在银河系中心，科学家发现了神秘无线电信号，可能来自未知天体

1. 在银河系中心，科学家发现了神秘无线电信号，可能来自未知天体

银河系是一个直径约20万光年的棒旋星系，我们所在的太阳系则位于银河系的一个旋臂－猎户臂之上，距离银心2.6万光年。由于银河系中心有着一颗质量非常巨大的黑洞，距离银心越近的区域，恒星系统就越密集，另外还包括着大量的磁星、脉冲星、恒星级黑洞等各种各样的天体，相比较而言，太阳系所在区域，无论是天体还是星际物质的密度，要远低于银河系的中心区域。 
     
 
  
  
   探索 宇宙最直接、最有效的方式，当然是驾驶着高速飞船来到目标区域，甚至登陆行星体的表面，然而，由于技术条件的限制以及光速存在上限的原因，我们人类至今也只登陆上月球，探测器飞得最远的也只是50年来还没有飞出太阳系的旅行者系列，而且信号也基本发射不过来了，所以人类的足迹至今仍然局限在仅有2光年的太阳系内，并且在相当长的时间内也走不出去。 
     
 
  
  
  好在，我们拥有众多先进的天文观测设备，可以在地球上接收来自遥远宇宙的信号，其中接收无线电波是重要的一种途径。近年来，随着观测技术的升级，我们发现了越来越多的来自银河系中心的特殊“闪烁”信号，让我们研究和分析那个“混乱”的区域提供了数据来源。 
  
  2020年，天文学家从银河系中心接收到的无线电信号中，第一次发现了奇怪的发射现象，即发射信号的周期没有什么规律可言，而且在短期发射后就会在较长时间内陷入停滞状态。在地球接收器的“显示屏”上，展现为几个小时、十几个小时的“闪烁”，随后就消失并且有可能保护几个月的“黑暗”，然后又在不确定的时间点随机性地再次重复以上的进程。通过一年多的观察，科学家们认为银河系中心的“闪光点”非常不正常，怀疑它可能代表一种全新的天文物体。 
     
 
  
  
  天文学家使用的观测仪器，是位于澳大利亚平方公里阵列探路者 (ASKAP)望远镜，原本研究的计划是想利用36 个天线阵列，在覆盖澳大利亚四分之一的天空中，搜寻每月从宇宙四面八方发射过来的变化无线电波。随着阵列望远镜的不断发展和完善，最终天文学家将目标瞄向了银河系中心，因为那里发布着各种类型的“奇异”天体，通过各种事件发射出来的无线电波，最为集中和强烈。 
     
 
  
  
  阵列望远镜从2019年实施这一调整后的观测计划后，3个月左右的时间没有发现什么异常，到2020年初时，在接收到的无线电波中发现了一个明显不同的“亮点”，没多久这个“亮点”消失。4月份时，研究团队利用单碟帕克斯天文台针对银河系中心的脉冲星是否发出无线电波进行了核查，结果什么也没有发现。转而研究团队用南非的MeerKAT 阵列望远镜，对准目标区域，几个月下来天空仍然是“黑暗”的。就当研究团队认为再也捕捉不到银河系中心的异常亮点信号时，在今年的2月份，MeerKAT 阵列望远镜突然又看到了这种“奇特”的亮点。 
     
 
  
  
  这种无线电信号，天文学家们从来没有遇到过。从某种意义上来说，是银河系中心的某种天体或者事件，以天文学家们从未见过的方式来发射无线电波。在今年年初再次观测到这种无线电信号后，仅仅“闪耀”了几个星期，然后就关闭了，毫无规律和征兆可言。天文学家判断，那里一定正在发生着“奇怪”的事情。 
  
  除了发生不可预测的“闪烁”和“关闭”之外，这个未知的物体还会发出非常有序的信号。宇宙中的其它无线电信号，通常是以来源物体为中心，以随机的方式发射的。但是通过研究发现，此次监测到的来自银河系中心的无线电信号，它在某些方向上出现的概率要比其它方向要频繁，感觉刻意向地球发射似的。 
     
 
  
  
  在天文学领域，这种无线电传输现象叫做“极化”，极化波的产生，通常是来自于强大的磁场，可以使带电粒子的电子发生同步螺旋运动，然后产生整齐有序的无线电辐射。产生极化波最有代表性的就是磁星、红矮星或者褐矮星等天体。研究团队通过使用X 射线卫星和红外仪器，对目标区域进行搜寻，并没有发现什么神秘天体存在的证据，这可能暗示着在银河系的中心，存在着一种新型的、以前没有被人发现的磁系统。 
     
 
  
  
  研究团队在监测到这一奇怪现象之后，通过深入的研究分析，在《天体物理学杂志》上发表了一篇论文，提出了他们关于这一神秘系统的观点。 
  
  从无线电发射的时间无规律以及极化现象出发，研究团队总结了三个猜测。第一是来源天体肯定非常小，被一个强大的磁场系统所包围，绝大部分时间和绝大部分的无线电波都被束缚住，偶尔会释放出来。第二是来源天体肯定位于银河系中，因为接收到的偏振无线电波几乎没有受到干扰。第三应该是天然来源，我们人类在通讯交流时，目前使用无线电波频率比较单一，而这个信号源发出的无线电波包含频段非常广泛，和其它天然来源类似。 
     
 
  
  
  基于上述三个猜测，研究团队提出了这个“神秘”物体最有可能的候选条件，那就是属于银河中心无线电瞬变天体。这种天体是一种可以快速发光的射电源，存在于银河系的中心附近，在几个小时的时间里能够实现快速变亮和衰减。到目前为止，在银河系中心，科学家们仅发现3个这样的无线电瞬变天体，而这个新发现的天体发射无线电特征，与这三个非常类似，但是出现和消失的时间要慢一些。 
     
 
  
  
  这个新发现，意味着天文学家们即将发现一种主要存在于银河系中心的新型宇宙天体，那么，它到底是从来没有发现过的白矮星、磁星类型，还是在观测过程中受到银河外围影响而产生的巧合呢？随着阵列探路者 (ASKAP)望远镜的不断发展，以及更多未来投入运行的大型观测设备的投入使用，科学家们会从更多方位、更高频度来接收、监测和分析从宇宙深处发出的无线电波，相信我们不久就会得出这是否是“发现新大陆”还是“海市蜃楼”。

2. 天文新发现：光银河系就有至少60亿颗类地行星，宇宙中可能很常见

放眼全宇宙，光一个银河系的恒星数量就够我们 探索 一辈子，而在银河系内成千上亿颗行星中，应该有多少颗是类地行星呢？一篇新研究计算表明，至少有60亿颗行星和地球一样，有水有大气。  
  
 银河系有多达4,000亿颗恒星，过去认为其中7%是跟太阳一样的G型主序星（G-type star，即黄矮星），也就是说，位于这些恒星系统内的行星或许有机会出现类地行星。
  
 根据定义，类地行星的大小必须大约等于地球、位于母恒星系统的可居住区域内，以让行星可维持地表液态水并具有孕育生命的潜力。然而像地球这样的行星，通常比其他类型的行星更容易被忽略，因为它们如此之小且离恒星有点遥远，目前我们只发现约4千多颗系外行星，且其中大部分都是类似木星或海王星的巨型星，比如热木星。  
  
 为了合理估计类地行星的数量，加拿大英属哥伦比亚大学（The University ofBritish Columbia）天文学家Michelle Kunimoto团队使用一种新算法，重新分析开普勒太空望远镜过去发现的系外行星总数，将类地行星定义为地球质量的0.75～1.5倍，以0.99～1.7天文单位（AU）的距离（即地球与太阳之距离）围绕G型主序星运行。
  
 在此限制下，团队得出银河系内约有60亿颗类地行星。当然实际数字应该小得多，且不能保证这些行星也拥有生命、甚至可以居住，毕竟看看我们的火星，距离太阳只有1.5天文单位，但它是那么的空虚荒凉，连根草都没有。  
  
 新研究的方法可以约束行星演化模型，使其搜索系外行星时更加精准。新论文已发表在《天文物理期刊》（The Astronomical Journal）。

3. 已知银河系的直径为8万光年，太阳位于距银河系中心2.6万光年的地方。现在人类最快的飞行器是航天飞机，它

首先、一光年=946000000000000000000米
用一光年除以速度，则一光年用现有航天器的速度要飞行118250000000000000秒。
银河系的直径又为8万光年，则用118250000000000000*80000
得9460000000000000000000秒。
就是说，要大约2999746321664世纪才能飞过= =。

4. 经天文学家观察，太阳在绕着银河系中心（银心）的圆形轨道上运行，半径约为3万光年（约等2.8×1020m），

（1）设太阳绕着银河系中心运行的轨道半径为r，周期为T，太阳轨迹内侧这些星体的总质量为 M由万有引力定律可得 F=GmMr2   ①由圆周运动公式可得  F=mω2R   ②ω=2πT    ③由①、②、③可得   M=4π2r3GT2          代入数据解得   M=3.3×1041kg      （2）由圆周运动公式可得   a=ω2r   ④由③、④代入数据可得  a=2.8×10-10m/s2    答：（1）太阳轨迹内侧这些星体的总质量为3.3×1041kg．（2）太阳在圆周运动轨道上的加速度为2.8×10-10m/s2．

5. 远处有星系靠近地球,则它发出的光的频率

二十世纪二十年代，天文学家哈勃利用仪器观察星系发出的光，发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线“红移”．
光谱向长波方向移动，说明我们接收到的光波波长在变长，由C=λf可知，频率变小；而由题意知当汽车迎向面开来时，我们听到的声音频率变大；而当汽车远离我们时，频率减小；而光和声音一样也具有这种效应．故说明星系在远离我们．
由波速、波长与频率的关系知，当电磁波的速度一定时，波长和频率成反比；红光波长最长，紫光的波长最短，则红光的频率比紫光低．

6. 现代天文学告诉我们，太阳是银河系中的一颗普通的恒星，同时它是太阳系的中心。地球沿着椭圆轨道围绕太

    （1）认识具有反复性，由于人们对客观事物的认识受主客观条件的限制和影响，人们对一个事物的正确认识往往要经过从实践到认识，再从认识到实践的多次反复才能完成。   （2）认识具有无限性，人类认识是无限发展的，追求真理是一个永无止境的过程。 （3）与时俱进，开拓创新，在实践中认识和发现真理，在实践中检验和发展真理。    

7. 在银河系中心，发现迄今速度最快的恒星，以超过8％的光速运动

在我们银河系的中心，有数百颗恒星紧紧围绕着一个超大质量黑洞运行。这些恒星中大多数都有足够大的轨道，这些恒星的运动可以用牛顿引力和开普勒运动定律来描述。但有几颗轨道却非常接近，只能用爱因斯坦的广义相对论才能准确描述。其中轨道最小的恒星被称为S62，它距离黑洞最近，移动速度超过光速的8%，银河系中心超大质量黑洞被称为人马座A*(SgrA*)。
     
 人马座A*黑洞质量约为400万个太阳，天文学家之所以知道这一点，是因为围绕它运行的恒星。几十年来，天文学家一直在追踪这些恒星的运动。通过计算它们的轨道，可以确定人马座A*黑洞的质量。近年来，天文观测变得如此精确，以至于天文学家可以测量出比黑洞质量更多的东西，可以检验我们对黑洞的理解是否准确，研究最多的是围绕人马座A*黑洞运行的恒星被称为S2。
     
 S2是一颗明亮的蓝色巨星，每16年绕黑洞一圈，在2018年S2最近地接近了黑洞，让天文学家有机会观察到一种被称为引力红移的相对论效应。如果你把球抛向空中，它会在上升时减速。如果你向天空照射一束光，光不会减速，但重力确实会带走它的部分能量。因此，光束在飞引力井时会发生红移。天文学家在实验室中观察到了这种效果，但S2让我们有机会在现实世界中看到它。
     
 果然，在近距离接近时，S2的光正如预期的那样变成了红色。多年来，S2一直被认为是最接近SgrA*黑洞的恒星，但后来S62被发现了。正如一个研究小组现在发现的那样，这颗恒星的质量大约是太阳的两倍，每10年绕黑洞一周。根据计算，在距离最接近的情况下，速度接近光速的8%。这是如此之快，以至于时间膨胀开始发挥作用，在S62的一个小时将持续大约100地球分钟。
     
 由于距离人马座A*黑洞很近，S62并不遵循开普勒式的轨道，它不是一个简单的椭圆，而是一个螺旋图运动，它的轨道在每个周期大约前进10度。这种相对论进动最初是在水星轨道上观察到的，但影响很小。在未来的2022年秋天，S62将再次近距离接近人马座A*黑洞，它应该可以让天文学家比接近S2更精确地测试相对论的影响。研究使用甚大望远镜和近红外仪器光谱仪在近红外积分场观测(SINFONI)和NAOS+NACO：
     
 对这个S系成员进行了SgrA*黑洞完整轨道的监测，从去卷积图像中推导出位置信息，研究将Lucy-Richardson算法应用于数据集。NACO的观测覆盖了2002年至2018年的数据，SINFONI的数据涵盖了2008-2012年。可以在两个数据集中可靠地跟踪S62。此外为2019年的数据改编了一个Keck数据点，该数据点支持在S2中心附近通过后重新识别S62。

8. 在3万光年外的银河系中，发现一颗磁星，产生了强烈的射电爆发

利用加拿大氢强度测绘实验(CHINE)射电望远镜，天文学家探测到一颗名为SGR1935+2154的银河系磁星发出明亮、持续时间为毫秒的射电爆发，这是一个极其强烈天文事件的发现，这对于提高对快速射电爆发(FRB)起源的理解很重要。磁星是具有极强磁场的中子星，比地球磁场强一千万亿倍以上。磁星中磁场的衰减为高能电磁辐射发射提供动力，例如，以X射线或无线电波的形式。
     
 快速射电爆发是持续几毫秒的强烈射电发射爆发，显示了射电脉冲星特有的色散扫描。这些爆发的物理性质尚不清楚，天文学家已经研究了各种解释，包括超新星遗迹中年轻磁星发出的同步脉泽辐射，以及宇宙弦尖端。SGR1935+2154是一颗银河系磁星，位于大约30000光年外的Vulecula座，它表现出瞬时的射电脉动。现在，它进入了异常强烈的X射线爆发活动期。
     
 由加拿大多伦多大学保罗·肖尔茨率领的天文学家团队观测这颗脉冲星，探测到一个双分量明亮毫秒射电爆发，类似于在河外距离观测到的快速射电爆发。在1024个CHAME/快速射电爆发形成的光束中，有93个同时探测到了爆发，这表明这是一个极其明亮的事件。检测到的事件由持续0.585毫秒和0.355毫秒的两个子突发组成，第二个子突发发生在第一个子突发之后大约0.03秒。
     
 发现两个猝发分量的分散度约为332.72 pC/cm~3。这两个子暴的注量分别为480和220kJy毫秒，研究人员指出，这样的值，加上到SGR1935+2154的估计距离，表明在30erg的水平上有400-800 MHz的爆发能量，比迄今已知的任何射电发射磁星的能量都要亮。新的射电爆发是在SGR1935+2154处于延长活跃期时发现，在这个阶段报告了数百个高能爆发。
     
 研究人员指出，研究中描述的爆发是迄今为止从银河系磁星探测到此类事件中射电亮度最高的。天文学家们考虑了新探测到的爆发可能是快速射电爆发的可能性。首先，射电爆发的形态与快速射电爆发相似，特别是其子分量持续时间是CHINE发现的18个重复快速射电爆发源爆发宽度的典型特征。此外，发现这种爆发只比典型快速射电爆发的观测爆发能量低一到两个数量级。
     
 但如果它们位于更近的距离，期能量可能与某些已识别的快速射电爆发相似。新发现来自SGR1935+2154的射电爆发是否是快速射电爆发，仍然是一个悬而未决的问题，但研究人员表示，其探测可能有助于填补最明亮的银河源和河外快速射电爆发之间的能量缺口。因此，这一事件弥合了银河系磁星群体和快速射电爆发之间的一大部分射电能量差距，有力地支持了磁星至少是部分快速射电爆发起源的观点。