天文新发现

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月球上發生了什么？！

一代代天文学家都以为月球永远是平静无事的。但从这里的情景来看，在最近的地质年代里發生了一些重大事件，造就了一个完全非一般月貌的地形，长约3千米。Ina火山口位于月面亚平宁山脉南麓，它首次引起人们注意是1971年在“阿波罗”15号轨道舱拍摄的照片上，但那些照片绝没有最近美国宇航局的月球勘测轨道飞行器拍摄的图像那么精细。

我们来看一看一块底部明亮干净且比周围高度低的地区。初看起来，似乎有某样东西将月壤——几乎处处覆盖月面的暗灰色的疏松岩石、碎砾和尘埃层——剥离了，暴露出80米以下结实的浅色基岩层。大量的月壤被清除掉了。古老陨击面上有许多低浅并呈点滴斑状的小丘，如浮雕似的留在这区里。40°坡度的陡坡形成鲜明的边界，它们似乎被亮区吞噬掉了。整个结构坐落在更大得多的低矮火山圆顶上。

一种理论认为，明亮的底层下部發生了坍塌，后来为岩浆所充满，这些岩浆后来大部分都流到了别处。另一种理论认为，从多孔的岩床排出的强烈气流可能经过一次次喷發吹走了月壤。这种排气过程似乎在水星上也發生过。也许月球深处仍有二氧化碳或水一类的挥發性物质，偶尔还能喷發释放出来。

Ina火山口有多年轻？明亮的底层几乎没有小陨星坑，细节依然鲜明，其矿物质没有出现通常陨石撞击、宇宙线和太阳辐射造成的空间风化。此前估计的年龄低达1百万年至1千万年，现在受到月球勘测轨道飞行器高分辨图上几个小陨星坑的挑战。尽管如此，相比月球其余的古老地质区，Ina就像是昨天形成的。

月球其它地方也有几个类似或疑似的特征。如北方不远处的Hyginus陨星坑的底层。难道现在还能發生剧烈的大规模排气事件吗？

即使在月球勘测轨道飞行器之前，研究人员和业余月球观察者就知道Ina，虽然那时的分辨率低得多；它在Charles Wood的“100幅月面图表”上是第99号，位于汽海正北的福湖（LacusFelicitatis），北纬18.65°、东经5.30°。在视宁度甚佳和良好（低）的照明条件下，可用20或25厘米望远镜观测到这个浅浅的D字形凹陷区。

超级黑洞的新纪录，假如是真的

一个天文学家小组在去年12月向全世界宣布了一则新闻，發现了两个似乎是有史以来能直接“称重”的最大黑洞。如此巨大的家伙给星系与其中央黑洞之间的标准关系理论带来了麻烦。不过，该则新闻遗漏了一个事实，正如研究者在12月8日那期《自然》杂志上發表的文章清楚地声明的，测得的质量是如此之不确定，有可能这两个黑洞都不是什么特殊天体。

两个天体分别处于巨椭圆星系NGC3842和NGC 4889的中心，这两个星系都是星系团的中心成员。该研究小组由NicholasMcCormell和马中珮（美国加州大学伯克利分校）领导，他们用夏威夷的北双子望远镜和凯克望远镜Ⅱ测定了这两个星系最内层恒星环绕中心点的转动速度，这样可以揭示看不见的中心天体的引力和质量。

这个研究小组發现，NGC 3842中心怪物的质量在70亿到130亿太阳质量之间。对NGC 4889而言，质量误差范围更大些，在60亿至370亿太阳质量之间。这两个误差范围都是1σ，从统计学上来说，这意味着真值有68%的概率落在这个范围之内，32%的概率落在这个范围之外，虽然这个范围已经够大的了。

相比之下，黑洞的前重量级冠军是属于室女星系团的M87的中央黑洞。2011年初的研究给出它的质量在62亿至70亿太阳质量之间（1σ）。新黑洞较大的误差是因为它们的距离有5倍之远，超过了3亿光年。这个距离已经处于利用气体或星群环绕星系中心天体运动的现代质量测定技术范围的边缘。天文学家在研究它们的光谱时，无法排除离星系中心约1000光年（1角秒）以远的背景光，从而造成很大的误差。

宇宙射线的新起源

宇宙射线从何处来？百年前發现的轰击地球上层大气的超速粒子也是个长期未解之谜。近年来，天文学家已经發现证据，表明这些粒子是被超新星遗迹膨胀的激波波前中的压缩磁场加速到高能量的。现在甚至有更好的证据，证明某些宇宙线来自于另一个可能的源地：剧烈活动的恒星形成区内的磁性激波波前，这是恒星星风造成的。

在超新星遗迹中，天文学家可靠证实的只是电子的高能加速。但大多数字宙射线是质子（或更重的原子核）。所以Isabelle Grenier（巴黎狄德罗大学和法国原子能委员会）和她的同事将费米伽马射线空间望远镜对准了恒星形成区天鹅座x。这是一个复合云区，位于北十字中心的恒星天鹅座Y后方，距离约4500光年。研究小组在这里發现了甚高能伽马射线（高达1000亿电子伏）的弥漫光，来自一个超泡——星云气体内的巨腔，它由很多年轻高温恒星的星风吹成。伽马射线似乎由高能质子撞击超泡内的气体原子或其它粒子产生。这些质子的平均能量比地球附近的宇宙射线大得多，似乎是刚被加速的，仍在其起源地附近。Grenier说，它们可能是被碰撞星风内缠绕的磁场大漩涡限制在超泡内的。随着时间的推移，有些粒子会泄漏出来，成为遍及银河系的宇宙射线粒子，有时还能到达地球。

一颗宣告诞生的大质量恒星

天鹅座奇怪的小双极星云Sharpless 2—106，它对黑夜中用41厘米望远镜的目视观测者来说，是个挑战性天体。下面展示的图片空前辉煌，这应归功于昴星望远镜和“哈勃”望远镜，它们以5个近红外波段和氢α發射线对Sharpless2—106进行了拍摄。

隐藏在中央尘埃带背后的是一个新形成的大质量B0型恒星，刚从诞生它的茧壳云中显露出来。从恒星周围發出的双极喷流已经吹成两个方向相反的腔体，腔壁呈现波纹状，是湍流经过所致。腔壁在红色的氢α發射线图像上最清晰，这里以蓝色的假彩色呈现。估计恒星有太阳质量的15倍左右，正处于其形成的最后阶段，将很快到达主序——恒星一生中的成年阶段。恒星位于中央尘埃带中心附近，散射光最亮处的后面。据估计，此图像的视场大约宽2光年。

“开普勒”發现可能的生物宜居世界

据美国宇航局（NASA）12月發布的消息，名为“开普勒22b”的行星至少可能拥有舒适的温度，有利于出现海洋、降雨及类似地球的生物化学过程。在开普勒空间望远镜的固定视场中，它舒适地安居在一颗G5型恒星的宜居带内，这颗比太阳稍暗稍冷的恒星位于天鹅座，离我们600光年远。利用在掩星期测量有多少恒星星光被遮挡的方法，“开普勒”望远镜测出了这颗行星的直径——地球的2.4倍。

这颗行星公转一周需要290个地球日。与“开普勒”迄今已發现的2326个候选行星中的绝大多数相比，这是很长的公转周期了。大多数候选行星温度高得都像烤箱，公转快得多，很接近它们的恒星，这是它们为什么首先被發现的原因。唯有现在，当“开普勒”积累了足够多的数据时，才能够证实那些轨道更远、转得更慢的行星的掩星。

天文学家们还不知道这个新發现行星的质量，因此也不知道它的密度和组成。

“开普勒”科学团队宣布，开普勒22b是该航天任务中第一个被确认位于其寄主星宜居带内的行星。这里的关键词是“确认”，许多温度适宜的候选者正等着被确认。

开普勒空间望远镜为寻找行星，将观测方向锁定在105平方度的天区中，监视着其中约15万颗9等到15等的恒星，这块天区大约相当于你伸直手臂后拳头覆盖的面积。它以极高精度不间断地每30秒测量一次所有恒星的亮度。当有行星从我们的视角越过某颗恒星前方时，“开普勒”就会记录下其亮度的微小下降。出现三次掩星，“开普勒”团队才将其列为候选者，并经过随后的地面观测确定它的质量或至少是质量上限后，才加以“确认”。

已记录到开普勒

22b的三次掩星，每次掩星历时7，5小时，相邻两次掩星的时间间隔10个月，这不得不说有运气的因素。

“开普勒”探测器于2009年5月15日發现它的首次掩星，那时正式开始采集数据才几天。2011年圣诞节前，迎来了它的第三次掩星，那正好在探测器执行“安全模式”而停工的前两周。

据该团队预期，约80%至95%的“开普勒”候选行星是真的。目前已有207颗候选行星被认为是“地球大小”

（不超过地球直径的1.25倍），另有680颗则为“超级地球”

（1.25到2倍地球直径）。

同时，还有48颗各种大小的候选行星轨道较远，位于其母星的可居带之内。当然，其中有10颗似乎有类似地球的直径，尽管其中5颗仍存疑问。有367颗恒星的周围环绕有两三颗甚至更多颗行星，其中约20%探测到了全部凌星行星。副组长NatalieBatalha说：“我们正在向更小的行星和更长的轨道周期推进。”某些甚至可能比地球还小。最近，“开普勒”科学家宣布了一个5颗行星组成的系统，其中有两个几乎与地球一样大小（分别为0.87和1.03个地球直径）。

Borucki希望美国宇航局能提供资金，使“开普勒”项目在计划的三年半任务（将于今年年底结束）之后能够继续下去。大部分“开普勒”目标星都表现出比预期更明显的微小光变，这增添了数据的噪声。这意味着，要达到最初的目标，探测器需要再观测更多年份，才能识别搜索出区域内所有發生掩星的类地球大小行星。

风车星系里的超新星

天好者的望远镜在去年夏天和秋天都密切关注着超新星SN 2011fe，它位于大熊座斗柄处的风车星系M101中。这颗超新星于8月下旬增亮，9月中旬达到最亮的10等，随后的几个月慢慢变暗。这是1972年以来最近和最明亮的一颗Ia型超新星。M101星系的距离仅仅2100万光年。

一些新的有关科学成果正在公布。發现这颗超新星的帕洛玛暂现源搜索（Palomar TransientFactory）小组很早就捕捉到了这颗超新星，当时的亮度只有17.2等。他们由此反推，确定这次爆發發生在11小时之前。这使得它成为有史以来最快捕获的一个Ia型超新星。

另一个由劳伦斯·伯克利实验室的PeterNugent领导的小组，發现其前身星是一个碳氧白矮星，完全如理论所预言。理论认为Ia型超新星爆發是一颗密近伴星将物质倾注入白矮星，直到白矮星不堪负荷，开始坍塌，并遭受完全的热核爆炸，将几乎所有物质都燃烧成较重的元素。测量到一些来自白矮星表面附近的未燃烧的氧，以每秒2万千米的速度飞离。

灵敏的射电和x射线观测没有發现它与周围物质發生相互作用的证据，而理论推测，伴星应在早先年代里吹出了大量物质。爆發前的图像上也没有發现任何前身星。这些结果排除了伴星是高光度红巨星或其它高度演化恒星的可能。对于超新星喷射物及其总亮度的分析表明，其伴星也不是另一个向它螺旋靠近最终并合的白矮星。

因此，提供白矮星物质的天体就只能是一颗主序星，或者很可能就是一颗中度演化的亚巨星——对于研究这类至关重要的爆炸中究竟發生了什么，提供了有价值的数据。Ia型超新星之所以备受关注，是因为它们可以作为不依赖红移而测量大尺度宇宙距离的最佳标尺——“标准烛光”。

——译自《天空与望远镜》（2012年3月号）