行视察。在13年的任务期间中,卡西尼号发现了6颗土星卫星、土卫2上的间歇泉和土卫6上的湖泊,同时还为土星拍摄了众多漂亮的照片。

但天下无不散之筵席。在环绕土星10多年后,卡西尼号耗尽了燃料,它的任务团队也决定给卡西尼号任务1个大张旗鼓的结尾。2017年9月15日,卡西尼号在土星的大气层中像流星1样燃烧,正式结束了这1次任务。这1个操作使得附近的卫星免受污染,并为科学家们提供了对土星史无前例的超近距离观测。

2017年10月,科学家发现了第1个已知的星际小行星通过我们的太阳系。1组科学家摹拟了这颗后来被命名为“Oumuamua”的星际小行星的路径,并肯定了它其实不是起源于我们的太阳系。久长以来,科学家们1直认为外星天体可以和我们的太阳系产生接触,而这次则是人类首次观测到这样的星际天体。

2018年:重大任务的兴衰

对航天任务来讲,2018年是既振奋又悲伤的1年,振奋是迎来了激动人心的新任务,悲伤是告别了1些备受宠爱的旧任务。

在火星表面待了近15年以后,2018年6月10日,“机遇号”火星探测器终究与地球失去了联系,1场席卷全火星的沙尘暴致使“机遇号”探测器进入低功率模式。在此以后的数月,“机遇号”任务团队1直在捕捉漫游车可能发出的信号,直到2019年1月底,“机遇号”团队才肯定任务结束。

2004年,“机遇号”和它的孪生探测器“勇气号”登陆火星,计划预期寿命为90天,但这两辆漫游车都超长服役。勇气号在火星表面生存了7年,而机遇号则生存了近15年,在火星上总共航行了26.5英里(42.65千米),并1直进行侧重要的地质分析。这次任务的结束感动了参与任务的团队和众多太空爱好者。

同1年,另外一项标志性的任务——寻觅系外行星的太空望远镜开普勒(Kepler)也宣布结束。这项任务在2009年3月发射升空,目的是视察太阳系外可能隐藏着什么样的行星。虽然“开普勒”在2013年初期遭受了1次故障,致使望远镜结束了最初的任务,但科学家们后来得以重新控制该望远镜,并将其转入第2阶段任务,即所谓的K2。

由于没有足够的燃料,开普勒望远镜任务在2018年11月结束,在两次任务期间,开普勒望远镜发现了2682颗系外行星。即使是现在,仍有数百颗候选系外行星有待后续观测的确认。

经过1系列的时间安排,开普勒的继任任务在2018年4月发射升空后已开始运行。与开普勒1样,凌日系外行星勘测卫星(TESS)的设计主旨就是搜索系外行星。TESS正在头两年的运行中扫描两个半球的天空,这将延续到2020年夏天。在任务的第1个年末,TESS已发现了28颗确认系外行星(其中有几颗仿佛还在所谓的宜居带)和993颗潜伏系外行星。

如果运气好的话,TESS和开普勒搜集的这些系外行星数据将为詹姆斯·韦伯太空望远镜提供大量的数据。詹姆斯·韦伯望远镜计划于2021年发射,除进行其他研究以外,它还将研究系外行星的大气,以了解更多关于这些潜伏宜居星球的信息。

2019年

2019年,科学家们以1次使人难以置信的远距离飞越任务迎来了新年。当时,新视野号飞过了1个名为2014 MU69的柯伊伯带天体。现在,这个天体的正式名称是Arrokoth,它是1个在寒冷黑暗的外太空领域中旋转的“双叶煎饼”状天体。现在,研究小组的科学家们正在试图肯定这艘飞船能否再进行多1次飞越任务。

其他宇宙飞船在今年也进行了使人难以置信的太空岩石造访任务。在年初,日本的“隼鸟2号”环绕着1颗名为“龙宫”的小行星飞行;在2019年期间,它搜集了几个小行星样本,在龙宫表面制造了1个人工陨石坑,然后开始返回地球的旅程,将于明年晚些时候抵达。而NASA的1项类似小行星任务OSIRIS-REx则花了整整1年时间研究它自己的太空岩石——本努(Bennu)小行星,并制定了从它身上搜集样本的战略。

这1年的4月,1项国际合作还发布了人类有史以来第1张黑洞图片,捕捉了全球的想象力。这1个壮举需要把全部地球变成1个巨大的望远镜,即“视界望远镜”,并处理大量的数据。研究小组发布的黑洞照片是M87星系中心的黑洞,但与此同时,科学家们也1直在处理银河系中心黑洞的数据。

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