分类: 物理

  • 天文学家提出无需知晓外星生命形态即可寻找它的新方法

    天文学家提出无需知晓外星生命形态即可寻找它的新方法

    https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2026/03/image_14607f-Habitable-Exoplanet.jpg一种新的“中立型生物标志物”方法搜索系外行星的模式,表明外星生命可通过其传播和重塑整个行星系统的方式被探测到。

    寻找生命的第二个实例是现代科学的重大问题之一。除了在地球上创造人工生命起源外,生命搜索的主要目标是太阳系内外的行星。现实中,太阳系内搜索外星生命的地点有限;系外则机会无限,但难点是难以确定系外行星特征是否归因于外星生命。简单的光谱生物标志物易受假阳性影响;技术标志物虽降低假阳性,但需对潜在生命及其技术做强假设。

    东京科学研究所的Harrison B. Smith博士和基础生物学研究所的Lana Sinapayen博士提出根本不同的思路:不局限于单个行星,而是通过生命在多颗行星上的集体效应探测其存在。他们在《天体物理学杂志》发表的新论文中,介绍了“中立型生物标志物”方法——该方法不依赖对生命组成、功能的详细认知,仅基于两个宽泛假设:生命可跨行星传播(如泛种论),且能随时间修改行星环境。

    研究人员采用基于智能体的模拟,建模生命跨恒星系统传播及改变行星特征的过程。结果发现,若生命扩展并影响行星环境,会产生行星位置与可观测特征间的可探测统计关联,关键是这些关联无需在单个行星上识别特定生物标志物即可显现。

    除探测生命存在外,科学家还开发了识别最可能存在生命的行星的方法:通过行星可观测特征和空间关系聚类,分离出受生命影响概率高的行星组。该方法优先可靠性而非完整性,最小化假阳性(即使错过部分有生命的行星),对指导有限望远镜时间的后续观测特别实用。

    Smith博士表示:“通过关注生命的传播及与环境的相互作用,我们无需完美定义或单一明确信号就能搜索生命。”Sinapayen博士补充:“即使其他星球的生命与地球生命根本不同,其大规模效应(如传播和修改行星)仍可能留下可探测痕迹,这正是该方法的核心吸引力所在。”

  • 星际彗星3I/ATLAS过近日点后化学成分发生变化

    2026年1月7日,斯巴鲁望远镜的观测显示,星际彗星3I/ATLAS的二氧化碳与水的比例异常低,这表明该彗星在靠近太阳升温时成分发生了变化。3I/ATLAS由美国国家航空航天局资助的ATLAS巡天望远镜于2025年7月1日在智利里约乌尔塔多发现,又称C/2025 N1(ATLAS)和A11pl3Z,来自人马座方向,2025年10月30日抵达近日点(最靠近太阳的位置)。

    日本小泉空间科学研究所的Yoshiharu Shinnaka及其同事指出,3I/ATLAS是第三颗确认的星际天体,为研究太阳系外原行星盘中形成的冰质星子的物理化学性质提供了难得机会。自2025年7月1日发现以来,后续观测已确认其彗星活动,刻画了尘埃彗发,包括核大小和尘埃分布的约束。

    研究团队于2026年1月7日用斯巴鲁望远镜观测了近日点后两个多月的3I/ATLAS,利用太阳系彗星研究中发展的分析方法处理数据,估算了彗发(彗星核周围的气体云)中二氧化碳与水的比例。由于彗发气体源于彗核,其成分可反映彗核本身。

    斯巴鲁望远镜数据计算的二氧化碳/水比例低于韦伯望远镜和SPHEREx空间望远镜的观测结果。这一变化符合彗核内部与外部成分不同的假说:当3I/ATLAS靠近太阳升温时,气体从彗核不同区域逸出。

    Shinnaka博士表示,未来几年巡天望远镜全面运行后,预计将发现更多星际天体。通过将太阳系彗星研究的观测分析技术应用于星际天体,可直接对比太阳系内外彗星的成分与演化差异,进而深入理解包括太阳系在内的各类恒星系统中星子与行星的形成过程。该团队论文将发表于《天文期刊》。

    Yoshiharu Shinnaka等2026年的研究论文《星际彗星3I/ATLAS近日点后二氧化碳/水比例的[O I]禁线约束》已被《天文期刊》录用,arXiv编号为2603.25002。

  • TRAPPIST-1系统中的两颗地球大小行星显示出明显的昼夜分界

    詹姆斯·韦伯太空望远镜对两颗系外行星TRAPPIST-1b和TRAPPIST-1c的新观测显示,它们存在酷热的白昼和严寒的夜晚,这是首次获得岩石质系外行星的详细气候图,也让其宜居性的希望变得渺茫。

    红矮星(比太阳更小、更冷)占银河系恒星总数的四分之三以上。天文学家发现,地球大小的行星在这类暗星周围尤其常见,引发了一个紧迫问题:生命能否在与地球如此不同的行星上出现?TRAPPIST-1系统便是这一探索的焦点之一。该系统于2017年被发现,距离地球38.8光年,位于水瓶座,包含七颗凌日行星(TRAPPIST-1b至h)。所有行星大小与地球、金星相近或略小,轨道周期极短。

    日内瓦大学天文学家埃梅琳·博尔蒙指出:“TRAPPIST-1系统令人惊叹!七颗行星围绕同一恒星运行,部分质量与地球相当。至少三颗行星位于宜居带,表面温度可能允许液态水存在。这是比较行星学的绝佳平台,可揭开这类行星奥秘,验证恒星周围生命演化假说。”

    博尔蒙团队用詹姆斯·韦伯望远镜观测了两颗最内侧行星。他们表示:“红矮星活动剧烈,会以强紫外线和高能粒子轰击行星,可能侵蚀大气、消灭生命;且宜居带行星距恒星极近,潮汐力使自转与轨道同步(类似地月),导致一侧永昼、一侧永夜。”

    通过测量光通量,天文学家精确测定了两颗行星昼夜温度:白昼分别超200℃和近100℃,夜晚低于零下200℃。巨大温差表明行星两侧无能量再分配,因此无大气。若形成时存在大气,也会被恒星极端条件剥离。

    研究认为,两颗内侧行星无浓密大气,支持“红矮星辐射和高能抛射影响行星演化”的假说。博尔蒙说:“TRAPPIST-1是参考系统,外侧行星可能仍有大气,类似水星无大气而金星、地球保留大气的情况。我们期待继续探索该系统。”成果于4月3日发表在《自然·天文学》。

  • 20世纪50年代天空中的神秘闪光与核试验及不明空中现象目击事件有关:研究

    对冷战早期存档天空巡天数据的一项新统计分析发现,夜空中神秘的短暂光爆发更可能在大气层核试验前后出现,且随不明空中现象(UAP)报告的增加而增多。

    北欧理论物理研究所(Nordita)的比阿特丽斯·比利亚罗埃尔博士与范德堡大学医学中心的斯蒂芬·布鲁厄尔博士表示:“在1957年10月4日首颗人造卫星发射前的天空巡天中,已识别出类似恒星的暂现天体。”“这些持续时间短于50分钟单次曝光时长的暂现天体具有点扩散函数,且在其出现前后不久的图像及后续巡天的所有图像中均不存在。”“部分情况下,单张图像中会出现多个暂现天体,其特征难以用常见解释(如引力透镜、伽马射线暴、小行星碎裂、底片缺陷)说明。”

    作为“百年观测中消失与出现源”(VASCO)项目的一部分,两位研究者在1949至1957年开展的首批帕洛玛天文台天空巡天(POSS-I)照相底片中,识别出超10万个短暂的类恒星“暂现天体”。随后,他们将这些闪光的时间与124次大气层核试验记录及数千起UAP目击报告进行对比。

    “该时期共2718天,其中310天(11.4%)观测到暂现天体。”他们指出,“整体样本中,每日暂现天体数量从0到4528不等,分布于多张底片的多个位置。”“研究期间,美、苏、英三国共在124天(4.6%)开展大气层核试验。”“UFOCAT数据库记录的UAP报告涉及研究期间2428天(89.3%)。”

    研究者发现,暂现天体在核试验前后1天窗口内出现的概率,比其他日期高约45%;核试验次日的效应最强,观测到暂现天体的概率约上升68%。研究还报告,暂现天体数量与同日期UAP目击报告数量存在适度关联:平均每增加1起目击报告,暂现天体数量约增加8.5%。

    该团队的发现未明确暂现天体的本质,也未证明因果关系,但挑战了部分传统解释。科学家指出,这些暂现天体不同于照相底片上的尘埃或放射性污染缺陷,其时间特征(尤其是核试验次日的峰值)也不符合爆炸碎片等简单场景。

    研究者提出两种主要可能性:其一,核爆炸可能触发了此前未被识别的大气现象,从而产生短暂点状闪光;其二(更具推测性),部分暂现天体可能反映高空或轨道上的物体——可能与引发UAP目击的事件相关。两者均未得到证实。

    研究者强调,该发现为UAP现象的真实性及其与核武器活动的潜在关联提供了额外实证支持,补充了目击者报告之外的数据;不能排除部分暂现天体代表首颗人造卫星发射前照相底片中捕捉到的轨道UAP事件的可能性。

    这项研究丰富了运用系统科学方法研究UAP相关数据的小型同行评审文献,其报告的关联对加深暂现天体与UAP理解的最终重要性仍待确定。

  • 韦伯望远镜捕捉到两个行星形成区的引人注目的侧视影像

    NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯空间望远镜拍摄的新图像揭示了两颗被行星形成盘环绕的年轻恒星——左为Tau 042021,右为Oph 163131,罕见地以侧视视角展示了类地行星可能的形成过程。

    韦伯望远镜天文学家在声明中表示,“原行星盘出现在刚诞生的恒星周围。当更大分子云中的一团气体坍缩形成恒星时,未被使用的气体和尘埃会围绕恒星形成厚盘状结构。随着时间推移,这些尘埃会相互碰撞并坍缩,逐渐形成星子——这些星子随后可能发展为行星。无法演化为成熟行星的星子则会残留为环绕恒星的小行星和彗星。未被这一过程消耗的气体,会在数千万年间被新恒星的辐射吹散,原行星盘随之消散。这正是我们太阳系在远古时期的形成过程,造就了如今我们所知的小行星、彗星、气态巨行星和类地行星。通过观测其他更早期的原行星盘,我们能够厘清太阳系的形成机制,以及银河系中不同类型行星的形成可能性。”

    这两颗原行星盘Tau 042021(又称2MASS J04202144+2813491)和Oph 163131(又称2MASS J16313124-2426281)的新图像,由韦伯望远镜的近红外相机(NIRCam)和中红外仪器(MIRI)拍摄。Tau 042021位于金牛座,距离地球约450光年;Oph 163131位于蛇夫座,距离约480光年。

    天文学家指出,这两个天体的独特共性在于,从韦伯望远镜的观测视角看,它们的原行星盘边缘朝向地球。这意味着中心年轻恒星的强光大部分被遮挡,我们看到的是从盘中升起、在星尘上方形成的星云——这些星云被恒星的反射光照亮。这不仅是壮丽的天文景象(图像形似太空中的彩虹色旋转陀螺),更是研究行星形成盘组成的关键。盘中尘埃的分布(包括盘内及盘上下区域),强烈影响行星形成的位置和方式。

  • 巨型系外行星TOI-5205b拥有富碳、贫氧的大气层,韦伯望远镜观测显示

    天文学家利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载的近红外光谱仪(NIRSpec),表征了系外气态巨行星TOI-5205b的大气特性。该行星绕一颗小而暗的红矮星运行,观测发现其大气重元素含量意外匮乏,这引发了关于这类“ forbidden”外星世界如何形成与演化的新疑问。

    TOI-5205b是一颗短周期(1.63天)气态巨行星,半径仅比木星大1.03倍,质量为木星的1.08倍。它于2022年首次被发现,绕M4型恒星TOI-5205运行——该恒星的大小和质量约为太阳的39%。该系统又名TIC 419411415,位于狐狸座,距离地球约283光年。

    NASA戈达德太空飞行中心的Caleb Cañas博士及其同事指出,短周期(轨道周期小于10天)木星质量行星是首类在主序类太阳恒星周围发现的系外行星,但它们的形成过程仍存不确定性;M矮星周围短周期气态巨系外行星数量的增加,给气态巨行星形成理论带来了额外复杂因素。

    这类行星难以通过核心吸积机制形成,因为M矮星的低星周盘质量和长轨道时标,会阻碍能启动 runaway气体吸积的大质量行星核心高效形成。它们代表了中到晚型M矮星行星形成的极端 regime——高行星-恒星质量比要求核心质量超过原行星盘估计的尘埃质量。

    天文学家利用韦伯的近红外光谱仪观测了TOI-5205b的三次凌日现象,惊讶地发现其大气中重元素(相对于氢)的浓度低于太阳系气态巨行星(如木星),甚至比宿主恒星的金属度更低,这使其在迄今研究的所有巨行星中脱颖而出。

    此外,凌日观测还揭示了TOI-5205b大气中存在甲烷和硫化氢(虽这一发现不那么令人震惊)。为 contextualize研究结果,研究人员借助复杂的行星内部模型预测:TOI-5205b的整体组成金属丰度约为凌日测量大气金属丰度的100倍。

    卡内基科学研究所的Shubham Kanodia博士表示,观测到的大气金属度远低于根据行星质量和半径计算的整体组成模型预测值,这表明行星形成期间重元素向内迁移,如今内部与大气未发生混合。总之,这些结果表明该行星大气极富碳、贫氧。

    该研究成果发表于《天文期刊》。

  • 天文学家在早期星系周围发现大量氢储备

    爱好-埃伯利望远镜暗能量实验(HETDEX)的天文学家发现,100亿至120亿年前,超过3万颗星系周围存在巨大氢晕(称为莱曼-α星云),表明星系生长的原材料比此前认为的丰富得多。

    氢气体因不自行发光,探测难度大。但如果靠近释放大量能量的天体(如充满紫外线恒星的星系或星系群),能量会使氢发光。天文学家需用精密仪器投入大量时间探测,而这类仪器需求高。此前天文调查仅能捕捉最亮、最极端的氢晕,针对早期星系的定向观测通常放大倍数高,仅能看到极小的氢晕,因此介于小氢晕和巨型氢晕之间的天体一直难以探测。

    HETDEX的观测填补了这一空白。该调查利用麦克唐纳天文台的爱好-埃伯利望远镜,绘制超过100万个星系的位置,以研究暗能量。HETDEX首席研究员、德克萨斯大学奥斯汀分校天文系主任卡尔·格布哈特博士表示,他们捕获了近半拍字节数据,涵盖星系及星系间区域,观测天区面积超2000个满月,规模巨大且前所未有。

    德克萨斯大学奥斯汀分校博士后研究员、HETDEX科学家达斯汀·戴维斯博士补充,爱好-埃伯利望远镜是世界最大望远镜之一,HETDEX所用仪器每次观测可产生10万条光谱,数据量庞大,藏有各类有趣、奇特的待发现天体。

    为探测氢晕,天文学家选取了HETDEX迄今识别的160多万颗早期星系中最亮的7万颗,借助德克萨斯高级计算中心的超级计算机,分析其中多少星系周围存在氢晕证据。研究团队称,这些氢晕跨度从数万到数十万光年不等,有的是围绕单星系的橄榄球状云,有的是包含多星系的不规则团块。HETDEX数据经理、德克萨斯大学奥斯汀分校研究员艾琳·门图赫·库珀表示,这类氢晕像巨型变形虫,有触须延伸至太空。

    相关研究论文2026年3月11日发表于《天体物理学杂志》。

  • 天文系学生发现迄今最原始恒星

    芝加哥大学一组本科生研究团队指出,新发现的恒星SDSS J0715-7334形成于大麦哲伦星云的晕轮区域,数十亿年前从该星云迁移至银河系。

    大爆炸诞生了宇宙,最初是充满高能粒子的炽热混沌介质。随着宇宙膨胀,物质逐渐冷却并凝聚为中性氢气。部分区域密度高于周围,数亿年后其引力克服宇宙向外膨胀的趋势,物质向内坍缩,形成第一代恒星——这些恒星仅由原始氢和氦构成,无任何重元素。

    第一代恒星燃烧温度极高、寿命短暂,在生命终结的超新星爆发前,已在核心的恒星熔炉中合成新元素(如碳、氧等),并通过爆发将这些元素散布至星际空间。由此类富含重元素的物质诞生的新一代恒星,元素种类比前代更为丰富。

    芝加哥大学教授Alex Ji解释:“宇宙中所有更重的元素(天文学家称为‘金属’)均由恒星演化过程产生——包括恒星内部的核聚变反应、超新星爆发,以及致密天体(如中子星)的碰撞。因此,发现一颗金属含量极低的恒星,意味着研究团队遇到了极为特殊的早期宇宙遗迹。”

    SDSS J0715-7334的金属丰度仅为太阳的0.005%,是迄今观测到的宇宙中金属含量最低的恒星,比此前纪录保持者的金属丰度低两倍以上。该恒星由斯隆数字巡天(SDSS)项目的数据发现,距离地球约8万光年。

    轨道分析结果显示,这颗恒星确实形成于大麦哲伦星云,数十亿年前随该星云的物质迁移进入银河系。Ji教授补充:“这颗古老‘移民’恒星为我们提供了前所未有的窗口,得以窥见早期宇宙的物质组成与演化环境。像SDSS这样的大规模巡天项目,让本科生能直接参与前沿天文发现。”

    发现该恒星的芝加哥大学学生Ha Do表示:“我们对这颗恒星的多种元素进行了光谱分析,所有元素的丰度都显著低于太阳,进一步证实了它的原始性。”研究团队的成果已发表于《自然·天文学》期刊。

  • 维拉·C·鲁宾天文台发现超11000颗新小行星

    维拉·C·鲁宾天文台的天文学家发现超11000颗新小行星,其中包括数百颗海王星外天体(TNOs)和33颗此前未知的近地小行星。鲁宾天文台的新数据集包含约100万次观测,历时一个半月,覆盖超11000颗新小行星及8万多颗已知小行星,数据已提交国际天文学联合会(IAU)小行星中心(MPC)。

    鲁宾太阳系首席科学家、华盛顿大学天文学家马里奥·尤里奇博士表示,鲁宾“首次大提交”只是冰山一角,证明天文台已具备观测能力——过去需数年或数十年发现的天体,鲁宾数月内就能发掘,正逐步兑现“重塑太阳系天体目录、开启未知发现”的承诺。

    新识别的天体中含33颗此前未知的近地天体(NEOs),即近日距小于1.3天文单位的小型小行星和彗星,均不威胁地球,最大直径约500米。数据集还包含约380颗海王星外天体,其中两颗暂命名2025 LS2和2025 MX348的天体轨道极长极扁,最远处距太阳约为地球的1000倍,跻身已知最遥远的30颗小行星之列。

    哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家马修·霍尔曼博士称,寻找海王星外天体如同“大海捞针”:从天空数百万闪烁源中,通过计算机筛选数十亿组合识别可能的太阳系遥远天体,需新颖算法。同中心的凯文·纳皮尔博士补充,这类天体是探索太阳系最外围的诱人探针,能揭示行星早期运动史,还可能暗示是否存在迄今未发现的第九大行星。

  • 哈勃太空望远镜聚焦于IC 486

    哈勃团队发布了棒旋星系IC 486的精美特写照片。IC 486位于双子座,距离地球约3.8亿光年,别名LEDA 22445、IRAS 07572+2645或UGC 4155,1891年3月6日由奥地利天文学家兼气候学家鲁道夫·费迪南德·施皮塔勒发现。该星系具有明亮的中心棒状结构,旋臂从棒体展开,环绕核心形成平滑的近环状图案。

    哈勃的观测揭示了IC 486的颜色细微变化:苍白明亮的中心以老年恒星为主,周围圆盘的淡蓝色区域是近期恒星形成区;尘埃丝缕贯穿星系结构,遮挡光线并勾勒出分子气体富集区(新恒星可能形成);中心有明显白色辉光,来自活动星系核(AGN),由质量超太阳1亿倍的超大质量黑洞驱动。

    所有足够大的星系中心都存在超大质量黑洞,但部分黑洞极度贪婪,将大量气体和尘埃吸积成旋转吸积盘,轨道物质产生的高温辐射(含X射线)可超过星系其余部分亮度,这类星系称为活动星系,中心为AGN。IC 486看似平静,实则是受引力和恒星演化塑造的动态系统,数百万年间,恒星的诞生、衰老与消亡将持续改变其结构,书写宇宙星系演化的篇章。

  • 天文学家发现超热木星WASP-189b的化学组成与其恒星一致

    天文学家利用国际双子座天文台双子座南望远镜上的浸没光栅红外光谱仪(IGRINS),直接测量了WASP-189b的大气成分,发现其与宿主恒星的元素组成一致,这是迄今为止最清晰的证据,表明行星的化学特征继承自形成它们的原行星盘。

    WASP-189是一颗7.3亿年的A型恒星,距离地球322光年,位于天秤座。它也被称为HD 133112,比太阳更大,温度高出2000多摄氏度。WASP-189b于2018年首次被发现,是一颗凌日气态巨行星,半径约为木星的1.6倍。该行星与恒星的距离约为地球与太阳距离的1/20,仅需2.7天即可完成一次完整轨道。

    亚利桑那州立大学研究生豪尔赫·安东尼奥·桑切斯及其同事表示:“超热木星的温度高到足以蒸发镁、硅和铁等造岩元素,这为利用光谱学观测这些元素提供了难得的机会——光谱学是将光分解为组成波长以识别化学物质存在的技术。”

    天文学家使用IGRINS仪器获得了WASP-189b的高分辨率热发射光谱,在系外行星大气中检测到中性铁、镁、硅、水、一氧化碳和羟基。他们指出,WASP-189b的镁硅比与其宿主恒星相同,这一发现为行星形成的广泛假设提供了首个观测证据,开辟了理解系外行星形成和演化的新途径。

    像WASP-189b这样的热巨行星被认为有外层气体,其化学成分受形成它们的原行星盘影响。研究人员假设,原行星盘中造岩元素比例与宿主恒星匹配,因两者源自同一原始物质云。这种恒星与周围行星的化学联系常被用于模拟岩石系外行星组成,此前仅基于太阳系内测量,直到现在才在其他系外行星上直接观测到。

    桑切斯表示,WASP-189b为类地行星形成研究提供了观测锚点,其可测量的镁硅比验证了宿主恒星与周围岩石物质组成的假定相似性。亚利桑那州立大学天文学家迈克尔·莱恩博士补充,地基高分辨率光谱仪能约束镁、硅等造岩元素,这为系外行星大气研究开辟了全新维度。该成果论文于2026年2月18日发表在《自然通讯》期刊。

  • 更近距离观察太阳揭示其更混乱的磁核

    NASA帕克太阳探测器的新数据分析显示,质子和重离子对太阳磁重联事件的反应不同,表明空间天气背后存在更复杂的机制。磁重联将磁能转化为爆炸性动能,为太阳活动提供能量,并引发影响地球的空间天气。这一机制使质子和重离子获得能量,以高速从太阳射出。

    当前模型假设所有粒子反应相同,但帕克太阳探测器的新数据显示粒子加速存在明显差异:重离子像激光束直线射出,质子则产生波将后续粒子散射成分散模式,类似手电筒。西南研究所与德克萨斯大学圣安东尼奥分校研究员米希尔·德赛博士指出,新数据改写了对磁重联的理解,质子和重离子的独特光谱与现有模型矛盾——质子产生的波能更高效散射自身,重离子则保持束状并保留加速后的光谱形状。

    磁重联是宇宙普遍现象,磁场线在此汇聚、断裂并重新连接。太阳上的磁重联会使粒子获能并产生高速流,驱动太阳耀斑、日冕物质抛射等空间天气事件。这些事件会扰动地球空间环境,虽能形成极光,却可能扰乱电网、卫星通信与导航系统运行。理解磁重联机制对预测危险事件、保护地球及太空生命与技术资产至关重要。

    德赛博士补充道,太阳的“磁引擎”远比想象复杂,这一发现令人兴奋——我们的恒星是研究宇宙高能物理(如粒子加速、磁重联)的本地实验室,这些过程为黑洞、超新星等宇宙最剧烈神秘现象供能。研究结果于2026年3月31日发表在《天体物理学杂志快报》,论文《近太阳日球层电流片磁重联引起的质子和重离子加速》(M.I.德赛等)刊登于《ApJ》1000卷300期,doi为10.3847/1538-4357/ae48f2。