IT之家 4 月 30 日消息，沿着地球与火星这颗邻近行星之间相对笔直的航线，单程火星之旅需要 7 至 10 个月左右。但一位天文学家借助小行星的早期轨道数据，或许找到了穿越太阳系的捷径。 在一项新研究中，里约热内卢州立大学北部分校的马塞洛・德・奥利维拉・索萨，顺着小行星 2001 CA21 的预测运行轨迹，探寻通往火星的全新航线。这项研究成果发表在《Acta Astronautica》期刊上， 研究确定了一条往返火星的航线，全程仅需约 153 天。 据IT之家了解，规划火星航行路线时，星际任务科学家会根据行星在太空中的运行轨迹，测算精准的轨道数据。受公转轨道影响，地球与火星之间的距离始终处于变化之中。当两颗行星位于太阳同一侧时，彼此距离最近；分居太阳两侧时，距离则达到最远。 每 26 个月，地球会运行至太阳与火星之间，形成三星一线的排布。这种天文现象被称为火星冲日，也是航天器奔赴火星的最佳发射窗口期。而开展此次研究的天文学家提出疑问：在火星与地球距离最近的时段，是否存在隐藏的近地航行捷径？ 为找到这条捷径，索萨追踪了一颗穿越地球和火星轨道的近地小行星的早期预测运行轨迹。 小行星首次被发现时，天文学家会观测其天体运行轨迹，建立绕日轨道模型；经过持续观测后，其运行轨道会被进一步精确修正。 小行星 2001 CA21 亦是如此，即便后续轨道数据不断优化，其初始轨道轨迹仍具备极高利用价值。该小行星的早期轨道预测显示，其运行轨道偏心率极高，且拥有清晰的次黄道轨道平面（即包含地球绕日公转轨道的平面）。 这位研究人员搜寻了一条与小行星轨道倾角偏差不超过 5 度的火星航线，可让航天器以更笔直的航线奔赴火星。随后，索萨分析了 2027 年、2029 年、2031 年三次火星冲日的发射窗口期，对比哪一年的航行条件最优、耗时最短。 结合发射窗口期分析与该小行星的早期轨道预测，研究人员发现，2031 年是唯一一年地火天体几何排布与小行星轨道平面完美契合的年份。研究指出， 在 2031 年发射窗口期内，有两套可行的火星往返任务方案，总时长分别约为 153 天和 226 天。 这项新研究旨在为星际航线规划提供一种全新思路，有望将星际航行时长缩短数百天。一直以来，科学家密切监测小行星主要是为防范其撞击地球的潜在威胁，而如今，这些太空岩石也有望成为人类穿越太阳系的天然航行路标。
IT之家 4 月 27 日消息，星系的消亡从来都不是一个温和的过程。星系内部曾源源不断孕育出亿万颗恒星的造星工厂，会骤然停摆。这并非缓慢的衰亡，而是一场突如其来、极具戏剧性的关停，天文学家将这种现象称为快速熄火。 这类现象存在于我们所说的后星暴星系之中，它们承载着宇宙间最引人入胜、却往往被忽视的演化故事。对天文学家而言，这类星系就如同宇宙案发现场：它们不久前刚经历过一场规模浩大的恒星形成爆发，宛如一场盛大的宇宙狂欢，如今却几乎不再有新的恒星诞生。这就好比走进一间舞厅，音乐戛然而止，灯火骤然熄灭，人群仓促散去。这般景象不禁让人疑惑：为何转瞬之间只剩一片沉寂？星系中的恒星孕育活动又为何消失得如此之快？ 难题在于，后星暴星系十分稀少，在所有星系中的占比不足 1%。数量的稀缺给相关研究带来了极大阻碍。早期天文学家依靠光学波段观测，重点分析炽热年轻的 A 型恒星产生的强吸收谱线，同时结合无明显恒星形成活动发射谱线的特征来识别这类星系。但这套多年前建立的观测方法，时常会遗漏大量后星暴星系，导致我们对这类天体的认知始终残缺不全。 想要真正弄清星系为何会突然停止造星，首先就要明白恒星形成的本源原料：气体，准确来说是冷气体。恒星不会凭空诞生，它们形成于致密、低温的氢分子云之中。一旦星系耗尽这类分子气体，或是气体结构被扰乱、无法汇聚凝聚，恒星形成活动便会随之停止。 据IT之家了解，此前针对这类处于演化过渡期的奇特星系的研究杂乱无章：各研究采用的筛选标准不统一、观测灵敏度存在差异，且研究样本规模往往过小，始终无法形成清晰、统一的认知。各类研究结论相互矛盾，始终拼凑不出完整的宇宙演化真相。甚至有观点认为，部分星系即便仍饱含气体，也无法孕育新恒星，这让研究恒星诞生机制的科学家们百思不得其解。 不过，另有研究发现，许多看似气体充足、却陷入沉寂的星系，其实仍在孕育恒星，只是恒星形成活动被厚重的尘埃云遮蔽，在光学观测中显得“隐匿不可见”。可想而知，过往的观测图景模糊不清，也让我们在星系演化的认知上留下了巨大空白。 而 EMBERS I 研究的出现，堪称一场精妙绝伦的天文探案工作。该研究由维多利亚大学的本・F・拉斯穆森领衔，来自空间望远镜科学研究所、圣安德鲁斯大学等机构的科研人员共同参与。团队决定从多维度、全方位着手破解这一科学难题，首次对大样本、精准筛选的后星暴星系开展统一的原子气体与分子气体普查观测。这好比多年来仅凭一张模糊照片办案，如今终于集齐了完整的刑侦取证团队。 研究团队首先从斯隆数字巡天数据库中筛选出 114 个候选星系，依据恒星质量和距离进行精细甄别。随后便是漫长而艰巨的观测工作。为探测氢原子气体 —— 这类更为弥散、温度更低的气体，是未来恒星形成最初的广阔储备源，团队借助中国 500 米口径球面射电望远镜（FAST，也被称为中国天眼）的超强观测能力。这口直径达 500 米的巨型抛物面射电天线，十分适合捕捉遥远天体发出的微弱信号。 但真正作为造星原料的是氢分子，而氢分子很难被直接观测到。因此天文学家会借助可靠的示踪物：一氧化碳（CO）。可以把一氧化碳看作分子云的烟雾报警器：只要探测到一氧化碳，就大概率存在随时会坍缩、孕育恒星的氢分子云。为精准测量一氧化碳的辐射信号，拉斯穆森团队依托西班牙毫米波射电天文研究所 30 米望远镜，累计观测时长高达 188.9 小时，分四次完成观测立项。无数个日夜，科研人员坚守天文台凝望深空。团队全新完成 52 组观测，再结合 9 组存档观测数据，最终构建起包含 61 个星系的研究样本库。 研究取得了关键性发现：平均而言， 相较于仍在活跃孕育恒星的前身星系，后星暴星系的氢分子气体含量确实显著枯竭 。其分子气体储量，比同等恒星质量、仍持续造星的星系少 3 至 6 成。这有力印证了一个核心结论： 星系快速熄火的关键原因，就是耗尽了孕育恒星的气体原料。 通俗来讲， 这场宇宙造星盛宴落幕，只因星系的“能量补给站”彻底空了。 但故事的精彩与复杂之处还不止于此。并非所有后星暴星系都彻底耗尽了气体。研究发现，这类星系的冷气体储备呈现出极大的差异性。部分星系即便经历了剧烈的恒星形成骤停，其分子气体占恒星总质量的比例，最低仅有 2%，最高探测值竟可达 250%。 由此可见，虽然从整体平均水平来看，后星暴星系普遍缺乏造星气体，但个体演化轨迹却千差万别。这一差异性对研究星系演化有着重大意义：星系快速熄火并非只有单一成因。对部分星系而言，熄火或许不可逆，因气体大量流失，恒星形成活动彻底终结；而另一些仍保留大量气体的星系，则存在令人期待的复苏可能 —— 有望迎来演化的第二阶段，恒星形成活动或再度重启（即便只是暂时现象），这类星系只是短暂休眠，而非永久消亡。
IT之家 4 月 16 日消息，天文学家利用詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST），对一颗系外行星展开了观测研究，这颗行星有望帮助人类界定行星与恒星之间的界限。 据IT之家了解，这颗奇特的系外行星是天鹅座 29 b（29 Cygni b）， 一颗质量约为木星 15 倍的气态巨行星，距离地球 133 光年。 人们普遍认为，大多数行星是通过“自下而上”的方式形成的：岩石和冰块的微小团块不断聚合，逐渐长成一颗行星。然而，这种机制很难解释像天鹅座 29 b 这样大质量行星的形成。 这类巨行星被认为是通过“自上而下”的方式形成的 —— 在围绕新生恒星旋转的原行星盘中，致密的气体和尘埃区域直接坍缩而成。这与恒星自身的形成方式相同，恒星便是由更大规模的星际气体和尘埃云中的致密区域形成。 如今，韦布望远镜已获得多方面证据，表明像天鹅座 29 b 这样的巨型行星，也有可能像较小的行星一样，通过自下而上的方式形成。 天鹅座 29 b 正处于两种形成机制的分界线上，其巨大质量看似符合自上而下的形成方式，但其宽阔的轨道 —— 与恒星的平均距离约为 15 亿英里（24 亿公里），与太阳系中天王星到太阳的距离相近，又暗示它可能是自下而上形成的。 研究团队利用韦布望远镜的近红外相机（NIRCam），直接拍摄到了天鹅座 29 b 的影像。该项目计划对四颗系外行星进行成像，这些行星的轨道都在距离恒星约 93 亿英里（150 亿公里）以内，质量介于木星的 1 到 15 倍之间。这些行星都相对年轻，形成时产生的热量仍未散去，温度在 530 至 1000 摄氏度（990 至 1830 华氏度）之间，这意味着它们的大气化学成分也应较为相似。 研究人员探测了被二氧化碳和一氧化碳吸收的光线，从而测量出天鹅座 29 b 大气中比氦更重的元素（天文学家称之为“金属”）的含量。 结果显示，这颗系外行星的金属丰度约为地球的 150 倍，甚至远高于其母恒星。这表明，在形成过程中，这颗气态巨行星从其诞生的原行星盘中，大量吞噬了富含金属的物质团块。 团队还确定，天鹅座 29 b 的轨道平面与母恒星的自转方向一致， 这进一步证明它确实是在原行星盘内形成的。 随着该项目继续对同类行星展开研究，未来将揭示其他巨型行星在形成时是否也同样“贪婪”地抓取了富金属物质。这最终有望帮助科学家解开银河系中质量最大的行星究竟是如何诞生的谜题：它们究竟是像恒星一样形成，还是像普通小行星一样形成。 该团队的研究成果已于 4 月 14 日发表在《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）上。 参考资料： https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae374a
IT之家 4 月 13 日消息，几十年来，天文学家只能借助理论模型研究宇宙中最早诞生的恒星。如今，詹姆斯 · 韦布空间望远镜（JWST）的观测结果，为这些古老的“第三星族星”提供了迄今为止最具说服力的证据。研究发现，它们聚集在一个宇宙大爆炸仅 4 亿年后就形成的小型伴天体周围。 这一发现已刊载于两篇配套研究论文中，两篇预印本均发布在 arXiv 服务器上：一篇由剑桥大学的罗伯托 · 马约利诺领衔，另一篇则由佛罗伦萨大学的埃尔卡 · 鲁斯塔主导。若该发现得到证实，将为人类打开一扇直接观测早期宇宙环境的窗口，并有助于解释初代恒星如何塑造了后续宇宙中的一切天体。 初代恒星 据IT之家了解，与如今的恒星不同，第三星族星由近乎纯净的氢和氦气体云形成，彼时碳、氧、铁等重元素尚未在恒星内部通过核合成产生。天文学家认为，这类恒星质量极大、温度极高，仅用几百万年就燃尽自身燃料 —— 在宇宙时间尺度上不过是转瞬即逝。此后，它们会以剧烈超新星爆发的形式消亡，为重元素播撒至下一代恒星中奠定基础。 2024 年，马约利诺及其团队在 GN-z11 星系的晕轮中发现了一个异常信号。GN-z11 是目前已知早期宇宙中最明亮的星系之一。研究团队借助韦布望远镜搭载的近红外光谱仪 NIRSpec-IFU，在距离主星系仅 3 千秒差距处、一个名为“赫柏”的小型伴天体上，探测到一条微弱的发射谱线。 这条谱线与双电离氦的特征完全吻合，而产生该信号需要能量极高的辐射。加之光谱中未检测到任何重元素，研究团队提出，第三星族星是最合理的辐射来源，尽管此前人类从未直接观测到过这类古老恒星。 进一步观测 凭借 NIRSpec-IFU 的高分辨率观测能力，马约利诺团队现已证实这条氦信号真实存在，并将其解析为两个独立的组成部分。 在另一项独立研究中，鲁斯塔团队在同一位置探测到氢发射谱线，为该天体的身份认定提供了第二个关键依据。两项研究均未在辐射信号中发现重元素存在的证据。 随后，鲁斯塔团队通过理论建模，利用观测到的赫柏天体氦氢比例，推算出这些初代恒星的大致质量范围。分析结果显示，这些恒星的质量分布偏向大质量恒星，多数质量约为太阳的 10 至 100 倍，这与相关预测一致， 即早期宇宙尚未被重元素富集时，诞生的初代恒星温度高、质量大。 尽管天文学家仍需更多观测，才能深入了解这些古老恒星的演化历程，但这些相互印证的研究结果，已是目前证明其真实存在的最清晰证据之一。在此基础上，天文学家或将很快揭开更多塑造当今宇宙结构的起源奥秘。