點擊上方藍字 世界科學，再點右上角三顆痣 設為星標 ，從此你的世界多點科學~

每年，研究人員都會進行新的觀察，重新審視舊數(shù)據(jù)，重新定義我們對地球、太陽系、星系乃至整個宇宙形成過程的認識。

從令人驚嘆的圖景到揭示真相的計算，從黑洞和中子星到氣體云與引力透鏡，Gizmodo網(wǎng)站精選了2024年天體物理學領(lǐng)域年度發(fā)現(xiàn)。

迄今最古老的黑洞

1月，研究人員發(fā)現(xiàn)一個來自早期宇宙的黑洞，其形成時間可追溯至宇宙大爆炸大約4億年后，換言之，它的年紀超過130億歲。要知道宇宙本身也只有137.7億年歷史，所以這個古老巨物幾乎就生于宇宙黎明。從宇宙誕生到該黑洞形成，這段時間跨度甚至短于地球寒武紀生命大爆發(fā)與你眼前這篇文章的距離。

首次仔細端詳銀河系外的恒星

11月，歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡干涉儀（Very Large Telescope Interferometer）拍攝到一顆恒星，其直徑是太陽的2000倍，距離地球16萬光年開外！這顆恒星是大麥哲倫星云中的一顆紅超巨星，周圍環(huán)繞著一層繭狀結(jié)構(gòu)。研究人員認為，這顆恒星的外層正在脫落，正沖向自己最終的命運——超新星爆發(fā)。

藝術(shù)家對這顆恒星的構(gòu)想

木星的等離子噴流

1月，科學家發(fā)表了針對美國宇航局（NASA）旅行者2號（Voyager 2）任務在45年前提供的數(shù)據(jù)的分析。該工作揭示了木星磁鞘中的噴流。木星的磁層是太陽系最大的存在，其直徑約為太陽直徑的15倍。

機智號，一路走好！

1月，NASA的機智號直升機（Ingenuity）在火星上開展了第72次飛行。事實證明，這也是它的最后一次飛行：火星直升機在一次糟糕的著陸中折斷旋翼槳葉，就此結(jié)束職業(yè)生涯。但機智號對航天歷史的貢獻不容忽視。它實現(xiàn)了在另一個星球上的首次受控動力飛行，給未來的地外飛行器打了個樣。

小行星的寶藏從罐子里釋放

美國派出的首個小行星采樣探測器奧西里斯-Rex（OSIRIS-REx）似乎收獲頗豐，不過要先拆卸其觸碰式取樣裝置頭部，才可見樣本真容。相關(guān)團隊于1月發(fā)文表示：他們打開了藏寶鋁罐，發(fā)現(xiàn)里面裝有大量太空巖石；樣本取自小行星貝努（Bennu），將有助于揭示小行星化學成分以及太陽系歷史的更多信息。

好多螺旋星系！

韋布空間望遠鏡持續(xù)拍出關(guān)于宇宙天體的驚艷照片。2024年初，近鄰星系高角分辨率物理學（簡稱PHANGS）項目公布了19張螺旋星系的正面照。這些令人驚嘆的圖像提醒我們宇宙天體的宏偉以及地球的渺小。

新出現(xiàn)的衛(wèi)星

2月，天文學家觀察到此前未見的三顆圍繞天王星和海王星運行的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星是通過地面望遠鏡發(fā)現(xiàn)的，其中一顆直徑僅有8公里寬，最大的是23公里。它們的軌道周期短至680天，多達27年。

超新星爆發(fā)，黑洞誕生

超新星璀璨的爆發(fā)是恒星壯烈的死亡。當恒星的核心坍縮時，外層物質(zhì)會以光速被拋向太空。這就是超新星爆發(fā)。而坍縮也會導致黑洞形成。3月，天文學家捕捉到一顆恒星的超新星爆發(fā)景象。

JWST發(fā)現(xiàn)的最遙遠星系

5月，科學家宣布發(fā)現(xiàn)迄今為止最遙遠且最古老的星系，它的存在始于宇宙大爆炸的2.9億年后，位于距離地球130億光年之外。

發(fā)現(xiàn)宇宙黎明的古老星系，表明JWST有能力穿透星際塵埃，拍攝到宇宙中杳而不可尋的天體。觀測團隊的分析表明，該星系的光主要來自大恒星，而非落入超大質(zhì)量黑洞的物質(zhì)。

迄今為止最遙遠的合并類星體

6月，一組天文學家描述了迄今為止最遙遠的合并類星體。類星體是一種具有極高亮度和紅移特征的活動星系核，可謂宇宙中最亮的“仔”。

新發(fā)現(xiàn)的這一對是首度確認的來自宇宙黎明的合并類星體，每個類星體核心的黑洞質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的1億倍。此觀測結(jié)果或可幫助研究者模擬早期宇宙及其演化。

月球上的隧道

7月，有研究團隊發(fā)表論文提出：月球上的一處隕石坑其實包含著一條隧道。該結(jié)構(gòu)位于月球的靜海（Sea of Tranquility），也就是1969年阿波羅11號著陸之處。月球隧道有望助力未來的探月任務，因為它可以保護宇航員免受宇宙射線和太陽輻射傷害，并在晝夜溫差巨大的月表提供比較穩(wěn)定的熱力學環(huán)境。

靜海的隕石撞擊坑

揭秘“WOW!”信號

1977年，美國俄亥俄州立大學的“大耳朵”射電望遠鏡收到了一個似乎來自外星文明的無線電信號為“Wow!”。

天文學家杰瑞·埃曼（Jerry Ehman）發(fā)現(xiàn)了Wow!信號

今年8月，研究人員通過對波多黎各阿雷西博天文臺的數(shù)據(jù)的分析，提出“Wow!信號可能因磁星激發(fā)氫云中原子而產(chǎn)生”的推論。磁星是一種高度磁化的中子星。

參宿四可能有個好基友

9月，一組天文學家假設，紅超巨星參宿四（又名獵戶座α星）奇怪的變暗模式可能由其伴星，也就是號稱“參宿四的伙伴”的一顆小恒星圍繞主星旋轉(zhuǎn)造成。參宿四非常明亮，以至于伴星無法被觀察到，但該天文團隊的理論可以解釋為什么我們從參宿四上看到光亮的強弱波動——以后它可能變成超新星。

2020年哈勃太空望遠鏡拍攝的參宿四圖像

巨人般的黑洞噴流

黑洞有時會噴射出接近光速的物質(zhì)流。它們是宇宙里最極端的一種結(jié)構(gòu)。9月，科學家描述了迄今為止最大的黑洞噴流，其總長度達2300萬光年，約合140個銀河系首尾相連。研究團隊以希臘神話中的巨人“波爾費里翁”來為其命名，并判斷這個“巨流”可能在塑造其周圍環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用。

藝術(shù)家創(chuàng)作的巨大黑洞噴流

同樣在9月，另一個團隊發(fā)現(xiàn)黑洞噴流可導致恒星爆炸。

暗物質(zhì)粒子的云？

蟹狀星云（Crab Nebula）中心的一顆中子星

根據(jù)科學推算，暗物質(zhì)約占宇宙總質(zhì)量的27%。但它們具體由何構(gòu)成呢？目前我們?nèi)詿o從得知?？茖W家無法直接觀察暗物質(zhì)，不過可以研究它們與普通物質(zhì)間的引力相互作用。

10月，有團隊提出假設：作為暗物質(zhì)候選者之一的軸子可能在中子星周圍形成可觀測的云。這為學界尋找暗物質(zhì)粒子解鎖了新場景。包括歐洲空間局歐幾里得望遠鏡在內(nèi)的許多太空望遠鏡在暗物質(zhì)搜索方面全力輸出，但新理論告訴我們，似乎太空射電望遠鏡是那個最有價值的搜索者，是幫科學家探究中子星周圍極端物理現(xiàn)象的強力輔助。

阿雷西博坍塌報告

11月，美國國家科學、工程和醫(yī)學研究院發(fā)布報告解釋了阿雷西博天文臺于2020年12月倒塌的主要原因。如前所述，這座著名天文臺提供的數(shù)據(jù)給WOW!信號分析帶來極大幫助。由報告可知：颶風瑪麗亞造成的破壞因望遠鏡電纜插座中鋅被腐蝕而加??；多種壓力疊加在一起，導致電纜斷裂，天文臺的懸掛平臺從望遠鏡的巨型天線中坍塌。

阿雷西博望遠鏡于2021年12月被拆除

毅力號終于出坑！

毅力號火星車拍攝的景象

12月，NASA噴氣推進實驗室的科學家宣布，毅力號火星車已成功爬出它在2021年2月著陸的耶澤羅隕擊坑?，F(xiàn)在，毅力號將探索大約40億年前的巖石；這些巖石可為科學家提供關(guān)于火星形成的線索，也將引導火星車尋找古代微生物的生命跡象。

宇宙膨脹的謎團

11月，JWST從太空中發(fā)現(xiàn)的“愛因斯坦之字形”（Einstein zig-zag）為天體物理學家提供了一個測量哈勃常數(shù)的新機會。

哈勃常數(shù)用以描述宇宙膨脹的速度，但它會因計算方式不同而給出不同數(shù)值。愛因斯坦之字形本質(zhì)上就是個復合引力透鏡，可以通過顯示哈勃常數(shù)與宇宙學模型的匹配程度來限制其范圍。

星系團Abell 370是距離我們40億光年的引力透鏡

所謂引力透鏡是指時空中光線被黑洞或星系團等大型結(jié)構(gòu)的質(zhì)量彎曲的區(qū)域。由于引力透鏡現(xiàn)象，更遙遠、更古老光源的光線被彎曲，科學家可以憑此看到那些光源。10月的一項研究介紹了一顆超新星在一張圖像里的三次出現(xiàn)——這是引力透鏡，也就是距地球36億光年的星系團PLCK G165帶來的特效。

星系團PLCK G165（左）與三重成像超新星（右）。

天王星附近有水嗎？

10月，有科學家撰文提出新見解：天王星衛(wèi)星米蘭達（Miranda）可能擁有藏于地表下的液態(tài)水海洋——或曾在很久以前擁有過海洋。此項成果給天體生物學領(lǐng)域本就不斷壯大的關(guān)注名單新添一顆或存生機的衛(wèi)星。液態(tài)水是生命存在的前提，因此科學家認為米蘭達和木衛(wèi)二等衛(wèi)星的地下海洋是尋找生命的好地方。

1986年旅行者2號拍攝的米蘭達

超級計算機的宇宙模型

11月，科學家利用當時世界上速度最快的超級計算機Frontier模擬了宇宙的常規(guī)物理現(xiàn)象以及暗物質(zhì)的行為和特性。Frontier每秒可進行1018次計算。

模擬工作揭示了宇宙在膨脹過程中的演變，以及星系在宇宙擴張過程中的形成和運動。當然，F(xiàn)rontier不再是最快的計算機——同樣是在11月，它被El Capitan超越。