恒星考古学-对终点的探索 对观察的探索

时间之箭：从宇宙起源到现在及以后，跨越了整个历史的主要时期。宇宙进化论是研究在逐渐稀薄和冷却的宇宙中，能量、物质和生命的组合和构成的许多变化的学科。恒星考古是研究宇宙演化的重要手段。

宇宙之大，深空探测器能触及的边界确实有限，因为人类目前还不能用理论知识去探索宇宙的边界；要想看到探测器无法“探索”的距离，人们需要借助各种望远镜来“看”。即便如此，我们仍然没有看到宇宙的边界。

时间之箭(图片来自美国宇航局)

在大洋彼岸，在中国，一群从事恒星考古的天文学家正在不知疲倦地寻找另一种“宇宙化石”——颗100多亿年前的恒星。近日，中国科学院国家天文台研究员赵刚利用我国自主设计建造的光学望远镜LAMOST的巡天数据，筛选出1万多颗贫金属星候选星，形成了世界上最大的贫金属星亮源列表，相关论文发表在国际期刊《天体物理学报（增刊）》上。

宇宙化石那么，这些金属含量极低的恒星有什么奥秘呢？它们对于研究宇宙的演化历史有什么意义？

宇宙最早的化石起源于137亿光年的天体。

好吧，我们都知道根据宇宙大爆炸理论，原子不断叠加重组，然后形成新的原子。原子序数越大，金属物质越多，成熟期越晚。原子序数越小，金属物质越少，会是早期恒星。所以金属含量特别低的恒星就是早期恒星。所谓“宇宙化石”。

而这些早期恒星，也就是贫金属恒星，是我们探索宇宙起源最关键的元素之一。

银河“淘宝”LAMOST，全称大面积多目标光纤光谱天文望远镜，是我国2009年建成的世界上最大的光谱巡天望远镜，光谱获取率最高，每次观测可获得4000个天体光谱。(南任栋)

李海宁等人利用LAMOST巡天数据，筛选出1万多颗金属含量低于太阳1%的贫金属星候选星，形成了世界上最大的贫金属星亮源表。

李海宁曾在一次采访中说：“贫金属恒星多分布在银河系晕中，说明银晕是银河系几个成分中较老的一个成分，即形成较早。然而，我们对银晕的起源不是很清楚，这就是为什么我们需要研究贫金属恒星的大样本。”

所以银晕很可能分散了几个所谓的相似星系，很有可能存在另一个星系，另一个太阳系，另一个有生命的地球。

银色光环

具体情况还需要天文学家进一步分析，但给了我们希望。

人的天职是勇于探索真理。

哥白尼(波兰)

来自恒星的地震：银河系“圆盘”的年龄最终被确定为100亿岁。开普勒望远镜收集的数据为一个天文之谜提供了答案。美国宇航局开普勒任务记录的恒星地震有助于回答一个长期存在的关于银河系“圆盘”年龄的问题。现在，在《皇家天文学会月刊》期刊上发表的一项研究中，由澳大利亚ARC全天天体物理3D卓越中心(ASTRO-3-D)的研究人员领导的38名科学家组成的团队使用开普勒望远镜收集的数据计算出银河系的圆盘年龄约为100亿岁。来自ASTRO-3d和澳大利亚悉尼大学的主要作者Sanjib Sharma博士说：这一发现无疑澄清了银河系的一个谜团。关于盘中恒星年龄分布的早期数据与为描述它而建立的模型不一致，但没有人知道错误在哪里。现在天文学家非常确定他们已经找到了它。银河系和其他许多螺旋星系一样，由两个盘状结构组成，分别叫做厚结构和薄结构。这个厚厚的圆盘只包含银河系恒星总数的20%左右。根据它的垂直膨胀和组成，它被认为是两颗恒星中较老的一颗。为了查明它的年龄，天文学家使用了一种称为天体地震学的方法：一种通过测量地震的振荡来识别恒星内部结构的方法。来自ASTRO-3-D和新南威尔士大学的合著者丹尼斯斯泰罗副教授解释说：地震在恒星内部产生声波，使它们产生环或振动。产生的频率告诉我们一些恒星的内部属性，包括它们的年龄。这有点像通过听声音来识别小提琴是斯特拉迪瓦里小提琴。这种年龄确定使研究人员能够基本上回顾时间，并确定银河系形成时宇宙历史上的时期。这种做法被称为银河考古学，但并不意味着研究人员真的听到了恒星地震产生的声音。相反，他们寻找内部运动是如何反映在亮度变化中的。恒星只是一个充满气体的球形仪器，但它们的振动非常小，所以必须非常仔细地观察。开普勒望远镜精细的亮度测量非常适合这种情况。望远镜非常灵敏，可以探测到跳蚤经过时汽车昏暗的前灯。在2009年发射后的四年中，开普勒望远镜提供的数据给天文学家带来了一个问题：信息显示盘中存在更年轻的恒星，比模型预测的要多。科学家面临的严峻问题是：是模型错了还是数据不完整？然而，在2013年，开普勒发生故障，美国宇航局对其进行了重新编程，以减少容量继续工作——，这被称为K2任务。这个项目包括对天空的许多不同部分进行为期80天的观察。这些数据的第一部分为夏尔马博士及其来自麦考瑞大学、澳大利亚国立大学、新南威尔士大学和西澳大利亚大学的同事提供了丰富的新来源。美国、德国、奥地利、意大利、丹麦、斯洛文尼亚和瑞典的其他机构也加入了他们的研究和分析。一项新的光谱分析表明，厚盘中恒星的现有模型包含错误的化学成分，这影响了对其年龄的预测。考虑到这一点，研究人员发现，观测到的恒星地震数据现在与模型预测“非常一致”。这些结果为天文地震学估计年龄的分析能力提供了有力的间接验证。来自K2的更多数据仍有待分析。结合美国宇航局的凌日系外行星调查卫星(TESS)收集的新信息，将导致对盘中更多恒星年龄的准确估计，这将有助于我们解决银河系的形成历史。博科公园|研究/From:Science in Public Reference Journal 《皇家天文学会月刊》 DOI:10.1093/MNRAS/STZ 2861博科公园|科学、技术、科研、科普。

为什么类地行星、类木行星、冰巨星是恒星系统中奇特的存在？作者：黄伟(@太空生物学)撰稿：黄伟(@太空生物学)

什么是“行星”？

“行星”一词的由来是这个天体在宇宙中运动，它们像附着了生命力一样，无时无刻不围绕着恒星运动。太阳系的八大行星都和太阳自转方向一致，都是从西向东。除了金星和天王星，其他六大行星自西向东旋转。2006年8月24日之前，天文学中定义“行星”的条件如下：

然而，这些条件所定义的“行星”遭到了许多天文学家的反对，这个有争议的问题在科学层面上一直未能达成共识，所以这个问题也成为了2006年《国际天文学联合会》会议上讨论的焦点，于是在2006年8月24日的会议上决定了“行星”的定义：

说明：2006年8月24日之前，对于行星的定义还没有达成共识。

第26届大会作出的决定

太阳系的行星围绕中心点(太阳)旋转的顺序是海王星、天王星、土星、木星、火星、地球、金星、水星。这八颗行星中有五颗可以用肉眼直接看到：水星、金星、火星、木星和土星，但天王星和海王星因为距离太远，用肉眼看不到。

2006年8月24日之前，全世界的人都承认太阳系有九大行星，冥王星是从行星名单中降级的“行星”。因为2005年发现了一个比它更远更大的天体，这个被命名为“金星”的天体体积比当时的“冥王星”略大。是这个。事实上，冥王星比金星大，但质量比金星略小。

天文学家不可能将“火星”命名为“第10大行星”因为天文学家不可能将所有像冥王星和火星这样的天体都归类为行星，如果再在太阳系中发现的话，所以在2006年8月24日举行的第26届大会《国际天文学联合会》上投票改变了行星的定义。

这八颗行星一起形成了一个围绕太阳旋转的行星系统。

太阳系的主要成员是一颗恒星、八颗行星、185颗卫星、矮行星、彗星、小行星和一些形状各异的星际物质。这些天体共同构成了星系层面以下的天体结构，天文学上称之为3354太阳系。其中，八大行星可分为类地行星、木本行星和冰巨行星三大类。

类地行星——，顾名思义，是一颗类似地球的行星。类地行星有四颗，分别是火星、地球、金星和水星。一般来说，类地行星离太阳很近。类地行星的特点是体积和质量特别小，但物质密度高，表面温度高。这四颗类地行星不仅大小相同，而且都是由岩石构成的。既然地球可以孕育生命，那么其他三颗类地行星也很有可能孕育生命。从某种意义上说，类地行星其实就是岩石行星。

木星和土星是太阳系中最大的行星。木星排名第一，土星排名第二。像地球一样，类木行星的表面被厚厚的大气层包裹着。与地球不同，类木行星的大气层下没有固体表面，而是有一片温度极高的“海洋”。与地球不同，构成这片海洋的不是海水，而是众所周知的化学元素氢。

冰巨人——的温度是太阳系中比海王星和天王星最低的。虽然天王星比海王星更靠近太阳，但它的温度比海王星低。海王星以零下218摄氏度排名第二，天王星以零下224摄氏度排名第一。与类地行星和木本行星一样，冰巨人也有多层深层大气，但不同的是，这种大气的主要成分是氢分子，冰巨人的表面覆盖着一层非常厚的胺冰和水。从某种意义上来说，冰巨人其实就是冰晶行星。

属于类地行星的火星、地球、金星、水星，由于其分布区域被火星和木星之间的小行星带隔开，也被天文学家称为太阳系内行星。属于类木行星的木星和土星，也因为过于巨大，被天文学家称为巨行星。冰巨星海王星和天王星也被天文学家称为遥远的行星，因为它们是通过望远镜发现的。

“行星环”

土星不是太阳系中唯一有行星环的行星。木星、海王星、天王星都有行星环，但这三颗行星的行星环并不突出，很难看到它们的环。行星环的环结构是围绕行星运行的物质环。物质环由数万甚至上亿的岩石和冰块组成。因为它们也反射阳光并使其发光，所以被称为——“行星环”。“行星环”的存在不仅显示了行星的独特性，也为天文学家提供了研究太阳系早期起源和演化的重要线索。

“行星”是如何形成的？

早期的宇宙处于非常混乱的状态，空间里到处都充满了星际尘埃。事实上，每个行星都含有大量的星际尘埃，因为行星都是由这些尘埃组成的。

例如：

大约50亿年前，太阳系中有大量的星际尘埃。这些微小的尘埃会互相碰撞，这样它们就会互相结合。经过长时间的碰撞组合，形成了大量的“行星胚胎”，也称“星子”。这些“行星胚胎”广泛分布在太阳系中。早期太阳系中至少有数十亿个“行星胚胎”，它们都有一个共同的特点，那就是它们都互相包围着。

尘埃和尘埃会互相结合，“行星胚胎”和“行星胚胎”也是如此。以下是两种情况。无论哪种情况，最后的结果都是一样的。

如果两个“行星胚胎”大小相差很大，但两者运动速度相同，那么较小的“行星胚胎”在碰撞后会被较大的“行星胚胎”吞噬，因此较大的“行星胚胎”会变得越来越大。

如果两个“行星胚胎”大小相差不大，但移动速度都很快，那么“行星胚胎”碰撞后会解体成许多小石头，小石头会被大“行星胚胎”吞噬。随着时间的发展，太阳系的“行星胚胎”数量会越来越少，直到演化成我们今天所知道的太阳系。大行星是当时比较大的“行星胚胎”演化的结果，那些没有被吞噬的小石头就演化成了小行星。

我来说说另一个有争议的话题，关于行星是如何形成的。Ryan O'Leary和Aviliobo是来自美国哈佛史密森天体物理中心的两位科学家。他们坚信银河系中心的一个小黑洞以超光速喷射出大量行星，行星在黑洞中诞生。

宇宙中的“无底洞”用来形容黑洞，是一种引力很强的天体。这个天体被称为黑洞，因为一旦任何物质落入其活动视界内，它就无法逃脱。这个天体的引力可以吸收任何物质，包括光，所以黑洞是无法直接观测到的，证明黑洞的存在只能通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测和推断。

瑞安奥利里(Ryan O'Leary)和阿维里奥博(Aviliobo)认为，能够弹射出一颗行星的黑洞，质量只有太阳的10倍，是一个小黑洞。目前，我们银河系中心至少有上亿个小黑洞，它们都围绕着超大质量黑洞。当那些小黑洞将行星弹射出银河系时，它们会更加靠近超大质量黑洞，这就像是小黑洞向超大质量黑洞前进的推进器。所以宇宙中有多少黑洞可以喷射行星，黑洞如何排斥喷射行星，这些都是瑞安奥利里和阿维里奥博无法解释的。这个只能科学地进一步探索和研究。

行星家族的一个小成员

小行星是像行星一样围绕太阳旋转的天体，但它们的体积和质量都比行星小得多，所以被称为小行星。在火星和木星之间的一个区域有几十万颗小行星，所以它们被称为小行星带。不是所有的小行星带都叫小行星带。例如，海王星之外的区域被称为柯伊伯带。目前在太阳系中发现的小行星大约有70万颗，但这个数字和银河系中的恒星相比根本不算什么，因为银河系中的恒星多达4000亿颗。

天文学家对小行星了解不多，能研究的样本真的很少。科学家只能研究落到地球表面的小行星，通过分析它们的成分和年龄来了解它们的一切。那些落到地球表面的小行星被称为流星体。当流星体以非常高的速度闯入地球大气层时，流星体的表面会与空气发生剧烈碰撞，导致流星体在非常高的温度下蒸发掉一些物质，所以会出现发出耀眼的光，这是人们喜欢看到的。有些大型流星体进入大气层后没有完全汽化，落到地面时被称为“陨石”。

图示：流星体的表面会与空气发生剧烈摩擦，导致流星体在非常高的温度下蒸发掉一些物质。

黄渤的结论：辟谣

我看到过一些作者在很多科普节目中把“小行星”比作一个完整的、单一的岩石。其实这种说法并不严谨，因为小行星的密度低于岩石。从一些探测器拍摄的照片中，可以清楚地看到一些大型小行星的表面有很高的环形山，比如2014 EC上面的环形山，说明它的密度很小，组织也比较松散。说是暂时粘合在一起，也没有错。如果2014 EC被同样大小的天体撞击，2014 EC不会断裂而是会与撞击器合并。

插图：2014年欧盟委员会

#零零计划#