新工具可帮助科学家更好地针对外星生命的搜索

银河系的示意图显示六个各向同性的外星发射过程,形成由无线电信号填充的球形壳。球壳的外半径与首先发射信号的时间成比例,而厚度与发射的持续时间成比例。在这个例子中,地球被这些信号之一照亮。图片来源:Claudio Grimaldi / EPFL
    宇宙中是否还有另一个行星,其社会处于与我们相同的技术进步阶段?为了找到答案,EPFL科学家Claudio Grimaldi与加州大学伯克利分校合作开发了一种统计模型,为研究人员提供了一种寻找外星人社会可能发出的信号的新工具。他在今天出现在PNAS上的一篇文章中描述了他的方法,也可以使搜索更便宜,更有效率。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      天体物理学最初不是Grimaldis的事情;他对浓缩物质的物理学更感兴趣。在EPFLs Complex of Physical Matter实验室工作,他的研究涉及计算碳纳米管交换电子的概率。但后来他想知道:如果纳米管是恒星而电子是外星社会产生的信号,我们能否更准确地计算出检测这些信号的概率?
这不是天上的研究 – 科学家近60年来一直在研究这种可能性。自20世纪50年代后期以来,已经开展了几项关于寻找外星智能(SETI)的研究项目,主要是在美国。这个想法是,另一个星球上的先进文明可能会产生电磁信号,地球上的科学家们可能会使用最新的高性能射电望远镜来获取这些信号。
尽管从那时起射电天文学和计算能力的提高取得了相当大的进步,但这些项目都没有带来任何具体的结果。一些没有可识别来源的信号已被记录,就像哇!在1977年发出信号,但没有一个被重复或似乎可信,足以归因于外星生命。
但这并不意味着科学家已经放弃了。相反,在发现了许多在我们银河系内绕数十亿太阳运行的系外行星后,SETI再次引起了人们的兴趣。研究人员设计了先进的新仪器,如Square Kilometer Array,这是一种正在南非和澳大利亚建造的巨型射电望远镜,总收集面积为1平方公里,可以为有希望的突破铺平道路。俄罗斯企业家尤里·米尔纳(Yuri Milner)最近宣布了一项名为“突破性聆听”(Breakthrough Listen)的雄心勃勃的计划,该计划旨在覆盖比之前搜索量多10倍的天空,并扫描更宽频带。米尔纳计划在10年内以1亿美元资助他的计划。
实际上,将搜索范围扩大到这些数量只会增加我们找到一些东西的机会。格里马尔迪说,如果我们仍然没有发现任何信号,我们就必须更加肯定地得出结论,那里没有生命。
Grimaldis统计模型的优势在于它可以让科学家解释在距离地球不同距离处检测信号的成功与失败。他的模型使用贝叶斯定理来计算在我们星球周围给定半径范围内检测信号的剩余概率。
例如,即使在半径1000光年内没有检测到信号,地球仍有超过10%的可能性在数百个来自银河系其他地方的类似信号的范围内,但我们的射电望远镜目前仍在不够强大,无法检测到它们。然而,即使在1000光年半径范围内仅检测到一个信号,该概率也会上升到接近100%。在那种情况下,我们几乎可以肯定我们的银河系充满了外星生命。
在考虑了其他参数,例如星系的大小以及星星的紧密程度之后,Grimaldi估计探测信号的概率在半径为40,000光年时变得非常微小。换句话说,如果在离地球这一距离没有检测到信号,我们可以合理地得出结论,在银河系中没有其他与我们技术发展水平相同的文明。但到目前为止,科学家已经能够在r内搜索信号

好奇号罗孚暂时改变大脑

美国国家航空航天局好奇号探测车拍摄的自拍照,拍摄于Sol 2082(2018年6月15日)。火星沙尘暴降低了Gale Crater火山口的阳光和能见度。图片来源:NASA / JPL-Caltech / MSSS
    美国加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室的工程师本周命令该机构的好奇号火星车改用它的第二台计算机。该交换机将使工程师能够对技术问题进行详细诊断,这些问题阻止了流动站主动计算机自9月15日起存储科学和一些关键工程数据。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      像许多NASA航天器一样,好奇号设计有两台冗余计算机 – 在这种情况下,被称为Side-A和Side-B计算机 – 因此如果遇到故障,它可以继续运行。在审查了几个选项之后,JPL工程师建议流动站从B侧切换到A侧,这是漫游车在着陆后最初使用的计算机。
当流动站连接到中继轨道器时,它继续发送存储在短期存储器中的有限工程数据。否则它是健康的并且接收命令。但无论是什么阻止了好奇号将科学数据存储在长期记忆中,也阻止了流浪者事件记录的存储,这是工程师为了做出诊断而需要的所有动作的记录。计算机交换将允许数据和事件记录存储在Side-A计算机上。
Side A五年前在Sol 200的任务中遇到了经验丰富的硬件和软件问题,使得流动站无法使用并耗尽电池电量。那时,团队成功切换到Side B.工程师们已经诊断并隔离了受影响的Side As内存部分,以便计算机再次可用于支持任务。
在这一点上,有信心很好地恢复全面运作,但现在说太早说得太早,JPL的史蒂文·李说,好奇号副项目经理。我们从今天开始在A侧运行,但我们可能需要时间来充分了解问题的根本原因并为B方的内存设计解决方法。
李说,我们花了最后一周检查A方并准备交换。如果我们真的需要,它当然可以在Side-A计算机上执行任务。但我们的计划是在我们能够解决问题以便利用其更大的内存大小时立即切换回Side B.
                                                                
                                        
                                        进一步探索:
                                        好奇心漫游者恢复前进
                                                                                                        
                                        更多信息:
                                        有关好奇心的更多信息,请访问mars.nasa.gov/msl/

追踪宇宙:X射线测量支持标准宇宙学模型

XXL调查的365个星系团 – X射线视图。图片来源:ESA / XMM-Newton / XXL调查
    扫描天空的X射线源,ESAs XMM-Newton X射线天文台一直忙于XXL调查,这是迄今为止最大的观测计划。该调查的第二批数据刚刚发布,其中包括365个星系团的信息,这些信息追踪宇宙的大规模结构及其随时间的演变,以及26 000个活动星系核(AGN)。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      通过以极高的灵敏度检测天空的两个大区域,这是第一次在连续的空间体积中探测到足够的星系团和AGN的X射线测量,使科学家能够将这些物体的分布映射到远处的宇宙前所未有的细节。结果与目前公认的宇宙学模型的预期相符。
X射线是在宇宙中一些最有活力的过程中产生的,但由于它们被地球大气阻挡,它们只能从太空中观察到。当X射线望远镜观测到河外的宇宙时,他们基本上看到两个来源:热气体弥散的星系团和活动星系核(AGN) – 在一些星系中心的明亮,紧凑的区域,一个超大质量黑洞正在积聚周围的物质。
ESAs XMM-Newton是有史以来放置在轨道上的最强大的X射线望远镜之一。在过去的八年中,它花费了2000小时测量X射线辐射作为XXL调查的一部分,该调查通过扫描两个看似空的天空区域(每个测量25平方度)来搜索星系团和AGN(作为参考,满月测量约半度)。
第一套XXL数据于2015年发布;它包括100个最亮的星系团和1000个AGN。本月,出版了一个新的数据目录,其中包含惊人的365个集群和26000个AGN。使用这些数据的第一批结果发表在天文学和天体物理学的特刊上。
该调查将X射线星团绘制得如此遥远,以至于当宇宙只有当前年龄的一半时,光线会留下它们,而AGN则更远。一些被观察到的光源如此遥远,以至于XMM-Newton从它们那里接收到不超过50个X射线光子,因此很难判断它们是集群还是AGN。
法国CEA Saclay的Marguerite Pierre解释说,找到星系团和AGN相对容易,因为它们是X射线光中唯一可见的河外物体。
                                        
        
        
        
        
        (adsbygoogle = window.adsbygoogle || [])。push({});
        
                                        

    
                                    
                    
                
                        
        
        星系团XLSSC006的综合视图,结合ESAs XMM-Newton空间天文台进行的X射线观测,作为XXL调查的一部分(以紫色显示),加上来自加拿大 – 法国 – 夏威夷望远镜的光学和近红外数据 – a蓝色(u)滤光片的三色复合,蓝色显示,红色(r)滤光片,绿色显示,近红外(z)滤光片,红色显示。这个星团位于红移0.43,质量约为5×1014太阳质量,具有两个主导星系,表明它正在经历一次合并事件。 XMM-Newton数据显示了遍布集群的热X射线气体。图片来源:ESA / XMM-Newton(X射线); CFHT(光学); XXL调查
    但我们不得不使用其他几种望远镜来收集不同波长的光,以及广泛的计算设施,以收集有关每个光源的更多信息,包括固定其性质和距离。
宇宙中的物质不是均匀分布的,而是形成由重力塑造的细丝的宇宙网,在它们的交叉点处发现了星系团。星系团是宇宙中最大的束缚实体 – 它们在大规模结构中追踪最高密度的峰值,使其成为回答宇宙学问题的有力工具。
宇宙的结构和演化由一组宇宙学参数描述,这些参数包括其各种组分的密度和它正在扩展的速率。目前,我们很好地了解了许多这些参数的价值,但是需要在各种距离上的大量宇宙示踪剂样本来更准确地描述宇宙的基础结构。该

在美俄关系紧张的情况下,国际空间站的宇航员返回地球

在太空中,美俄合作紧张。在地球上,不是那么多
    周四,两名美国宇航员和一名俄罗斯宇航员返回地球,结束了在国际空间站进行为期六个月的任务,因为华盛顿和莫斯科之间的紧张局势威胁到了一个罕见的合作领域。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      美国宇航局的宇航员Drew Feustel和Roscosmos的Ricky Arnold和Oleg Artemyev在格林威治标准时间1145的预计时间降落在哈萨克斯坦Dzhezkazgan镇东南部的草原上。
登陆时,俄罗斯和美国官员正在调查在轨道站对面的俄罗斯航天器上出现的一个神秘洞。
在8月份检测到,这个洞在国际空间站上造成了漏气,但很快就被密封了。
本周,俄罗斯航天局直言不讳的首席执行官德米特里·罗戈津说,调查人员认为这个小洞是故意制造的,并不是制造缺陷。
该官员在2014年受到美国对乌克兰危机的制裁,也对俄罗斯太空机构与美国宇航局合作的问题表示哀悼,他认为这归因于未具名的美国官员的干涉。
上个月,俄罗斯日报“生意人报”报道说,调查已经探究了美国宇航员故意钻洞,以便让一名生病的同事送回家 – 俄罗斯官员后来否认了这一点。

    
                                    
                    
                
                        
        
        地面人员在六个月的任务中返回地球后不久携带俄罗斯宇航员Oleg Artemyev
    国际空间站指挥官费斯特尔称该机组人员在某种程度上涉及到令人尴尬的问题,美国国家航空航天局周三表示怀疑这个洞是破坏的结果。
美国航天局表示,排除缺陷并不一定意味着漏洞是故意制造的,也可能是出于意图错误。
国际空间站的宇航员正计划在11月进行太空行走,以收集更多有关该洞的信息。
国际空间站是俄罗斯与美国紧密合作的少数几个领域之一,迄今为止,这些领域一直未受到关系下滑的影响,其中包括在华盛顿对俄罗斯对乌克兰和其他危机的制裁之后。
早些时候国际空间站举行了常见的情感告别,因为返回的三人组离开了欧洲航天局的亚历山大·格斯特,美国国家航空航天局的塞雷娜·奥尼翁 – 查斯多尔和Roscosmos谢尔盖·普罗科普耶夫等待下一个三人组的到来。
哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场的下一次发射定于下周四举行。

    
                                    
                    
                
                        
        
        经过六个月的任务,一架搜索和救援直升机在联盟号太空舱上空盘旋,载有国际空间站的机组人员返回地球
    炎热的阳光下的荣耀日子
工作人员回到地球时笑容满面,Artemyev首先走出了下降模块,并展示了一个水果和蔬菜盛宴,其中包括一个巨大的哈密瓜,由Roscosmos播放。
                                        
        
        
        
        
        (adsbygoogle = window.adsbygoogle || [])。push({});
        
                                        
他还写了一篇spasibo(谢谢你)并用粉笔在工艺上签了名。
现年53岁的Feustel援引好莱坞喜剧演员杰克布莱克斯角色Nacho Libre的话说,他在推特上看到了空间站的生活。
我在炎热的太阳下度过了我的辉煌岁月,现在是回家的时候,他周三在一条推文中写道,其中包括从国际空间站拍摄的太阳照片。
当他在太空进行第三次任务时,47岁的阿尔特米耶夫和54岁的阿诺德以前只执行过一次任务。

    
                                    
                    
                
                        
        
        美国宇航局宇航员安德鲁·费斯特尔和理查德·阿诺德以及俄罗斯宇航员奥列格·阿尔乔姆耶夫执行国际空间站(ISS)的联盟号MS-08太空舱经过六个月的任务后降落到哈萨克斯坦的地球上
    他们的旅程始于三月份从拜科努尔开始的爆发,对于阿诺德来说尤其令人痛苦,阿诺德在2009年首次执行任务期间帮助建立了他现在居住了197天的空间站。
在国际空间站上,具有教学背景的阿诺德在太空课程中为七名机组人员中的一名沙龙克里斯塔麦考利夫提供了太空课程。

VLA天空调查揭示了第一个孤儿伽马射线爆发

艺术家对伽马射线爆发的概念。快速移动的材料射流通过弹射材料的球壳从一颗巨大恒星的最初爆炸向外推进,并坍缩成黑洞。图片来源:Bill Saxton,NRAO / AUI / NSF
    天文学家使用美国国家科学基金会Karl G. Jansky超大阵列(VLA)对正在进行的天空主要调查数据与早期调查数据进行比较,可能首次发现了强大的伽马射线爆发的余辉在地球上可探测到的光线。这种孤儿伽马射线爆发(GRB)的前所未有的发现为理解这些高能量事件的后果提供了关键线索。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      GRB在窄聚焦光束中发射伽马射线。在这种情况下,我们认为光束远离地球,因此伽马射线望远镜没有看到这一事件。加利福尼亚大学伯克利分校的Casey Law表示,我们发现爆炸事件后的无线电发射,随着时间的推移而发生,正如我们对GRB所期望的那样。
在搜索2017年末观察VLA天空测量(VLASS)的第一个时期的数据时,天文学家注意到1994年早期VLA调查图像中出现的物体没有出现在VLASS图像中。然后他们搜索了VLA和其他射电望远镜的其他数据。他们发现,直到1975年的天空中物体位置的观测直到1993年首次出现在VLA图像中时才发现它。
然后,该物体出现在1993年至2015年期间在荷兰用VLA和Westerbork望远镜制作的几幅图像中。该物体名为FIRST J1419 + 3940,位于距地球超过2.8亿光年的星系的郊区。
这是一个具有活跃恒星形成的小星系,类似于我们已经看到当一颗巨大的恒星爆炸时产生的GRB类型的其他星系,Law说。

    
                                    
                    
                
                        
        
        1993年至2017年FIRST J1419 + 3940系列无线电图像显示其缓慢消失。图片来源:Law et al。,Bill Saxton,NRAO / AUI / NSF
    科学家表示,J1419 + 3940的无线电发射强度以及它随着时间的推移逐渐演变的事实支持了它是这种GRB的余辉的想法。他们认为应该在1992年或1993年的某个时候看到伽马射线的爆炸和爆发。
然而,在从伽马射线天文台搜索数据库后,我们发现没有令人信服的候选者可以从这个星系探测到GRB,Law说。
虽然对物体行为还有其他可能的解释,但科学家们表示GRB最有可能。
这是令人兴奋的,而不仅仅是因为它可能是第一个被发现的孤儿GRB。它也是最古老的定位良好的GRB,观察它的长时间意味着它可以为我们提供有关GRB余辉的有价值的新信息,Law说。
                                        
        
        
        
        
        (adsbygoogle = window.adsbygoogle || [])。push({});
        
                                        
直到现在,我们从未见过GRB的余辉在如此晚的时候表现如何,哥伦比亚大学的Brian Metzger指出,该研究的共同作者。如果中子星负责为GRB供电并且仍处于活动状态,这可能会给我们提供前所未有的观察此活动的机会,因为超新星爆炸中的膨胀喷射最终变得透明。

    
                                    
                    
                
                        
        
        1993年至2017年的图像动画显示,怀疑孤儿伽马射线爆发的无线电发射随着时间的推移而衰落。图片来源:Law et al。,Bill Saxton,NRAO / AUI / NSF
    NRAO主任Tony Beasley说,我很高兴看到这一发现,我预计这将是国家射电天文观测台(NRAO)和国家科学基金会在VLASS进行的独特投资中的第一个。
VLASS是VLA历史上最大的观测项目。该调查将于2017年开始,将在七年内使用5500小时的观测时间。该调查将对VLA中的天空进行三次完整扫描,大约80%的天空。第一轮观测的初始图像现在可供天文学家使用。
VLASS遵循早期的两次天空调查

惊人的化学复杂性Saturns环改变行星上层大气

“科学”杂志上发表的一篇新论文显示,天然气巨头最内层的D环将其化学混合物中涂有的灰尘颗粒以极快的速度喷射到行星上层大气中。研究人员表示,在很长的时间内,这种材料可能会改变大气中的碳和氧含量。图片来源:NASA
    政治幽默家马克罗素曾经开玩笑说,我最喜欢的科学理论是,土星环完全由丢失的航空行李组成。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      事实证明,没有行李。但根据美国宇航局卡西尼号太空船去年最终轨道数据出现在科学上的一项新研究显示,土星环 – 宇宙中一些视觉上最惊人的物体 – 比以前所了解的化学复杂得多。
此外,该论文显示,天然气巨头的最里面的D环将其化学混合物中涂有的灰尘颗粒以极快的速度喷射到行星上层大气中。研究人员表示,在很长的时间内,这种材料可能会改变大气中的碳和氧含量。
堪萨斯大学物理与天文学教授,新论文的合着者托马斯克拉文斯说,这是太阳系如何运作的新元素。有两件事让我惊讶。其中之一就是环形物的化学复杂性 – 我们认为它几乎完全基于我们过去看到的水。第二件事是它的数量 – 比我们原先预期的要多得多。戒指放入大气中的材料的质量和数量让我感到惊讶。
Cravens是Cassinis离子和中性质谱仪(INMS)团队的成员。在2017年Cassinis Grand Finale进入Saturns内圈和高层大气层时,探测器上的质谱仪在Saturns环和大气层之间的高度采样化学品。
INMS不仅仅是水,还发现环由水,甲烷,氨,一氧化碳,分子氮和二氧化碳组成。

    
                    
                
            
            
        
        在2017年Cassinis Grand Finale进入Saturns内圈和高层大气层时,探测器上的质谱仪在Saturns环和大气层之间的高度采样化学品。图片来源:NASA
    Cravens说,论文所描述的是内环和高层大气之间的空间环境,以及发现的一些东西,例如水。令人惊讶的是质谱仪看到了甲烷 – 没有人预料到这一点。此外,它看到了一些意外的二氧化碳。环被认为完全是水。但事实证明,最里面的环被污染严重,有机物质被冰块捕获。
                                        
        
        
        
        
        (adsbygoogle = window.adsbygoogle || [])。push({});
        
                                        
来自Cassinis质谱仪的另一项新发现表明,来自Saturns D环的大量化学酿造物通过环状纺丝比行星大气本身更快地被抛入行星上层大气层。
KU研究员说,我们看到它正在发生,尽管还没有完全理解。我们所看到的是这种物质,包括一些汽油,正在改变赤道地区土星的最高气氛。谷物和灰尘都被污染了。
克雷文斯说,这些研究结果可以为支撑我们的太阳系以及其他太阳系和系外行星的机制提供新的视角 – 并且还会提出一系列新的科学问题。
这可以帮助我们理解,一颗行星如何得到戒指?有人这样做,有些人不这么做,他说。什么是戒指的一生?什么补充戒指?有没有土星没有戒指的时候?那个作文首先是如何进入那里的?是否遗留了太阳系的形成?它是否可以追溯到原太阳前星云,这个星云是由形成太阳和行星的星际介质坍缩而成的?
根据Cravens的说法,从Saturns D环排入行星高层大气层或电离层的物质的速度高于预期,足以让天文学家认为环的寿命可能比先前估计的更短。

    
    
        
            
             
        
            动画的视频剪辑

对Saturns奇怪的磁场的最新见解只会使事情更加怪异

图片来源:CC0 Public Domain
    来自卡西尼号任务的最后一些数据揭示了Saturns磁场中更多的结构,但仍然没有回答它是如何形成的。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      美国国家航空航天局卡西尼号的任务 – 船上使用帝国套件 – 于2017年9月在行星与其内环之间进行了一系列大胆潜水,然后在行星大气中燃烧。
对伦敦帝国理工学院物理学家建造和运行的磁力计仪器的数据进行的第一次分析表明,行星磁场的倾斜度小于0.01?。结果发表在今天的科学特刊上,报道了第一次任务结束的结果。
人们认为,只有当行星的旋转轴与磁场轴之间存在明显的倾斜时,才能形成行星周围的磁场。这是地球上的情况,其中磁极偏离地理极点。
这种倾斜维持了行星在地球深处的液态金属层中的电流 – 这是在固体铁芯周围的液态铁镍层,在土星上,它被认为是围绕小岩石核心的金属氢层。
磁力计的首席研究员来自帝国物理系的Michele Dougherty教授说:每次我们更精确地测量Saturns磁场的倾斜度时,它变小,直到现在我们处于小于百分之一的位置学位。这与地球磁场倾斜11度形成鲜明对比。
可能仍然是Saturns浓厚气体的湍流气氛掩盖了一些磁性数据,但我们似乎越来越有可能不得不重新思考不同类型的行星可以形成磁场的方式。
虽然几乎可以忽略不计的倾斜对于科学家来说是一个令人惊讶的谜团,但该团队确实在靠近地球的磁场中发现了一些其他有趣的结构,这可能会得到进一步的线索。
靠近土星,他们看到的信号暗示着这颗行星的第二个磁力源。在深的液态氢层上方形成主要的行星宽磁场,他们认为有一个较浅的层产生许多小得多的稳定磁场。
在内圈,D环和行星之间似乎也有电流流动。当环绕着行星赤道时,环切穿主磁场线,并且可以在塑造从行星外部产生的磁场中起作用。
研究报告的共同作者,来自帝国物理系的格雷戈里·亨特博士说:在土星的磁环境中,其他油田正在发挥着诱人的特征,可能受到环形或大气中风模式的影响。
尽管Cassinis任务在一年前结束,但我们将在未来几年内挖掘数据并做出新的发现。
该团队正在密切关注这些现象,并为土星内部的可能结构建模。他们还将把他们的数据与卡西尼号上的其他乐器的数据结合起来。例如,将磁力计数据与重力数据相结合可以使它们计算出行星核心的质量,大小和密度。
                                                                
                                        
                                        进一步探索:
                                        朱诺显示木星的磁场与地球有很大的不同
                                                                                                        
                                        更多信息:
                                        M.K. Dougherty等人,卡西尼大结局,科学(2018年)揭示的Saturns磁场。 science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.aat5434

在最后的日子里,卡西尼沐浴在环雨中

在其大结局期间,艺术家渲染的卡西尼号飞行在Saturns下面。图片来源:NASA / JPL-Caltech
    在2017年的最后一次轨道上,长期运行的卡西尼号太空船在Saturns环和它的高层大气之间潜入,沐浴在一片倾盆大雨中,天文学家称之为环雨。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      在今天发表在“科学”杂志上的研究中,CU Boulders Hsiang-Wen(Sean)Hsu及其同事报告说,他们成功地收集了来自行星环的微观物质流。
本文的主要作者,大气与空间物理实验室(LASP)的研究助理Hsu说,我们的测量结果显示了这些材料到底是什么,它们是如何分布的,以及有多少灰尘进入土星。
这项研究结果是用Cassinis宇宙尘埃分析仪和无线电波和等离子波科学仪器制作的,在宇宙飞船在Saturns大气层燃烧后一年多一点。他们源于任务大结局,其中卡西尼完成了一系列危险的演习,以每小时75,000英里的速度在行星环下拉链。
研究人员表示,在这些条件下捕获灰尘是一项工程和导航政变,是自2010年以来任务团队一直在计划的抢夺行动。
Sascha Kempf是新研究的合着者,也是LASP的研究助理和物理系副教授,这是第一次用人造仪器分析Saturns环的碎片。如果你多年前问我们这是否可能,我们就不会告诉你了。
这项研究是Cassinis最近出现在“科学”杂志上的一系列研究之一。美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)负责管理该任务,这是NASA,欧洲航天局(ESA)和意大利航天局的合作努力。斯图加特大学的Ralf Srama领导使用宇宙飞船宇宙尘埃分析仪的研究,爱荷华大学的William Kurth领导无线电和等离子体波科学。

    
                                    
                    
                
                        
        
        卡西尼号在其22个大结局轨道(蓝色)中拉开了Saturns环与大气之间1,200英里宽的空间。航天器倒数第二个轨道系列(黄色)擦过行星最外圈。图片来源:NASA / JPL-Caltech
    美丽的物理
捕捉环形雨 – 天体物理学家根据对Saturns高层大气的研究预测 – 在行动中并不容易:太靠近行星环可能会破坏航天器。
                                        
        
        
        
        
        (adsbygoogle = window.adsbygoogle || [])。push({});
        
                                        
然而,随着卡西尼号在2017年燃油不足,任务科学家决定抓住这个机会。卡西尼号在土星周围进行了22次通过,在最近的行星和上层大气层之间穿过,这个空间不到1,200英里。
在最后一个轨道的八个中,宇宙尘埃分析仪捕获了超过2,700个带电灰尘。根据群体计算,足够的环雨可以每秒向Saturns大气层发送大约一公吨的物质。
但是这些粒子并没有仅通过重力直接落入地球。相反,该团队怀疑他们在撞到大气层之前沿着Saturns的磁力线像溜溜球一样旋转。
该研究的共同作者,科罗拉多大学物理学教授MihályHorányi表示,它在工作中展示了物理学。
脏雪球
研究人员还能够研究行星尘埃的成分。大多数颗粒都是水冰,是Saturns环的主要成分。但是宇宙飞船也拾取了许多微小的硅酸盐,这是一类构成许多太空岩石的分子。
Hsu说,这一发现非常重要,因为它可以帮助回答关于土星的唠叨问题:它的戒指多大了?他解释说,太空中的冰冷物体有点像你家里的书架。
Hsu说,在太阳系中保持纯冰面是非常困难的,因为你总是会有脏物进入你身边。我们想要了解的一件事是戒指是多么干净或脏。
如果科学家能够确定涂覆Saturns环的硅酸盐的确切类型,他们可能能够判断这些特征是数十亿年还是更年轻。 Hsus的同事目前正致力于制作这些产品

观察挑战宇宙学理论

图为星系团XLSSC 006.该合成图像来自XXL测量的平滑X射线数据(紫色)以及加拿大 – 法国 – 夏威夷望远镜的光学和红外观测结果。图片来源:ESA / XMM-Newton(X射线); CFHT(光学); XXL调查
    最近的观测为天体物理学家创造了一个难题:自大爆炸以来,随着时间的推移形成的星系团数比实际预期的要少。波恩大学的物理学家现已证实了这一现象。在接下来的三年中,研究人员将更详细地分析他们的数据。这将使他们能够确认今天被认为有效的理论是否需要重新设计。该研究是天文学和天体物理学专业期刊上发表的一系列20种出版物的一部分。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      大约138亿年前,宇宙大爆炸标志着宇宙的开始。它创造了空间和时间,也创造了我们宇宙今天所具有的所有问题。从那时起,空间以可怕的速度膨胀,并且物质几乎均匀分布的漫射雾也是如此。
但并非完全:在某些地区,雾比其他地区更浓密。结果,这些区域施加了稍强的引力并缓慢地从周围环境中吸引了物质。随着时间的推移,物质越来越集中在这些凝结点内与此同时,它们之间的空间逐渐变得空洞。超过130亿年,这导致了海绵状结构的形成 – 没有物质的大洞,由数千个星系聚集的小区域 – 星系团分开。
六个参数解释了整个宇宙
宇宙学的标准模型描述了宇宙的这段历史,从大爆炸后的第一秒到现在。它的美妙之处:该模型仅用六个参数解释了今天所有关于宇宙诞生和进化的知识。尽管如此,该模型现在可能已达到极限。新的观察证据表明,今天的事物分布的方式与理论预测的不同,波恩大学Argelander-InstitutfürAstronomie的Florian Pacaud博士解释说。
这一切都始于普朗克卫星的测量,该卫星由欧洲航天局(ESA)发射,用于测量宇宙背景辐射。这种辐射在某种程度上是宇宙大爆炸的余辉。它传达了关于早期宇宙物质分布的重要信息;显示大爆炸后仅38万年的分布情况。
根据普朗克测量,这个初始分布是这样的,在宇宙时间内,应该形成比我们今天观察到的更多的星系团。我们用X射线卫星测量了与我们不同距离的星系团数量,Pacaud博士解释说。测量背后的想法:来自遥远星系团的光在到达我们之前已经旅行了数十亿年,所以我们今天观察它们就像宇宙还年轻时一样。另一方面,观察附近的星团,因为它们最近出现了。
Pacaud博士说,我们的测量证实,这些簇的形成过于缓慢。我们估计这个结果在多大程度上与标准模型的基本预测相冲突。虽然测量和预测之间存在很大差异,但本研究中的统计不确定性还不足以挑战该理论。然而,研究人员希望在未来三年内从同一项目中获得更多的约束结果。这最终将揭示标准模型是否需要修改。
暗能量 – 恒定?
该研究还提供了暗能量本质的一瞥。这种神秘的宇宙成分充当了一种星际发酵粉,导致宇宙膨胀的加速。暗能量 – 宇宙常数 – 应该保持不变,因为宇宙大爆炸 – 或者如此假设宇宙学的标准模型。许多观察似乎都指向了这个方向。 Pacaud博士解释说,我们的测量也支持这一论点。但在这里,我们将在不久的将来获得更精确的结果。
                                                                
                                        
                                        Ë

突破性的科学从土星的超近轨道出现

美国宇航局卡西尼号太空船在土星轨道上运行。图片来源:NASA / JPL-Caltech Credit:NASA / JPL-Caltech
    从美国宇航局的最终轨道出现的新研究卡西尼号太空船代表了我们对土星系统的一次巨大飞跃 – 尤其是地球与环之间神秘的,前所未有的探索区域。在提出新问题时,一些先入为主的想法变得错误。
                                
                                       
         
        
        
        googletag.cmd.push(function(){googletag.display(div-gpt-ad-1449240174198-2);});
        
        
      根据Cassinis Grand Finale的调查结果,六支研究小组将于10月5日在“科学”杂志上发表他们的作品。那时,当太空船耗尽燃料时,任务团队将卡西尼在22圈内引人注目地靠近土星,然后在2017年9月最后一次投入大气层时故意将其蒸发。
知道加西尼的日子已经屈指可数了,它的任务团队去寻找金牌。飞船从未飞过的地方飞过。这是第一次探测Saturns的磁化环境,飞过冰冷的岩石环状颗粒,并在环和云顶之间的1,200英里宽(2,000公里宽)间隙中嗅探大气。飞行路径不仅将航天器推向了极限,而且新的研究结果也说明了仪器的强大和灵活性。
更多的大结局科学成果即将到来,但这里有一些今天的亮点:
嵌入水纳米粒子中的复杂有机化合物从Saturns环下降到其高层大气中。科学家们看到了水和硅酸盐,但他们也惊讶地发现甲烷,氨,一氧化碳,氮和二氧化碳。有机物的成分不同于在月球土卫二上发现的有机物的成分 – 也与月亮泰坦上的有机成分不同,这意味着土星系统中至少有三个不同的有机分子储集层。卡西尼第一次看到环如何环与行星相互作用,观察到内环颗粒和气体直接落入大气中。一些粒子带着电荷并沿着磁场线旋转,在高纬度地区落入土星 – 这种现象称为环雨。但科学家们惊讶地发现其他人在赤道上迅速被拖入土星。而且它的全部掉落速度比科学家想象的还要快 – 每秒高达22,000磅(10,000公斤)的材料。科学家们惊讶地发现这些材料在环和Saturns气氛之间的差距是什么样的。他们知道整个环中的颗粒范围从大到小。但是,间隙中的采样显示出大部分微小的纳米尺寸的颗粒,如烟雾,这表明一些尚未知的过程正在研磨颗粒。转折及其环比科学家认为的更加相互联系。卡西尼发现了一个以前不为人知的电流系统,将环连接到Saturns大气顶部。科学家在土星周围发现了一条新的辐射带,靠近地球,由高能粒子组成。他们发现,虽然皮带实际上与最内圈相交,但是环很脆弱,不能阻挡皮带的形成。与我们的太阳系中每个其他具有磁场的行星不同,Saturns的磁场几乎完全与其旋转对齐轴。新数据显示磁场倾斜小于0.0095度。 (地球磁场从其旋转轴倾斜11度。)根据科学家们所知道的关于如何产生行星磁场的一切,土星不应该有一个。它是一个神秘的物理学家将努力解决。卡西尼飞越Saturns磁极,直接采样产生无线电发射的区域。这项研究结果使来自地球的无线电源的直接测量数量增加了一倍以上,这是少数几个非地面位置之一,科学家们已经能够研究一种被认为在整个宇宙中运行的无线电发电机制。

    
                    
                
            
            
        
        美国宇航局卡西尼号太空船在土星及其最内圈之间潜水,作为大结局任务的一部分。图片来源:NASA / JPL-Caltech
    卡西尼项目科学家Linda Spilker表示,对于卡西尼号的任务而言,从大结局轨道开始的科学证明了计算潜入空间的风险 – 撇去高层大气并绕过内圈的边缘。
                                        
        
        
        
        
        (广告