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德克萨斯大学艾尔帕索分校:黑洞有助生命起源 - 宇宙辐射减少生命演化
德克萨斯大学艾尔帕索分校:黑洞有助生命起源 - 宇宙辐射减少生命演化
2016/1/14 6:41:13 | 浏览:1424 | 评论:0

德克萨斯大学艾尔帕索分校:黑洞有助生命起源 - 宇宙辐射减少生命演化

宇宙辐射会将DNA和其它生命必备物质“扯碎”。宇宙形成之初,比今天的宇宙要小得多,因此当恒星系刚开始形成时,会受到更密集的辐射影响。这些高能级辐射被限制在一个相对较小的空间中,使得其辐射效果进一步加强。

德克萨斯大学艾尔帕索分校:黑洞有助生命起源 - 宇宙辐射减少生命演化

但在宇宙扩张过程中,宇宙辐射的数量也随之下降。此外,随着黑洞体积增大,它们也从向外发射辐射,转变为向内吸收辐射。这意味着DNA受到的“被扯碎”的威胁变小了,从而增加了这些生命必备组件发展和演化的机会。

德克萨斯大学艾尔帕索分校:黑洞有助生命起源 - 宇宙辐射减少生命演化

此外,恒星爆炸时产生的碎片也在生命形成过程中助了一臂之力。濒死的恒星会加速内部物质的融合,使氢原子和氦原子撞在一起,形成更大、更重的元素,然后再被抛到宇宙中去。这些“宇宙工厂”生产了所有的化学元素,包括氧和氮,它们是地球大气中的关键元素,而正是地球大气保护我们免受宇宙射线的伤害。

在宇宙形成早期,太空中充满了正在爆炸的恒星,以及旋转的尘土云——这也是现代宇宙的组成元素,但早期宇宙中的星系要少得多。一颗稳定恒星附近的行星将持续受到密集宇宙辐射波的攻击,这些辐射既来自行星系内部,又来自外部。

天文学家认为,在黑洞形成、宇宙扩张的过程中,宇宙辐射不断减少,并在创造适合生命起源的条件中起到至关重要的作用。因为宇宙辐射会将DNA和其它生命必备物质“扯碎”。

宇宙形成之初,比今天的宇宙要小得多,因此当恒星系刚开始形成时,会受到更密集的辐射影响。这些高能级辐射被限制在一个相对较小的空间中,使得其辐射效果进一步加强。

但在宇宙扩张过程中,宇宙辐射的数量也随之下降。不仅释放出的辐射量下降,它需要填充的空间也减少了。此外,随着黑洞体积增大,它们也从向外发射辐射,转变为向内吸收辐射。这意味着DNA受到的“被扯碎”的威胁变小了,从而增加了这些生命必备组件发展和演化的机会。

这一理论是由德克萨斯大学艾尔帕索分校的天文物理学家保罗·梅森博士(Paul Mason)提出的。他在本周举行的美国天文学会大会上公布了自己的研究,描述了宇宙形成中的一系列关键事件。例如,超新星(爆炸的恒星,会发射大量宇宙射线)在过去比今天更为频繁。但随着宇宙不断扩张,这些事件发生的频次越来越少。

此外,恒星爆炸时产生的碎片也在生命形成过程中助了一臂之力。濒死的恒星会加速内部物质的融合,使氢原子和氦原子撞在一起,形成更大、更重的元素,然后再被抛到宇宙中去。这些“宇宙工厂”生产了所有的化学元素,包括氧和氮,它们是地球大气中的关键元素,而正是地球大气保护我们免受宇宙射线的伤害。据梅森博士称,最早的生命出现时间可能并不比地球形成早多久,即45亿年之前。

“过了相当一段时间,宇宙中的射线密度才有所降低,不利于生命形成的事件也逐渐减少,降到了生命可以承担的程度。”梅森博士指出。“这说明宇宙的扩张对于生命来说十分重要。”梅森博士还补充说:“这也说明在地球形成之前,宇宙中出现生命的可能性是很低的。”“我们猜测,地球上极为缓慢的生命起源过程是否与一系列干扰行为(如宇宙射线)的减少有关。”(叶子)

日本京都大学:黑洞观测利用爆发时可见光 普通望眼镜就可实现

日本科学家参与的一个国际科研团队在《自然》杂志上发表论文称,可以通过黑洞活跃期间其周围气体释放出的可见光对黑洞进行观测,而这只需要一台口径20厘米的普通望远镜。

德克萨斯大学艾尔帕索分校:黑洞有助生命起源 - 宇宙辐射减少生命演化

  黑洞观测利用爆发时可见光 普通望眼镜就可实现。

“我们现在知道,通过光学射线——也就是可见光——就可以对黑洞进行观测,而不需要依赖高频X射线和伽马射线望远镜。”京都大学研究生、论文第一作者木村真理子说。该团队在2015年6月观测到了天鹅座V404黑洞爆发时释放的可见光。

天鹅座V404被认为是距地球最近的黑洞之一,它拥有一个比太阳稍小的伴星,因此是一个黑洞双星系统。黑洞双星系统每过几十年就会“爆发”一次,其原因是黑洞对其伴星施加的巨大拉力作用会将其伴星表面的物质“扯”下来。而黑洞一般由一个吸积盘包围,这些“扯”下的物质最终会以螺旋状态被吸入黑洞,当吸积盘内部温度达到1000万开尔文甚至更高时,就会产生X射线,因此科学家一般通过X射线对黑洞进行观测。

2015年6月15日,美国国家航空航天局(NASA)的斯威夫特太空望远镜观测到了天鹅座V404沉寂26年后爆发的第一个信号。日本科学家随即发起了在全球范围内使用光学望远镜对这一黑洞进行观测的行动。该科研团队史无前例地获得了大量关于天鹅座V404黑洞双星系统爆发的数据,监测到了时间尺度从几分钟到几小时的光学射线和X射线的重复波动模式。分析发现,这些光学射线与吸积盘最内侧释放的X射线有关:X射线照亮并加热了吸积盘的外部区域,使这一区域释放出人眼可见的光学射线。

英国南安普顿大学天文学家波沙克·甘地说,尽管被星际气体和尘埃所遮盖,这个黑洞在物质被卷入之时极其明亮。“如果没有这层面纱的遮挡,天鹅座V404可能是当时黑暗的天空下肉眼可见的银河系中最遥远天体。”(刘园园)

NASA核光谱望远镜寻找仙女星系黑洞与中子星

美国宇航局(NASA)官网1月6日消息,近日NASA的“核光谱望远镜阵列(NuSTAR)”对仙女座星系进行了大范围拍照,获取了该星系迄今最清晰的高能X射线波段图像。

这个波段成像在 NuSTAR 2012年进入太空前,是绝大多数太空望远镜无法做到的。目前该望远镜已经发现了40个X射线联星,X射线联星是一类发出明亮X射线辐射的联星,联星系统中有一颗为致密星,通常为中子星或黑洞。

NuSTAR的研究结果最终将有助于科学家理解X射线联星在宇宙演化中的作用。天文学家说,这些活跃的天体在宇宙第一批星系形成时,对加热星系际气体起了关键作用。

来自美国宇航局戈达德太空飞行中心的丹尼尔 伟嘉(Daniel Wik),他在出席第227届美国天文协会会议上表示:“仙女座星系是我们银河系附近唯一可以看清楚单个X射线联星,并且能仔细研究它们的大型旋涡星系。我们可以利用这些信息来推断更遥远的星系中发生了什么,因为这些星系太过遥远我们无法观测。”

仙女座星系也称梅西尔31(M31),是距离我们银河系最近的大型星系,最近距离约254万光年。如果不考虑银河系与仙女座星系之间相对运动速度,即使以迄今速度最快的载人飞船阿波罗10号(11.08千米/秒),也需要690亿年才能抵达该星系。

从外观上看,仙女座星系颇似银河系,同为旋涡星系,但是仙女座星系比我们银河系要大很多。银河系直径约10万光年,而仙女座星系直径约20万光年,是银河系的两倍。在天气较好的夜晚,我们用肉眼即可观测到这个大型星系。

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美国宇航局“核光谱望远镜阵列”望远镜对仙女座星系进行了大范围的拍照

在之前的太空任务中,美国宇航局的钱德拉X射线望远镜(CXO)在软X射线波段得到了更清晰的仙女座星系图像,而NuSTAR工作在硬X射线(高能X射线)波段。钱德拉X射线望远镜与NuSTAR组合在X射线不同波段的观测,将为天文学家了解旋涡星系里X射线联星的性质提供重要参考。

X射线联星中的一个成员通常是死亡的恒星,或是一颗质量比太阳大很多倍的恒星爆发后产生的致密星,比如中子星或黑洞。在适当情况下,X射线联星中的致密星利用强大引力从伴星表面吸取物质,这些物质在被致密星吸收时被加热到高温,并释放出大量X射线。

由NuSTAR得到仙女座星系大片区域的图像,科学家将从中识别X射线联星中的黑洞与中子星数目,这项研究有助于了解仙女座星系X射线联星的致密星数量。

该项目首席研究员,宇航局戈达德太空飞行中心的安(Ann Hornschemeier)说:“在过去几年,我们已经意识到恒星演化为黑洞或中子星等这些致密的天体,在整个宇宙中扮演的重要角色。在宇宙早期,这些致密星在加热星际气体的过程中起到了至关重要的作用。通过NuSTAR观测得到该星系中黑洞与中子星的数量,可以让我们弄明白有多少力量是来自这些X射线联星系统。”

新的研究还揭示了仙女座星系可能不同于我们银河系,研究黑洞、中子星等这些致密星在仙女座星系里的数量,将使我们弄明白仙女座星系里,恒星的形成历史与我们银河系有何不同。

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银河系与仙女座星系合并过程,八张图分别代表现在、20、37.5、38.5、39、40、51、70亿年后地球夜空的景象

目前我们银河系正在与仙女座星系相互靠近,仙女座星系正以每秒120公里的速度飞向银河系,约40亿年后将发生碰撞合并。科学家预测地球与太阳系不会有危险,但是会被抛到比现在所处位置更偏远的地方。即使地球可以躲过这次浩劫,但50亿年后太阳在死亡前会把地球烤干,希望人类能够早日移民到外太空。

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