近期的天文新发现

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木卫二冰壳里的活动湖

在木卫二内部深处是地下海洋，海上覆盖着厚厚的冰壳。冰壳内部有些大型的水湖泊，有时会冲破它们的冰盖，破坏木卫二的表面。一项新的研究得出结论，木卫二奇怪的“混沌地形”起源于这些宽阔的水湖泊之上仅两三千米厚的冰层的破裂和再冻结，其中有一个湖的容积相当于北美五大湖的总和。

木卫二上的水和冰并不是新的。行星科学家们早就得出过结论，在这颗卫星布满碎裂线纹的平坦表面之下深藏着一片海洋。不过，谁也无法完美解释它那混沌的地形，那里有着形状各异的崎岖冰区、突起的穹丘和宽达数百千米的沉降盆地。20世纪90年代末，天文学家通过美国宇航局的“伽利略”木星轨道器第一次进行了近距离观测。美国惠顿（Wheaton）学院的行星科学家和木卫二专家Geoffrey　Collins说，这些照片“使我们无所适从，百思不得其解”。

那些相对较高的穹丘，如名为科纳马拉混沌区（Conamara　Chaos）里所看到的，是怎样产生的？这更是使人困惑的问题。它们平均约200米高。对于该问题有两个不同的解释：它们是水从下向上涌造成的，或者，是温冰从下向上的喷发物造成的。但实际高度比它们预期的都要高得多。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校的布里特妮·施密特（Britney　Schmidt）和她的同事基于地球冰层活动的观测提出了一个新的模型，尤其是基于火山之上的冰川构造和暖流破坏海洋冰架的方式。

按施密特的模型，由于环绕木星运动时受潮汐力的加热，木卫二冰层深处较之周围变得更轻。暖冰通过厚厚的冰壳层向上运动，形成喷发物。当喷发物接近表面时，施加的压力会导致表面易碎冰层融化。融水变成地球上被称为栖息湖（perched　lake）的湖泊：夹在上下冰层之间的透镜状水体。受困的水产生新的裂纹，并加宽上层中的老裂纹，这些裂纹的厚度只有一两千米。最终这些冰碎裂成大冰山，四周则是被压碎了的大冰砾。

“卫星表面你永远看不到液态水”，施密特说。“当那些巨大结实的冰山四处移动时，它们能压碎彼此问所有脆弱的冰，这些冰里可以充满水——其表面仍不是液态的，但里面充满了水。”渗漏出来的水使这些碎砾物质被盐分污染，形成不同于他处干净冰的矿物学特征。最后栖息湖与上层的碎冰砾重新冻结。

新的解释可进一步描述如下：水在液态比固态占的体积更小，所以湖的融化引起上层表面崩塌，泰拉暗斑区（Thera　Macula）就是那样的情况，杂乱的地形比周围的冰平原约低800米。施密特指出，当碎冰砾和湖泊重新冻结时，膨胀的冰“提供了将表面顶成穹丘所需要的额外推举力”。

“这是非常有说服力的模型”，美国喷气推进实验室的木卫二专家RobeA　Pappalardo认为，“它似乎可以解释观测到的各种情况。”

这个模型可解释的一种观测结果就是为什么混沌地区的冰都似乎受到来自下层的化合物的污染。还有，不仅木卫二各层之间向上的物质流动是重要的，往下的物质流动也很重要。后者暗示了生命是否可能存在于木卫二的深海之中。冰的循环可以为表面产生的氧提供到达深处的通道，并提供驱动生命过程所必须的能量流。美国宇航局艾姆斯研究中心的托里·赫勒尔（Tori　Hoehler）说：“我认为，这真的会影响我们考虑木卫二宜居性的方式。”

天鹅座X-1的准确距离

使用自家后院望远镜的爱好者们正力图寻找恒星质量的黑洞，或最接近这种黑洞的天体，现在他们有了一个很好的选择对象：天鹅座X-1。它与位于北十字下半部的一颗可见光波段的9等蓝巨星相伴，运行在周期为5.6天的密近环绕轨道上。有一架7.5厘米望远镜和合适的星图就可以帮你实现这个目标。蓝巨星的强x射线伴星，自1972年以来，是第一个也是最佳的黑洞候选者。从那以来，人们对它做了大量的研究。

然而，四十年来，天文学家们无法确定这个黑洞的确切性质，因为这个系统的距离仍然难以准确测定。截至2011年，这个距离的最佳测量结果依然处于5800光年到7800光年之间。

现在我们有了更佳的数值。利用甚长基线干涉测量，美国哈佛史密松天体物理学中心的Mark　Reid领导的射电天文小组，测量了这个系统由于地球绕太阳的周年运动导致的微小三角视差。他们测量的视差为0.539±0.033毫角秒，相当于6070±300光年距离，精度改善了3倍多。

将这个结果与以前的研究相结合，得到黑洞的质量为14.8±1.0太阳质量，这意味着它的视界直径近90千米。作为其伴星的蓝巨星质量为19±2太阳质量。

此外，该黑洞每秒800多圈的自旋已超过最高自旋速度（定义为视界以光速旋转）的95％。这比黑洞从它的伴星吸积物质可能得到的速度更快。它在诞生时必定有很高的自旋。通过新的距离值，这个小组也发现，该系统相对周边的空间速度只有每秒21千米。这意味着，它几乎没有或根本没有受到超新星爆发的反冲，支持了前身星直接坍缩形成黑洞的理论，而无需经过超新星爆发过程。

年轻星的旋臂

在这个盘中诞生行星的具体过程又是什么样的呢？研究人员已有了一些很好的想法，这些想法得到了比以往更复杂的计算机模拟的支持。但他们仍不清楚实际的过程。

日本的昴星望远镜得到了一批不寻常的新图片，从中可窥见一斑。在下面这张图片中，被屏蔽的中央星是SAO206462，天狼座的一颗9等的类日恒星，距离450光年，估计年龄只有9百万年。它被一个尘埃盘所包围，盘直径约1角秒，在那个距离上大约相当于冥王星轨道大小的两倍。尘埃盘几乎面向着我们，并向外伸出两个弧形“翅膀”。这种延伸物在其它年轻恒星周围也看到过，但都不及这张清楚。这张图片的获得，应归功于8.2米的昴星望远镜、它的自适应光学成像系统和夏威夷莫纳克亚山上空极其稳定的洁净大气。

尤里卡（Eureka）科学中心的Carol　Grady在10月份美国宇航局主办的行星标名会议上展示了这幅图片。旋臂暗示一个或多个大质量年轻行星正从内扰动这个气体尘埃盘。Grady说：“详细的计算机模拟早已告诉我们，星周盘内的行星引力能够扰动气体和尘埃，形成旋臂。现在是我们第一次实际看到这些动力学特征。”

模型显示，单个行星也可以产生两个弧状延伸物，但它们将是对称的。从SA0　206462延伸出来的旋臂是不对称的，表明有两颗行星在起作用。

Grady和她的团队也注意到，与行星无关的过程也可以产生旋状弧。所以，现在要继续搜索，通过它们可能发射的红外辉光直接探测到年轻的行星。

奇特的月球磁场

对“阿波罗”计划取回的月岩年龄的最新精密测定表明，在理论认为月球内部发电机消失之后的时代里，月球磁场还曾几度出现过。

两篇新论文提供了解释。问题就在于月球本应冷却和变硬之后，如何保持其内部的熔融和对流状态。按照月球演化模型，这一期限大约是在42亿年以前。然而，在数亿年之后的月岩里突然出现了磁化的痕迹。

磁场不一定来自月核发电机。撞击产生的等离子体可以产生持续一天左右的短暂的局部磁场，或许这足以磁化岩石。但要使人信服这幅图景需要大量磁化的岩石。

还有一种新的设想，月球早期的液核和月幔的自转轴彼此不一致。如果这两个月层不能同步地转动，那么由于当时距离比如今更近的地球产生的潮汐力，它们彼此会产生进动，这样一来液态核就会持续地被扰动。

在另一种理论中，月幔以不同方式来扰动月核：这种作用大到足以影响月球的同步自转。“我们的模型里产生发电机所需的这些大撞击约在40亿年前出现”，法国埃克斯-马赛（Aix-Marseille）大学的论文联合作者Michael　Le　Bars说。这种冲击大约每隔1亿年来一次，他指出，每一次撞击可能产生一次短暂地持续2000到8000年的发电机机制。

冥王星和阋神星：半斤对八两

最新结果来自2010年11月阋神星对鲸鱼座一颗17等恒星的掩星，自2005年发现以来，这颗遥远的矮行星的大小似乎超过了冥王星。

现在的结果是不分上下。

只有三个观测站对这次掩星进行了记录，但这已足够。巴黎天文台的Bruno　Sicardy和他的团队说，阋神星的直径约为2326千米，误差只有0.5％。这里假定阋神星是球形的。

我们能够确信冥王星直径在2300至2400千米之间。掩星观测不能减小测量冥王星直径的误差，因为冥王星稀薄的大气层会模糊恒星消失和重现的准确时刻。要等到2015年7月“新视野”飞船掠过冥王星，我们才会知道冥王星的确切直径。

但是，就质量而言，阋神星仍是柯伊伯带之王。它和冥王星都有卫星，这些卫星的轨道准确揭示了它们的质量。阋神星要比冥王星更重更密27％。唯一说得通的解释是，阋神星的内部比冥王星包含更多的岩石。

有着19等的亮度，新发现的更小的阋神星必须有令人不可置信的表面反射率，简直是洁白得欺霜赛雪。天文学家早就知道阋神星为白色的冰甲烷所覆盖，但掩星表明反射率高达96％，这超出了冰甲烷的效果。一般说来，由于宇宙辐射和微陨星的撞击，冰表面随着时间的流逝应当变暗。唯一合理的解释是，阅神星最近（在17世纪后期）到达近日点时，产生了稀薄的甲烷大气层。然后，当阋神星远离太阳到达目前97天文单位距离时，这些稀薄气体冻结成一层干净的薄霜，年龄不超过几百年，厚度不超过几厘米。

即使还有些剩余的大气，掩星观测也未能探测到。Sicardy的研究小组报告了阋神星大气压的上限约1纳巴，即地球大气压的十亿分之一，比冥王星大气更稀薄，约为它的万分之一。

膨胀的宇宙，荣誉归谁

有一种说法可以概括为，埃德温·哈勃在1929年通过比较他测量的星系距离与红移，发现了宇宙的膨胀。那就是为什么用他的名字去命名哈勃空间望远镜。

另一种说法则可以概括为，比利时牧师和数学家乔治·勒梅特（Georges　Lemaitre）是“宇宙大爆炸之父”。在20世纪20年代，他和亚历山大·弗里德曼证明，爱因斯坦的广义相对论方程要求宇宙或者膨胀或者收缩，而不会处于静止。当时，包括爱因斯坦在内没有人相信这件事情实际上正在发生。这就是为什么短短几年后，哈勃的发现会轰动世界的原因。

但历史很少是简单的，现在看来，勒梅特应为证明自己的理论而获得某些荣誉。几位史学家发现了勒梅特在1927年写的一篇不起眼的论文，那是在哈勃宣布其发现的前两年。在这篇文章里，他根据由星系的视大小和亮度粗略估计的距离，对测量的星系红移作了改正。下面那张图以“哈勃图”的形式绘制了他所用的数据，图上散落的数据点只显示出趋势，但这足以让勒梅特提出每秒每百万秒差距625千米和575千米的宇宙膨胀速度——这是历史上测量“哈勃常数”的第一次尝试。

哈勃在1929年发表的更为清楚的哈勃图，用的是他自己更为精确的星系距离测量，它基于对造父变星的亮度测量工作。哈勃图上的距离红移关系明确展现出统计意义，尽管他宣布的530千米／（秒×百万秒差距）的哈勃常数也远远高于实际值。

勒梅特并不是一个为争发现权而斤斤计较的人。1931年，他放弃了呼吁人们关注他1927年的做出的贡献的机会。在一封新发现的信里他说：“我不认为重印这份视向速度的临时性讨论是明智的，很显然它已没有任何实际价值了……”看看下面那张图，你可能也会同意这个观点。

不过，第一就是第一，有一天会有一架勒梅特空间望远镜吗？

——译自《天空与望远镜》（2012年2月号）