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

  • 雄安新区大学城疏解配套二期项目加紧建设

  • 花香漫冰城

独家策划

推荐阅读
“人类生活在大气之中,大气变化是有规律的,可以将其变化用方程方式来表示。” 李泽椿习惯用数据和公式说话,这位中国工程院院士、天气动力和数值预报专家说话慢条斯理,从没高声过。
2026-05-09 02:15
中医强调,“未病先防、既病防变、瘥后防复”。
2026-05-09 04:05
仓廪实,天下安。习近平总书记强调,只有农业强起来,粮食安全有完全保障,我们稳大局、应变局、开新局才有充足底气和战略主动。
2026-05-09 02:15
近期,某手机芯片厂商相关漏洞被不法分子定向利用,给网上热炒的“秒解BL锁”行为敲响了警钟。
2026-05-09 11:10
近日,我国国家高电压计量站自主研制的工频高电压标准互感器将作为核心“标尺”,用于国际电磁咨询委员会组织的30余国高电压量值比对。
2026-05-09 02:15
《行动方案》以能源支撑人工智能发展、人工智能赋能能源转型为主线,聚焦保障算力设施安全可靠的能源供给、推动算力设施绿色低碳转型、促进算力电力高效经济协同、
2026-05-09 02:15
从日前闭幕的第九届数字中国建设峰会可以看出,我国人工智能技术已迈过能聊天、拼参数的初级阶段,进入会干活、有价值的跃升期。好用,既是用户体验的直观标尺,也是我国人工智能从技术跟跑到创新引领、从规模扩张转向质量提升的关键抓手。
2026-05-08 09:14
4月23日,100多家仪器企业带着自己的拳头产品,参加第十九届中国科学仪器发展年会。一个是以技术创新切入的初创企业,一个是深耕多年的国产老牌厂商,纳析科技和海能技术的实践,正是国产科学仪器企业不断向上突破的缩影。
2026-05-08 09:14
记者日前从中国科学技术大学获悉:近日,该校郭光灿院士团队在实用化量子密钥分发研究方面取得重要进展。团队突破量子态制备和单光子探测技术在高速、高信噪比和集成度方面相互制约的难题,首次利用半导体单光子探测器,实现了超越超导探测系统的安全密钥率纪录。
2026-05-08 09:13
由该校基础医学院教授侯宇领衔的研究团队,首次破解多聚蛋白1在白血病干细胞中驱动免疫逃逸与自我更新的全新机制,
2026-05-08 04:35
这还是那个荒凉的沙漠吗?晴空丽日,10万株玫瑰竞相绽放,花瓣层层叠叠,点缀在沙海边缘。微风拂过,淡淡花香扑面而来……
2026-05-08 04:35
儿童科学本质教育在科学教育中有着举足轻重的作用,发展科学本质观是科学教育的核心目标之一。
2026-05-07 05:35
面对现实世界中日益复杂的预测需求,科研人员围绕大模型预测技术,走出了两大核心主线、四种具体技术路径。
2026-05-07 05:35
人工智能是德国提升国家科技创新能力、竞逐全球科技产业高点的关键领域。
2026-05-07 05:35
该校邢立达课题组与河北省区域地质调查院合作,对河北宣化土城子组两个新的恐龙足迹点展开研究,记录下该地层迄今最慢的兽脚类恐龙行迹,
2026-05-07 06:00
大型体育赛事最令人头痛的当属“最后一公里”:车停到哪里最方便?从哪个入口进场最快捷?如今,这一状况正在改变。
2026-05-07 06:00
在刚刚过去的“五一”假期,“科技游”成为了众多游客的选择。辽宁沈阳航空科技馆则以大量模拟试飞游戏,让孩子们在玩乐中感知复杂的航空技术原理。当技术赋能的展陈体验成为标配,制度与运营模式的创新则为科技馆开辟了新的增长空间。
2026-05-06 09:13
光明日报西安5月5日电 记者李洁、张哲浩5日从中国科学院地球环境研究所获悉,该所联合国内外多家科研机构进行系统研究,提出土壤温度变化是东亚新石器时代粟作农业时空演化的重要调控因素。
2026-05-06 09:10
”日前,中国科学院院士、国家卫生健康委副主任曾益新在“高原重大心肺脑疾病预警关键技术与防治策略研究”项目启动会上表示。曾益新表示,该项目聚焦发病机制、易感人群识别、精准干预、治疗方案四大核心方向,其中发病机制研究是所有工作的基础。
2026-05-06 09:09
为此研究团队开发出纳米高熵陶瓷涂层,集防结焦、耐高温腐蚀、高导热于一体,还能降低煤耗。基于光谱学科基础,研究团队把“吸热”的思路反过来,开发了辐射制冷涂层。以吸热器表面的高温太阳能吸热材料为例,这种关键光学材料一旦断供,国内光热电站将陷入被动。
2026-05-06 09:08
加载更多