暗物质——我们究竟知道些什么？

神秘而不可见的物质维系着宇宙,使我们生存的世界免于分崩离析,但它们到底是什么？ 宇宙并不遵循“所见即所得”的原则。事实上,我们所看到的物质——恒星、气体和尘埃——仅仅占据了宇宙物质质量的10％左右。这些可见的普通物质由质子、中子和电子组成。科学家们把它们称为“重子物质”,因为质子和中子在亚原子粒子中被称为“重子”。宇宙物质的其余90％则是“暗物质”,它们包围着宇宙中的每一个星系。     

一百万年前发生的γ射线暴

在日本和澳大利亚的宇宙射线探测设备曾接收到超出科学家们想象的来自银心方向能量为1018电子伏的大量粒子。德国马普射电研究所的比尔曼(PeterBiermann)开始以为这是宇宙中极大质量恒星死亡剧烈爆发时释放出来的大能量的γ射线暴。但他们小组的计算机模拟表明约一百万年前在喧闹银心的一次或     

高清晰度的地球γ射线照片

宇航局的一位科学家从空间获得了地球一幅新型照片,弥补了我们熟悉的“蓝色星球”的不足。这幅新照片是我们这颗辐射γ射线的行星第一幅最详细的图像,γ射线是一种比可见光能量高几百万到几十亿倍的光。图像描绘了地球如何受到空间粒子的不断撞击。这些称为宇宙线的粒子,撞击我们的大气并在地球之上的高空产生γ射线光。我们的大气挡住这些有害的宇宙线和其他高能辐射,使它们无法到达地球表面。     

暗物质研究与探测

暗物质是一种神秘莫测的不可见物质,它几乎占据了宇宙1／4的物质和能量,但是除了引力作用之外,它们和“常规”物质不发生任何相互作用。科学家们之所以提出宇宙中存在暗物质,并不是因为他们“看见”了暗物质,而是通过看不见的暗物质对可见物质施加的引力影响间接地获得关于它们的信息。     

简说类星体

简说类星体自从１９６３年类星体被发现以来,天文学家一直试图揭开这些位于宇宙外层空间的强光源如何产生这样大能量的秘密。多少年来,类星体一直未被觉察,在天空中,它们就是一些昏暗的星体,没有人对它们产生过怀疑。然而,在４０年代,从事无线电研究的科学家发现一...     

蓬勃发展的美国大型天文数据库

近几十年,在建设天文数据库,特别是空间天文数据库方面美国科学家们做了大量的工作,积累了丰富的数据资料。这是美国,也是全世界天文学家的共同宝藏。本文概略介绍了这些美国大型天文数据库的收藏内容、存取方式、以及所提供的服务,旨在使我国天文工作者更加重视这些珍贵的资料,进而去充分开发和利用它们。     

捕捉宇宙线的中国身影

夜空中除了繁星,还隐藏着一个巨大的秘密。无数神秘的粒子正以接近光的速度在广袠的宇宙中飞驰,无时不在,无处不在。这些神秘的粒子就是宇宙线。自发现它们之曰起,科学家对宇宙线的研究一直推动着天体物理和空间物理的发展,丰富着人类对宇宙中天体演化现象的了解和认识。宇宙线给人们带来了太阳系以外的物质样本,携带着其产生地"源"天体及其经过的空间环境,乃至天体演化及宇宙早期的奧秘,是人类探索宇宙的重要途径。     

银行系中心隐藏着大量黑洞

美国的两位天文学家说,约有25000个黑洞就像围绕着中心营营飞叫的苍蝇隐藏在我们银河系的核心。 虽然,在银河系中已探知有10个恒星级黑洞候选者(见本刊1998年第4期第10页),但一些天文学家认为银河系充斥着由爆发恒星形成的黑洞,俄亥俄州立大学的米拉尔达(Jordi Miralda Escude)和古尔德(Andrew Gould)认为,这些黑洞会在银河系中心形成黑洞集团:因为这些黑洞倾向于将它们的部分轨道能量传递给在运动中不时遇到的较小的天体,丢失能量的黑洞便将向银心落去。但这种迁徙是极其缓慢的,两位科学家的计算表明:在银河系已存在的100亿年的生     

草原上的探日利器 新一代厘米一分米波射电日像仪

现在,许多科学家正专注于太阳活动的研究。研究发现磁场是太阳活动的根源,上世纪80年代我国研制成了太阳磁场望远镜,这使得中国天文学家在太阳磁场研究方面做出了世界同行公认的突出贡献。太阳黑子是强磁场区域,在这里强磁场由光球延伸至色球及日冕中。一般认为太阳活动的爆发性能量释放和粒子加速等过程发生在高层大气色球和日冕中。     

被遗忘的元素

这三个字恐怕没几个人认识。它们并非来自徐冰的艺术作品,而是天文学家所发现的几个化学元素的名字,代表着一段西学东渐的历史。 先说第—个字：“氜”,其实这个元素就是“氦”（Helium）。虽然科学家们早就知道太阳光谱中存在暗线,但是这些暗线的真正含义直到1860年基尔霍夫和本生发现元素的特征谱线之后才被理解。于是,天文学家们开始根据日光中的谱线来确认太阳的元素组成。     

高能中微子和极高能宇宙线起源天体的理论研究

极高能宇宙线一般指来自地外的能量高于1018电子伏特(eV)的高能质子与原子核,其起源的研究一直是高能天体物理和粒子天体物理领域的热点问题.近年随着一些大型探测器(如Pierre Auger天文台)的运行,极高能宇宙线的研究取得很大进展.然而由于极高能宇宙线事例相对较少及其在从源到地球传播过程中的复杂性(如与宇宙微波背景辐射以及磁场的作用),需要通过观测这些宇宙线在强子反应中产生的次级粒子(如中微子)来获得其起源的额外信息.最近,位于南极的IceCube中微子天文台探测到了54个能量分布在60TeV{3PeV内的中微子事例,开启了高能中微子天文学的新时代.在本文中,我们研究了高能中微子、极高能宇宙线的天体物理起源以及它们之间可能的联系.     

探测太阳中微子的利器

中微子是一种非常小的基本粒子,广泛存在于宇宙中。由于中微子不可见、不带电,而目几乎没有质量,因此几乎处于无法探测的境地。科学家一般认为,理论上有电子中微子、μ子中微子和τ子中微子三种形态,其中只有前两者能被观测到。与光子和其他高能粒子不同,中微子可毫无阻碍地穿过行星和恒星,穿越星际空间广袤的磁场,甚至可以穿透整个星系。科学家们花费了大半个世纪,才摸清太阳能量的来源     

太阳常数和大气外太阳分光辐照

太阳辐射的肉眼可见波段很窄,约3500～7500A,太阳辐射能量按波长的分布是不同的,但主要集中在一个并不太宽的波长范围内,在0.217μ<λ<10.94μ的波长区间里能量就占了太阳总辐射能量的99.9％,在0.3μ<λ<3.0μ的区间约占97％(图 2)。可见与红外辐射能(约10~(33)尔格/秒)随太阳活动(如大耀斑爆发,其能量约10~(29)尔格/秒)的变化量是很小的,粒子辐射、X射线,紫外辐射和无线电辐射的能量则随太阳活动有急剧变化,但因这些辐射的总能量只占太阳辐射总能量的2％,所以太阳辐射总量基本不     

日球的边界

日球的边界肖庆山译据英《新科学家》报道，“旅行者”ｌ号和２号探测器发现日球层顶是太阳风粒子猛烈发射到星际物质中去的边缘。这个边界越过冥王星轨道甚远，这一点早已被行星学家们发现。１９９２年深秋，旅行者号探测器接收到来自于日球层顶的较强低频的射电信号。美...     

宇宙:一些有趣的数字

从天体距离到质子、电子 让我们先阐述几个概念: 1.我们计量距离、时间和质量的单位分别为米和光年、秒和年以及克和千克,而外星人不可能理解这些单位,但宇宙间所有的物质,包括智慧生命在内都是由原子及组成原子的亚原子粒子构成的。因此,有科学家提出若以核子(nucleon)为基础制定长度、时间和质量的计     

火星上可能曾有宜居湖泊

科学家们分析了“火星勘探者”上的“高分辨率成像实验相机”（HiRISE）最新拍摄的照片,在火星上的Holden陨击坑处发现了一个巨大角跞岩和一个古老湖泊遗迹,很可能曾经与地球湖泊类似,一度适于生命栖息。科学家们发现巨型角跞岩被一层沉积物覆盖,而这些沉积物明显是曾经填满Holden陨击坑的一个宁静、稳定的湖泊干涸后形成的。     

不同天文观测对宇宙学模型的限制

正1998年,科学家们通过对Ia型超新星的观测研究,发现了宇宙在加速膨胀,揭示了暗能量的存在.该发现使得宇宙学成为当今物理学的研究热点.宇宙学是一门高度依赖于观测事实的学科,利用各类天文观测数据来限制不同的宇宙学理论模型是现代宇宙学的一项重要研究工作.本论文的主要研究内容是利用不同的天文观测来限制宇宙学.这些天文观测包括Ia型超新星、超亮的Ic型超新星、伽玛射线暴、强引力透镜、星系团的角直径距离以及星系年龄.本文第1章简要回顾     

如何寻找地外生命

地球之外存在生命吗?有三条途径可以来寻找它们。宇宙中有多少生命?它们会具有什么样的形式?这些科学中最大的谜题一直萦绕着人类。单就层出不穷的外星生命科幻电影来看,对地外生命的兴趣绝非仅限于科学家。     

平行激波加速离子的数值研究

伴随耀斑和日冕物质抛射共生的日冕和行星际快激波作为一种粒子加速机制一直是理论研究关注的热点课题.在准平行激波传播条件下,首先建立数值求解一维输运方程的方法,然后探讨加速离子分布与激波和背景等离子参数之间的关系.取扩散系数分别为常数和能量的函数、有限自由逃逸边界的计算结果表明:(1)随着加速时间的增大,高能粒子近似呈双幂律分布,低能端(3～10 MeV)谱指数逐渐从10.2减小到2.4,能谱逐渐变硬,粒子被激波加速后能量逐渐增大;(2)随着激波压缩比从2增大到4,相同时间同一能量范围的粒子能谱谱指数逐渐从3.2减小到2.2,能谱逐渐变硬,表明激波强度的增大使得加速效率增大;(3)上下游逃逸边界由5减小到2后,粒子能谱的谱指数由2.4增大到3.3,粒子的加速效率减小;(4)当粒子注入能量增大时,粒子能谱的谱指数由2.4减小到0.9,加速效率增大;(5)当扩散系数与能量成正比时,粒子能谱指数由2.2增大到4.3,能谱变软.     

太阳耀斑中3He富化的理论

概述了太阳3He富化的一个完整的两阶段加速模型。具有适当带电状态的太阳粒子 ,例如3He,电子和一些重离子主要由频率为ω =2Ω3He的氢回旋波所加热。这些被预热的粒子进而在费米加速过程中被加速到高的能量。这一自洽的模型解释了加速的各个方面 ,并预言了粒子的丰度 ,加热离子的带电状态 ,以及其能谱与观测相符和的结果。