2003年科学大事回顾(1)：宇宙天体探索系列新发现

宇宙天体探索系列发现

在太空观测方面，科学家取得了一系列新的进展。

天文学家们发现银河系被一个以前没有见过的、由古老的星体所组成的巨环所环绕。如果存在一完整的环，科学家们将不得不重新思考银河系如何形成的细节。天文学家一般认为，银河系大多数星体集中于相对较薄的圆盘和中心较厚的凸起上面，在银河系中心星体数量更多，朝银河系边缘，星体会愈来愈稀少。新发现的圆环上大约有1 亿到5亿颗星体组成，在银河系边缘外发现了这么多星体，对天文学家是个惊讶。由美国科学家领导的研究小组研究成员，美国费米国家加速器实验室的布赖恩·晏尼说，圆环上的星体围绕银河系中心运转，速度大约是太阳的一半。圆环比圆盘约厚10倍。尽管对圆环的形成有多种解释，但是天文学家认为，无论如何该圆环是个谜。

法新社华盛顿1月6日消息，天文学家在西雅图举行的美国天文学会会议中报告说，银河中心的黑洞不断的在爆炸，偶尔会大爆炸。天文学家使用美国国家航空暨太空总署的仙陀罗Ｘ光观测站，对这个位于人马座的特大质量黑洞进行了最长久的Ｘ光观测。这项研究进行了两个多星期。在一百六十四个小时的观测中，记录到这个黑洞的多次爆炸和偶尔大爆炸。参与这项研究的麻省理工学院专家巴加诺夫说：“我们见到这个特大质量黑洞前所未见的活动。”

美国弗吉尼亚大学和马萨诸塞大学的科学家通过观测表明，数以千计的星体正从邻近的人马矮星系剥离，象意大利面似的缠绕着穿过进入我们银河系；人马矮星系正被银河系吞噬，目前它只剩下先前的痕迹。研究人员之一、麻塞诸塞大学的Martin Weinberg说，“人马矮星系长期被银河系所吞噬，目前正处于濒临解体的最后时刻” 。他说， “人马矮星系残骸痕迹的形状表明银河系中看不见的暗物质呈球形分布，这个结果十分令人意外。”

澳大利亚的天文学家在银河系中发现了一只新的宇宙臂。它裹在庞大星系的外围，就象一个厚厚的气状边缘。澳洲科学工业研究院(CSIRO)的天文学家们希望这项发现有助于更好地描绘我们地球所在的银河系。他们说这个6500光年厚的气状边缘显示了银河系有类似于其它星系的结构，即超出中心恒星旋臂的气状旋臂。先前，天文学家们认为银河系中心有四个旋臂，由氢气、尘埃和恒星组成。新发现的气状边缘大约距银河系的中心6万光年。CSIRO 的天文学家McClure-Griffiths 对记者说：“我们知道那儿有气体，但我们不知道它有结构。我们以为那只是星系在渐渐消散的痕迹。”McClure-Griffiths 研究小组是在探查银河系的氢气团时偶然发现这个新的宇宙臂的。他们认为它与星系中心的某个宇宙臂是连接在一起的。

3 月20日的《自然》杂志上发表了科学家们对伽马爆的观测结果，这次观测是到目前为止对伽马爆的最详细的记录，科学家们认为这次观测到伽马爆是由质量比太阳大15倍的星体核心坍缩成黑洞时产生的。伽马爆是目前宇宙中已知威力最大的爆炸，一次伽马爆所释放的能量是超新星爆发的数百倍，亮度最高时达到太阳亮度的一百亿亿倍。科学家们对伽马爆的观测表明伽马爆发生非常频繁，均匀且随机地分布在宇宙中，所以科学家认为伽马爆发生在离我们相当遥远的天体。科学家们现在认为伽马爆可能由两个黑洞或中子星相互碰撞，或者是大质量星体在死亡时坍缩成黑洞所引起。

哈勃太空望远镜观测到宇宙中迄今最剧烈、最有活力的恒星诞生地。据BBC新闻网10 月30日报导，天文学家通过运用X射线、光学及红外望远镜，包括哈勃太空望远镜，对一遥远的星系丛进行系统观测，发现在这星系丛后面的一种神秘的弧光原来是太空中迄今所遇到的最明亮、最热的星体形成区域。它比众所周知的猎户座星云要明亮一百万倍。新观测到的超星系团位于宇宙的边缘，正孵育着新星，在气体云里面一百万个的星体已经形成，而且它们比我们银河系中所见到的类似星体要热两倍。虽然我们宇宙中有一些比猎户座星云大且明亮的星体形成区域，但是没有一个区域比猞猁弧明亮，也没有一个区域包含如此巨大数量的热星体。

天文史上最强烈的太阳爆发

2003年10月末，太阳黑子连续爆发产生的太阳风暴袭击了地球。天文学家和新闻媒体对此都给予高度关注，一方面是由于太阳风暴对地球，特别是无线通讯造成的影响；另一方面则是因为这次罕见的太阳黑子爆发堪称是一场天文奇观。

据 BBC10月30日报导，对于28日和30日的两次磁爆，SOHO望远镜项目的科学家Paal Brekke说，抵达地球的磁爆是五级，属于最强的一类。这显然超过了先前的分析，一周前科学家称磁爆属三级。另外爆发的方向是直冲地球的，据哈佛天文学家John Kohl说，“就象地球直视着(太空中)瞄准我们的巨大枪口……接着那枪口便冲我们开了两枪。”

根据文献记载，最严重的一次日冕喷发现象发生在2000年4月，不过那次太阳磁爆产生的气体与落尘，并未直接袭向地球。天文学家称这次太阳磁爆过程中，有将近100 亿吨物质被抛向地球。

受太阳耀斑爆发的影响，日本通讯卫星“KODAMA”一度通讯中断。30日袭击地球的太阳风暴引发的地磁爆，导致瑞典南部城市马尔默停电1小时，影响到了该市约2万个家庭。据美国大气海洋管理局(NOAA)说，美国北部和加拿大的电力系统仍出现了起伏现象。中国也受到了磁爆影响，10月30日中国最北的电波观测点--满洲里观测点因受太阳风暴影响，短波信号中断长达近6小时。中国电波传播研究所研究人员称，北京观测点从30日早晨开始，电波反射频率也大幅下降，最大降幅有30%，信号明显减弱。而后的11月3日，太阳耀斑一天内两次爆发，中国的短波通讯受到全面影响，北京短波信号中断达一小时，中国电波研究所设在全国的所有十个观测点都受到了强烈干扰。

在11年的太阳周期中，太阳活动达到顶峰后会回落。本次太阳周期的高峰在2000年左右，目前应该是削弱的时候。NOAA的康波斯说，“这就象在非龙卷风季节刮起一场巨大的龙卷风。”哈佛的Kohl称这场太阳磁爆“前所未有”：在这样的时间，两次大规模爆发，一个紧接着前一个，而且正对着地球。他说，“作为一名太阳物理学家，在我的整个职业生涯中从来没有见过象这样的现象。发生这样的磁爆几率太小了，从统计角度讲是反常的。

在 2003年10月太阳产生强大爆发之后，正当天文学家准备歇口气时，11月4日美国东部时间下午2点29分，太阳再一次发生强烈的爆发。太阳黑子区域 486又一次爆出巨型耀斑。天文学家证实，这次太阳爆发是天文史上最强烈的一次。该区域已正式记载天文史上最活跃的太阳区域。这次的猛烈爆发导致美国国家大气海洋管理局(NOAA)监测太阳的GOES卫星X射线探测器饱和。当时要进行精确描述很困难。该爆发所伴随的冠状物喷射（CME）以大约每秒 2,300公里的速度离开太阳表面，向太空抛射了数十亿吨的超热气体，其中仅仅一部分冲向地球。

暗能量研究进展

据新科学家网站10月28日报导，天文学家已经编制出迄今为止最大、最详细的宇宙图，并确认遍布整个宇宙的暗能的存在是毫无质疑的。这张宇宙图包含20万个星系，覆盖天空的百分之六。图中最遥远的星系位于20亿光年之外。天文学家认为这样的地图的价值是无法衡量的，因为宇宙的大比例结构显示了过去130亿年中宇宙力之间的相互作用。大多数宇宙学家直到20世纪90年代才相信宇宙是由普通物质和看不见的暗物质所组成，宇宙深处的星体爆炸提示一种宇宙力在导致宇宙分离，天文学家把这种力称为暗能。2003年2月，通过2dF星系光谱红移测量所得的大比例星系图及NASA的WMA P太空探测器观测到的宇宙大爆炸后的余辉数据这两种数据的结合，给暗能的存在提供了强有力的证据。新的研究工作是使用不同的星系、不同的观测手段和不同的研究人员及分析，均使同样的结果更精确、使暗能的存在毫无质疑。这些结果证实了宇宙中70％是暗能，15％是传统的暗物质，仅仅5％是象构成地球和星体这样的普通物质。新的宇宙图来自SDSS（Sloan Digital Sky Survey），这是一个由世界上13个机构的200多名天文学家组成的合作队伍。既然暗能从观测上得到证实，那么准确地说暗能到底是什么？这是理论学家目前正面临要解释的问题。

2003年12月19日出版的美国《科学》期刊说，研究人员证实宇宙大体上是由“暗物质 ”和“暗能量”构成。有关宇宙本质的研究“结束了几十年来的争论”，证实我们的宇宙“比我们所想象的要奇怪得多。” 一种叫做“宇宙协和”的模型提出，根据这个模型，暗物质不断地被暗能“拉扯”扩张。卫星数据和对宇宙多达一百万个河外星系的测绘进一步证明了在整个宇宙存在一种神秘的反重力的力量。今年2月， “威尔金森各向异动探测器”卫星摄下了到目前为止最详细的宇宙微波背景图，这是幼小的太空仅40万年时的图像。斯隆数码天空调查(SDSS)计划试图找出一百万个星河，该项目的天文学家7月发表一份研究论文，把他们自己取得的星河群数据重叠在微波数据之上。他们声称，其结果显示暗能一定存在。但是《科学》期刊说，专家们至今仍然不清楚是什么产生了这种能量。

6万年最近，火星探索升温

2003年，世界各国航天部门目光都集中在火星。年初，美、欧、日共推出四项火星探险计划，美国占两个、欧洲一个、日本一个，主要目标是揭开大谜题：火星上是否有生物存在，或者让生物存在的可能性。

欧洲太空总署（ESA）六月间由俄罗斯火箭发射“火星特快”（MarsExpress）太空船载运英国制造的探测器到火星。利用地球与火星最接近的机会，欧洲太空总署于六月一日发射“火星特快”太空船升空。目前太空船已于12月19日顺利地将“小猎犬2” 登陆车(Beagle 2 lander)投放至火星表面。

火星探测器在抵达火星后将分析火星的地质，研究是否有生命的存在。而“火星特快”太空船将在火星上空轨道运转，研究火星的大气环境。这是欧洲第一次参与征服火星竞赛。

美国航空暨太空总署（ＮＡＳＡ）2003年发射了二部火星探测车“精神号”与“机会号”，均已顺利发射升空。日本也曾计划发射飞船探测火星，但是12月10日宣布取消探测计划。

今年8月是火星六万年一次最接近地球的时间，这为登陆火星提供了绝好的机会。在火星与地球之间达到6万年来的最近距离,相距大约34,648,840英里(55,760,220公里)。