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从物理学的故事:天文学和空间

地球和空间

从物理学的故事:天文学和空间

物理学的故事为了11 - 14号14 - 16

介绍

这是我们系列中的第七本书。对于许多人来说,夜空的奇迹是他们第一次与科学遭遇。看到一个沥青黑夜的银河,通过双筒望远镜识别木星的卫星或看着哈勃太空望远镜的美妙形象,天文学以少数其他科目可以的方式激发了想象力。

天文学的历史充满了迷人的人,其观察和见解改变了我们的思维方式。这个主题可能是一个巨大的规模,但它的心脏是人类的追求和这些构坑的天文人类的生命和经验为这个主题添加了丰富的质地。

科学革命开始与天文学家的工作。在16世纪,哥白尼改变了我们对宇宙中的理解和现代科学的了解。今天,天文学和天体物理学仍处于科学的尖端,发展创新技术,并继续挑战我们对宇宙的看法以及我们坐在其中的地方。

我们希望这本小册子能激励其他人向上看,走得更远。

我们要感谢理查德为收集这些故事并使我们与教师分享。

马克海利IOP教育经理

作者的信息

也许在学校物理课程的所有主题中,空间最容易抓住学生的兴趣。我们的宇宙中存在着难以想象的数字、灾难性事件和奇怪的条件,它们具有引人注目的戏剧性和威严,使它们具有内在的吸引力。在这个领域,有许多强有力的竞争者,选择其中的少数故事作为这本小册子是一个挑战。

像往常一样,许多故事都取材于历史。其中包括史瓦西在最具挑战性的条件下快速解出爱因斯坦场方程,法国天文学家让蒂(Le Gentil)麻烦不断地考察金星凌日,以及后来成为哈佛天文学家的苏格兰少女威廉娜·弗莱明(Williamina Fleming)

你会读到奇怪而奇妙的物体——僵尸恒星、食人星和“聚苯乙烯”行星。你会发现一个地方,你可以看到你的后脑勺向前看。找出银河系闻起来是什么味道,以及在哪里可以找到核意面。发现火神星,那个不存在的幽灵星球。

我们从一些展现天体物理学家人性的故事开始。你将会见到第一位科学家玛丽·萨默维尔(Mary Sommerville),以及她反对奴隶贸易的烹饪抗议,读到这位让天体物理学成为可能的失明天文学家的故事,以及分享乔斯林·贝尔·伯内尔(Jocelyn Bell Burnell)因错过诺贝尔奖而表现出的斯多葛主义。

我很感谢物理学研究所,使这一故事成为现实。特别是,我要感谢Caroline Davis管理项目并编辑小册子,Mark Whalley为他的乐于言论和Stuart Redernn为他的精彩插图提供了乐于助人的评论。

所以,让我告诉你一些关于物理学的故事......

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惊人的天文学家

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没有蓝天思考!

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据报道,欧内斯特卢瑟福德在他的实验室中思考蓝天思考。他据说他说过:“不要让我抓住任何人谈论我的部门的宇宙!”

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Somerville第一个科学家

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玛丽·萨默维尔(Mary Somerville)是一位杰出的博学多才者,她发表了许多关于科学课题的研究成果,并撰写了一些科普书籍。萨默维尔生于1780年,从小就立志要接受教育,他写道:

从我最初几年,我的脑海里围绕反对压迫和专制,我憎恨世界的不公拒绝对我的性别这是如此华丽男人赐予教育的所有特权。

她也是一个有原则的年轻女子——玛丽和她的兄弟拒绝在茶里放糖,以抗议奴隶贸易。萨默维尔致力于发展拉普拉斯力学,以解释行星轨道偏离完美椭圆和月球绕地球的复杂运动。她注意到天王星轨道的扰动,并预测了海王星的存在。她的书《论物理科学的联系》是17世纪最畅销的科学书籍之一。除了她对天体物理学的贡献外,萨默维尔可能是第一个被称为“科学家”的人。1834年,一位评论家在她的一本书中使用了“科学家”一词。

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哈勃望远镜的困境

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埃德温·哈勃1889年出生于密苏里州,在芝加哥附近长大。有个故事说,哈勃的高中校长在他的毕业典礼上找到他说:“埃德温哈勃,我观察你四年了,但我从来没有见过你学习十分钟。”据说老师停顿了一下,然后继续说:“这是芝加哥大学的奖学金。”一些传记作家认为哈勃是一个有说谎倾向的人,他编造了勇敢和运动能力的故事。

尽管如此,这位科学家有着令人印象深刻的成就记录,关于他的故事比比皆是:

  • 在芝加哥大学的时候,哈勃是一名出色的拳击手。一位赞助者急于在霍金和当时的世界冠军杰克·约翰逊(Jack Johnson)之间展开一场较量,但哈勃拒绝了。
  • 第一次世界大战期间,哈勃在军队服役,在观察气球中被爆炸的炮弹击中昏迷。由于那次爆炸,他的右肘再也伸直不了。
  • 哈勃被选为首批罗德奖学金获得者之一,从牛津大学回到美国时,他带着假的英国口音,据说他在余生中一直保持着这种口音。
  • 哈勃是一个有竞争力的学术。尽管或者,也许是因为他的名人身份,他被报告为表现向同事们的“吝啬”和“报复”的态度。当他在银河分类工作是由瑞典人纳特·兰德马克捞起来,他写信给科学家表达了自己的感受:

    这只是对我个人对你行为的看法的温和表达,除非你能用某种意想不到的方式加以解释,否则我将非常乐意在任何时候,只要有机会,不断地、强烈地提请大家注意你那奇怪的道德观念。

    众议院的回应鉴于1927年的Lemaître(参见第16页)发表了一张版本的版本作为哈勃的法律,将美国天文学家预先抢占两年,但吸引了很少的通知。据推测,当遗产法律的衰退法的版本被翻译成出版物,哈勃或者某人同情他的人,故意误解了本文,以尽量减少lemaître的要求先前发现。2018年,国际天文联盟建议现在被称为哈勃莱梅法的法律。

  • 在他死后,哈勃的妻子没有要举行一个葬礼她的丈夫,从来没有透露发生了什么事他的身体

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让蒂尔勒的旅程

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“最不幸的天文学家”这个头衔的有力候选人是法国人纪尧姆·约瑟夫·海辛特·让·巴蒂斯特·让蒂·德拉Galaisière。让蒂认为,哈雷对金星凌日的计算是不准确的,他被法国政府派去1761年在当时法国控制下的印度本地治里观测凌日。

然而,三个月进入他的航行,而在毛里求斯在毛里求斯的旅程中,Le Gentil得知是印度洋受到英国海军的控制。没有必要的,他继续他的旅程只发现,而在印度沿岸,这是本地河流落到了英国人。在他返回毛里求斯和大海的情况下发生过境,并且可见性受到衡量的。

勒让蒂尔选择了留在毛里求斯研究岛屿和1769年。然而做计划前往马尼拉的下一个中转,在海上三个月后抵达马尼拉,他得知州长不会允许建立天文台.他再次Pondicherry的,因为法国控制下重新建立了有起航。不过话说终于到达本地治里并成立了观测站,过境的日子被证明是阴。

摧毁,Le Gentil计划离开下一个可用的船只,但签约了严重疾病,直到次年才能离开。在他回家的旅途中,他的船只被一场风暴沉没,他被迫回到毛里求斯,在那里他登上了一个回归西班牙军舰,从西班牙旅行。在他抵达法国的抵达时,11年后出发,他发现他被宣布死了,他的遗产分开了另一个科学家所采取的学院的椅子。

尽管如此,他的故事有一个幸福的结局:让蒂出版了他的冒险故事,并获得了经济上的成功。他娶了一位富有的女继承人,重新获得了学术职位

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从骡子司机到星星

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美国天文学家米尔顿·哈马森的职业生涯就是一个成功克服困难的非凡例子。哈玛逊从高中辍学,被雇为赶骡人,帮助建造威尔逊山天文台。有趣的是,当威尔逊山的望远镜在1904年建成时,这个22吨重的装置被设计成漂浮在一个水银容器上,以便平稳旋转。

虽然工作,Humason与建筑工人谈论该项目,并将其作为一个门户一家人士聘用,然后作为新观察台的暗室助理。他说服了一些天文学家教他数学,最终被任命为专业人员。Humason与哈勃密切合作,被授予荣誉博士学位。

尽管冥王星的发现归因于克莱德·汤博,几乎赫马森打他吧。他曾执导拍摄他制作包括地球的图像天空的某些地区和两大板块。然而,在一,冥王星是太靠近恒星是可见的,并在其他行星的图像落在板中的缺陷。

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击败了专业人士

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格罗特·雷柏是众多在天文学上有重大发现的业余爱好者之一。他是一名专业的无线电工程师和无线电爱好者,他建造了世界上第一个碟形望远镜。雷柏曾想与天文学家卡尔·詹斯基(Karl Jansky)合作,但当他在大萧条时期申请贝尔实验室(Bell Laboratories)与他合作时,却没有空缺的职位。雷柏没有被吓倒,在他的后院用一个9米高的金属盘子建造了一个射电望远镜。为了攒钱买望远镜的零件,他决定不买车,而是乘坐公共交通工具。

Reber最初试图检测3,300 MHz频率的排放,因为他认为来自银河系的辐射将来自热源。但是,在找不到信号后,他在1000 MHz中尝试,再次没有运气,然后在最终检测到160 MHz时的信号。他对“宇宙静态”进行了仔细的映射,开发了天空的第一个无线电地图,通过在晚上工作,避免从汽车点火静止的干扰,保持他的日常工作,晚餐后才睡几个小时。

当他的静态等高线图被提交给一家天体物理杂志时,编辑对这位业余爱好者的发现表示怀疑,于是派了两名研究人员去检查雷柏的望远镜。一旦结果被确定为可信,他的地图便于1944年出版,至今仍与当时的数据吻合得很好。

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阿尔弗,贝特和伽莫夫

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为了解释宇宙中氦的明显过度,乔治·格洛提出了今天宇宙中大多数氦的假设在早期的大爆炸中,比煮成鹅的时间越来越少。Gamow开发了这个想法,在大爆炸之后,宇宙包括一个热颗粒的汤,他称之为ylem,是一种无形的物质,从​​而形成的无形物质。他设置了博士生拉尔夫·阿尔伯,锻炼了从ylem中形成较重元素的反应的任务。Gamow和Alpher将他们的想法成为标题为化学元素的起源的纸张。

Gamow could not resist adding the name of his colleague, Hans Bethe, to the authors’ list, even though he had made no contribution to the paper, in order that the names of the authors would sound like the first three letters of the Greek alphabet: Alpher, Bethe, Gamow.

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该Herschels’天文之旅

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赫歇尔兄妹弗雷德里克·威廉·赫歇尔和卡洛琳·卢克丽霞·赫歇尔在18世纪和19世纪合作进行天文研究。威廉本打算继承父亲的事业,从事音乐事业。小时候,威廉在一个军乐队演奏双簧管,但军队生活对他没有吸引力,他离开了德国,定居在巴斯,成为一名风琴师。他的音乐事业蒸蒸日上,他在富有的城镇社会的公开演出使他从音乐中获得的收入超过了当时皇家天文学家的收入。

对天文学感兴趣

威廉邀请卡罗琳,谁是他的初级12年,居住在浴室里逃离她的控制母亲和生活的生活,并追求她成为女高音的野心。虽然最初追求他的音乐职业日,威廉在夜间对天文学的兴趣开发了兴趣,兄弟姐妹都很快就陷入了天文学的痴迷。卡罗琳报道说,她“在我的[音乐剧中的练习中的努力通过我的帮助在执行各种天文学的同性恋中不断想要”。

威廉发现写笔记会损害他的视觉适应黑暗的能力,这是观察昏暗星云所必需的,于是他请卡罗琳帮他做笔记。随着他的观察越来越有野心,当地磨镜机提供的镜子不再适合威廉的研究,兄弟姐妹在他们家的地下室建立了一个铸造厂,卡罗琳花了几个小时为他们的镜子制作马粪模具。为了增加家族产业,他们的兄弟亚历山大也参与了望远镜部件的建造。哥哥的天文工作影响了卡洛琳的音乐抱负,当她被邀请作为独奏者出现在伯明翰的音乐会上时,她拒绝了邀请,解释说:“我从来没有打算在任何地方唱歌,除非我哥哥是指挥。”

第一位为科学事业付费的女性

1781年,威廉发现了一颗他最初认为是彗星的行星,但后来被确认为一颗新的行星——天王星。这一发现得到了学术上的认可,国王乔治三世也为此支付了薪水。威廉鼓励卡洛琳扫一扫天空,寻找更多的彗星,但她对一些以前没有记录的星云的观察激发了她哥哥对这些天体分类的兴趣。到1787年,卡洛琳宣称发现了17个星云,在她的观测生涯中,发现了8颗新的彗星。她被国王授予了年薪50英镑的年薪,据说她是第一位获得科学工作薪水的女性。卡洛琳被授予天文学会的金奖,她的奖状中写道,她的工作“可以被认为是一系列努力的完成,这些努力在天文学劳动的编年史上无论在规模上还是重要性上都是无与伦比的”。

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Schwarzschild的战争

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德国物理学家Karl Schwarzschild提供了爱因斯坦的野外方程的第一个解决方案,为对黑洞的理解提供了贡献。值得注意的是,他在爱因斯坦出版了他的理论后几个月就取得了结果。施瓦茨斯金尔更加普遍,在1916年在东部的东部前面的德国军队中进行了工作。

获得博士学位后,史瓦西首先与希尔伯特和闵可夫斯基合作,然后在柏林附近的德国天体物理天文台任职。当第一次世界大战爆发时,尽管他已经40多岁了,爱国主义还是激励他参军,他在炮兵部队服役。尽管天气寒冷,而且在战斗允许的情况下,他还是会补上他的科学通信。

1915年12月,在论文发表一个月后,他收到了一份爱因斯坦关于广义相对论的论文副本。一般认为本文中的非线性场方程是具有挑战性的。在任何条件下,尤其是在前面的条件下,在发表的一个月内,爱因斯坦收到了史瓦西的一封信,信中给出了场方程的一个简单解。爱因斯坦把这封信转发给了柏林学院,并于1916年1月发表。史瓦西在给爱因斯坦的信中写道:

尽管战火纷飞,战争还是对我很好,让我得以摆脱这一切,踏上你们思想的土地。

不幸的是,Schwarzschild在1916年开发了一种可染色的皮肤病,并在从前面返回后两个月后死亡

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她知道星星是由什么组成的

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2008年,IOP推出了塞西莉亚·佩恩-加波施金奖章和等离子体、太阳或空间物理学杰出贡献奖。这枚奖章是为了纪念这位才华横溢但被边缘化的天文学家,他发现了恒星主要由氢和氦组成。

佩恩·加波什金(Payne Gaposchkin)表现出了实验科学的早期天赋,她在主日学校进行了一项关于祈祷对考试成绩影响的对照试验:她报告说,她在没有祈祷成功的情况下,在考试中取得了更好的成绩。

孩提时,她也是一位才华横溢的音乐家,学校音乐老师古斯塔夫·霍尔斯特(《行星组曲》的作曲家)鼓励她追求音乐生涯。

幸运的是天体物理学的发展,佩恩 - Gaposchkin选择学习科学剑桥大学。虽然有,她报告只得到了四张票之一,参加由爱丁顿的演讲对他的远征相关的测试爱因斯坦的相对论的影响:

当我回到我的房间时,我发现我可以逐字逐句地记下演讲内容(就像我在几年后的另一次演讲中所做的那样)。我想,我有三个晚上没睡。我的世界被震动了,我经历了一种类似精神崩溃的感觉。

佩恩 - Gaposchkin移居美国,并承诺研究的恒星光谱的博士学位。当时,有人认为明星们组成的类似元素地球的搭配,但她的研究表明这种信仰是错误的,而是显示出氢和氦是最丰富的构成要素。

在阅读了她的论文后,著名但正统的天文学家亨利·诺里斯·罗素(与佩恩·加波施金同名)鼓励佩恩-加波施金放弃她的结论。1925年,Payne-Gaposchkin在她的论文中发表了她的突破性发现,她轻描轻写地写道:“从恒星大气中获得的这些元素的巨大丰度几乎可以肯定是不存在的。”

几十年后,拉塞尔得出了与佩恩-加波施金相同的结论,并承认了她的工作。她的论文被称为“天文学史上最杰出的博士论文”。

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皮克林的女明星

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天文学家爱德华·C·皮克林(Edward C Pickering)从1877年起担任哈佛大学天文台(Harvard College Observatory)主任长达43年。他对天文摄影和天文分类做出了重大贡献。然而,最值得注意的是,他的研究团队包括了一批令人印象深刻的女性,这在当时是非常罕见的。然而,尽管皮克林在鼓励女性为研究做出贡献方面取得了进步,但他的团队中的女性成员的薪水通常是男性同事的一半。

弗莱明的意识发现

星云中最着名的图像之一 - 马头星云在1888年在哈佛大学天文台弗莱明队在1888年被捕获在摄影板上。弗莱明的故事是显着的:从苏格兰移民到美国后,她怀孕只被丈夫抛弃了。她一开始就来捡起皮克林。有一天,皮克林变得如此恼火,这对他的男性助手取得的缓慢进展,他在一个懊悔中撞上了大楼,声称他的苏格兰女仆可以做得更好。这个故事可能已经在重述中装饰,但是,弗莱明开始与皮克合作,并继续发布着名的天体物理期刊上的论文。她成为皇家社会的荣誉成员,这些成员不允许妇女当时作为常规成员。在弗莱明的许多成就中是一种发现十个Novae,超过300种变速星和流星的第一个记录的谱。

跳转大炮的分类

最早的明星分类系统之一,哈佛系统,是由皮克林和他的团队在1890年开发的。小组成员之一,安妮·坎农,是一位杰出的天体物理学家。当她还是个孩子的时候,她会和她的母亲在家里阁楼上的一个临时天文台进行观察。在她年轻的时候,也许是由于一场猩红热,Jump Cannon遭受了严重的听力损失。在父母的鼓励下,坎农去韦尔斯利学院学习物理。毕业后的十年里,坎农没有继续她对天文学的兴趣。传记作者认为,她母亲的去世激励了她重新开始她的科学生涯,她在哈佛大学天文台找到了一个职位。在为皮克林工作期间,她发展出了一种对恒星进行分类的非凡能力,能够每分钟对三颗恒星的光谱进行分类。她把星卡目录从14000个条目增加到大约250000个。

Jump Cannon developed Pickering’s classification system into one that ranked stars by their temperature into groups labelled O, B, A, F, G, K and M. A story was told at the observatory that Jump Cannon could remember every serial number of every photographic plate she had analysed – if true, a remarkable feat given she classified over a quarter of a million plates.

皮克林将她对天文学的贡献描述为“一种结构,它可能永远不会在某种程度上被单个人复制”。她的同辈塞西莉亚·佩恩-加波施金(Cecilia Payne-Gaposchkin,见第13页)形容Jump Cannon是她认识的最快乐的人。虽然Jump Cannon自己没有孩子,但她会在自己位于天文台的星屋(Star Cottage)的家中为年轻人举办派对。

莱维特的脉冲星

亨丽埃塔天鹅莱维特工作了皮克林,像跳大炮,有听力障碍。这时,妇女们通常不可操作的望远镜,所以她的工作编目和比较的恒星底片。PayneGaposchkin认为,不允许里维特使用望远镜“是一个苛刻的决定,这注定辉煌的科学家忤工作,并可能设置回变星的研究几十年”。

莱维特在造父变星的脉动周期和光度之间的关系上有一个重要发现,为天文学家提供了一个“标准蜡烛”来测量距离。

此外,她还发现了大约2400颗变星,大约是1930年已知的此类天体目录的一半。莱维特在她发现的周期光度关系的重要性被充分认识之前去世,但哈勃声称她的研究应该获得诺贝尔奖。

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空间

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邪恶轴心

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宇宙微波背景辐射是在所有方向上几乎是均匀的。然而,在2003年,美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器的数据发现,在温度数据意外的模式,这自然杂志上市,在2015年,作为六个莫名其妙的物理结果是解决不了的。在一个尺度中,辐射的随机波动似乎对齐在已经被称为“邪恶轴心”作为它威胁背景辐射的性质的模型的优选方向。第二异常中的数据是所谓的“冷点”,连同约70μK温度低于背景辐射的平均温度“邪恶轴心”的区域。“冷点”已经有十亿光年,直径“supervoid”,一个巨大的空的空间,缺乏星系的关联。

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宇宙的类比

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比利时耶稣队牧师乔治·莱梅·雷德·莱姆被认为是提出扩张宇宙的想法。Lemaître使用了“宇宙蛋”和“原始原子”的类比来说明他的想法。1949年,邀请弗雷德霍乐邀请谈到BBC第三个计划(收音机3的前赛者),并在制作他的论证方面,以持续创造宇宙,创造了大爆炸术语。在其扩展宇宙的模型中,Hoyle认为“在等于单品脱牛奶瓶的体积中,大约一个原子在千万年内创造”。

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幽灵的星球

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继威廉·赫歇尔的在1781年发现天王星,有人指出,这颗行星的轨道是被扰乱。从这些小的偏差,法国天文学家于尔班勒威耶预言海王星的存在,随后通过观察确认。

勒维耶接着将注意力转向水星轨道的扰动,并预测存在另外一颗内行星。法国医生兼业余天文学家爱德蒙·莱斯卡尔博(Edmond Lescarbault)声称看到了这颗行星穿过太阳,他用小型望远镜进行了观测,在木板上记录了这些观测结果,并用一块缺了一根针的手表对事件进行计时。

尽管他的原油工具,Le Verrier接受了莱斯卡堡的观察,确认了新的星球的存在。他命名为身体'vulcan',并认为他发现了一个新的星球。在他去世后,这个星球的目击继续到达:两名美国观察员注意到靠近太阳的暗淡物体,纽约时报报道“星球vulcan ......终于出现了相当落地”。然而,在二十世纪初的Eclipses期间观察未能找到这个星球,并在1915年,爱因斯坦的一般相对论的理论解释了对水星轨道的扰动,使这个星球vulcan多余。

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白色电介质材料来自鸽子

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罗伯特·彭齐亚斯(Robert Penzias)和阿诺·威尔逊(Arno Wilson)最初并不想寻找大爆炸的证据,而是对测量超新星遗迹的辐射强度感兴趣。他们安装了一个喇叭天线,并安装了一个设备,通过将收集到的信号与4.2K的冷负载(液氦杜瓦瓶)进行比较来过滤噪音,他们惊讶地发现,天空中所有区域都有微波信号。为了寻找噪音的来源,他们把一些鸽子从望远镜中赶了出来,并从仪器上清除了彭齐亚斯所说的鸽子留下的“白色电介质材料”。然而,清理未能消除信号中的噪声。

彭齐亚斯和威尔逊并不知道他们的望远镜接收到的微波信号的来源。但巧合的是,在不到30英里外,普林斯顿大学的罗伯特·迪克领导的一个小组预测了大爆炸将导致微波背景辐射,并建造了一个辐射计来探测辐射。1965年,彭齐亚斯向一位读过迪克团队一名成员的论文的同事提到了他和威尔逊观察到的信号。谈话结束后,彭齐亚斯给迪克打了个电话,迪克正在办公室和同事吃午饭,他接了电话,通话结束后,迪克对他的团队说:“伙计们,我们被抢了。”

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覆盆子口味的银河

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射电天文学家检查了银河系中心的尘埃云,发现了甲酸乙酯化学物质存在的证据,甲酸乙酯是产生树莓味道的原因。这种化合物还有一种额外的感官特性——它闻起来有朗姆酒的味道。

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矮行星

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物体在太阳系的分类使用简单 - 有太阳,九大行星和各种小的物体,如小行星。2006年,国际天文学联合会(IAU)引入到冥王星被重新分类“矮行星”的范畴。矮行星的定义是类似的,因为它们必须围绕太阳和足够大,使得引力已经形成身体成近球形行星对象。然而,矮行星都不大够清晰自己的轨道,也就是说,他们不从通过碰撞或重力捕获他们的路径删除较小的机构。有五个普遍接受的海王星(即轨道上平均在距离太阳比海王星更远的距离)矮行星冥王星,厄里斯,塞德娜,妊神星和鸟神星。

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哈勃摧毁了宇宙

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1920年,在美国国家科学院年会上进行了讨论。它很快被称为“大辩论”,并以宇宙的规模为中心。

通过观察,天文学家发现了他们称之为螺旋星云的物体。我们现在知道这些物体是星系,但在当时,它们的性质还不清楚。哈佛大学天文台的Harlow Shapley认为,螺旋星云位于银河系中,只是由尘埃和气体云组成的巨大云团。争论的另一方,Heber D. Curtis提出,这些物体存在于银河系之外,宇宙是由许多螺旋星云组成的,每个星云都是由数十亿颗恒星组成的“岛屿宇宙”。

这场辩论是定居,几年后,由哈勃(见第4页)。他用亨丽埃塔天鹅莱维特的(参见第15页)变星周光关系计算仙女座“星云”的距离,从而显示了它存在的银河系之外。这导致人们认识到“旋涡星云”是星系,就像我们自己。

沙普利和哈勃一直是竞争对手。据报道,当沙普利收到哈勃数据的消息时,他评论道:“这就是毁灭我的宇宙的那封信。”

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太空营的起源

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美国宇航局经营的受欢迎的儿童'太空阵营的想法是由Wernher Von Braun提出的,他们曾担任纳粹政权的火箭工程师。Von Braun开发了原型V2火箭发动机,并在战争结束时投降给美国力量。他被转移到美国,在那里他首先为陆军弹道导弹机构工作,后来是美国宇航局的计划总监。

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睡眠窒息

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国际空间站上的宇航员必须靠呼吸机睡觉。航天器上的微重力意味着呼出的二氧化碳不会离开正在睡觉的宇航员,如果没有空气循环,他们可能会在自己的二氧化碳气泡中窒息。

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一颗恒星诞生,并最终消亡

接下来的部分将讲述恒星生命周期中不同阶段的故事:星云、主序星、红巨星、白矮星、超新星、中子星和黑洞。你们可以在26-27页看到这些插图

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星云

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五颜六色的星云

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星云以其明亮的颜色而闻名,这种效果可以通过不同的过程发生。

  • 发射星云由电离气体云组成,这些气体云包含或接近一些发射紫外线(UV)辐射的非常明亮的恒星。紫外线辐射被气体吸收,并导致电子的激发,而电子的激发又导致可见光的发射。大多数发射星云由于在656 nm处的氢α线发射而呈现深红色。
  • 反射星云是可见的,因为它们反射来自其他恒星的光。反射星云之所以呈现蓝色,与天空呈现蓝色的光线散射是相同的原因。

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病毒星星出生

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星云中的明星形成可能具有传染性。当在星云中形成大颗星时,产生的强烈辐射可以压缩周围的气体并导致形成更多的恒星。由超新星产生的冲击波也可以引发星云中的气体塌陷,并将新恒星的形成形成。

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星形茧和其他星云掘金

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  • 一个原恒星是一团压缩到足够不透明但温度又不足以开始核聚变的气体。当物质流入原恒星时,被称为茧状星云的包裹气体云就会形成。
  • 星云的形状吸引了一些奇怪的名字,包括瀑布星云,龙虾星云,女巫头星云,红场星云和邻近的心与魂星云。的葫芦腐烂的鸡蛋星云因其气体中的高硫含量而得名。
  • 星云中的气体密度通常很低 - 一个类比表明在典型的村庄霍尔中的气体量扩展到地球的体积。

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丢失的创作支柱

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也许星云中最著名的结构之一就是“创世之柱”鹰状星云.这些“手指”是由冷的氢分子和尘埃组成的。法国一组天文学家声称,6000年前发生的一场超新星爆炸产生的冲击波摧毁了这些柱子,而这些结构在地球上还要再过1000年才能看到。美国天体物理学家斯蒂芬·雷诺兹(Stephen Reynolds)对这一发现提出了异议,他不同意法国研究小组将热尘埃云作为超新星爆发的证据,认为这表明发生过这样的事件。

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赫尔什在天空中的洞

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当威廉·赫歇尔观察夜空时,他注意到,在一些地区,似乎“天空中有一个洞”。直到20世纪40年代,荷兰裔美国天文学家巴特·j·博克(Bart J. Bok)提出,这些黑暗区域是恒星形成区域,有时被称为恒星形成区域黑暗的星云.分子云巴纳德68就是这样一个区域。这些致密的、温度极低的球形暗物体,现在被命名为博克球状体,尚不清楚并仍然是研究的主题。

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宇宙中最冷的地方

物理学的故事为了11 - 14号14 - 16

一个年轻的行星状星云回飞棒星云在1k的温度下,是宇宙中自然发生的最冷的地方。星云的低温被认为是由于气体的快速膨胀而产生的,其速度约为160千米/秒。

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原恒星物理

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  • 在星云向原恒星坍塌的最初阶段,坍塌物质的温度很低,通常在30 K左右。在这个阶段,原恒星可能占据一个半径约为1000个天文单位的球体(一个天文单位大约是地球到太阳的距离,相当于冥王星到太阳最远距离的200倍)。原恒星仍然笼罩在尘埃云和气体云中,在其发展的这一阶段,只能探测到无线电发射。
    作为原恒星崩溃,它发展的磁场作为恒星的大小减小,这增加强度。从卫星透视观测观测检测到来自冷原恒星发出出乎意料强X射线辐射。据推测,原恒星的磁场加速此事向高的速度(高达2000千米/秒)。当与原恒星加速材料碰撞,X射线被发射。产生的磁场的方法,仍然是猜测的主题 - 一个解释是一个发电机效应状过程。
  • 原恒星可以发射出材料的飞机:2011年,由欧洲航天局的赫歇尔空间天文台收集的数据显示,原恒星的证据,被称为“恒星洒水”,为20万公里/小时的速度发射氢气和氧气的喷气式飞机。

  • 天体物理学家最近成功地成像了一个尘土飞扬的吸收光盘,围绕着一个非常年轻的抗斑点。他们将光盘描述为具有“汉堡形”的外观。HH 212,猎户座星座中的一个非常年轻的矩阵(大约4万岁),除了赤道圆盘外,还有两种强大的材料从杆子发出的材料。

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恒星的生命周期

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主序星

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绿色明星在哪里?

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一颗恒星要发射大部分绿色波长的辐射,其表面温度必须在6000 K左右。但它也会发出类似数量的蓝光和红光,形成白色或淡黄色,就像太阳一样。所以没有绿色的星星。

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凸出的明星

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织女星是天空中第五亮的星星。它的半径几乎是太阳的三倍,但因为它的转速是太阳的100倍,是太阳的2.7倍10.5M /s,它有明显的赤道隆起。

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古老的光子

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一个光子从太阳内部释放出来通常需要50万年。太阳内部有高密度的等离子体,当光子移动时,等离子体会吸收并重新发射光子。一个光子只能传播10. -4M在被吸收之前,然后以随机方向重新发射。平均而言,它必须制作49 x10. 24要发出的步骤。

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异国明星

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已经提出了一些理论外来恒星,包括:

  • 夸克星-由组成中子分解而成
  • 奇怪的明星-含有奇怪夸克的夸克星
  • Electweak Stars.- 在其中重力通过从弱电衰变辐射平衡
  • 普朗克的星星——当恒星塌缩形成黑洞时,量子引力压力引起“反弹”。

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发现太阳黑子

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  • 在古希腊和中国的天文记录中都有观测到太阳黑子的证据。1610年,业余父子观测者大卫·法布里丘斯和约翰内斯·法布里丘斯对这一现象进行了最早的望远镜观测。在大卫生日那天,他们注意到了通过望远镜投射的太阳图像上的黑点。约翰内斯发表了一篇关于他的发现的文章,比伽利略对太阳黑子的描述早了一年。这对夫妇没能活着看到发现的影响——四年后约翰内斯去世了,他的父亲不久后被法布里希乌斯指控偷了一只鹅的农民谋杀了。
  • 虽然对地球观测者来说,太阳黑子看起来像太阳表面上的小黑点,但它们的外观具有欺骗性,因为它们被认为与太阳有关。太阳黑子的直径可达100000公里,温度约为4300 K。孤立地看,太阳黑子的亮度大约是满月的一百倍,与太阳周围的表面相比,黑子看起来很暗。
  • 太阳的磁场在最大的太阳黑子活动中可以反转。2001年,太阳磁场遭受了这样的变化,并假设逆转以遵循太阳黑子活动的11年周期。

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塔比星

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F型主序星塔比星(Tabetha Boyajian)光度的异常波动导致了对其原因的一系列猜测。这颗恒星的亮度不定期下降20%,下降持续5到80天。宾夕法尼亚州立大学天文学家Jason Wright提出,这种波动可以用外星人的“巨型结构”来解释,并补充说:“外星人应该永远是你认为的最后一个假设,但这看起来像是一个外星文明将要建立的东西。”此后,其他天体物理学得出结论,对波动最有可能的解释是,恒星被一群彗星或太小而不能成为行星的天体碎片所包围。轨道物体吸收辐射,解释了光度的变化。

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红巨人

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大狗

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最大的已知巨星vy canis maveis之一,比太阳大30-40倍,发光的50万倍。如果它放在太阳位置的太阳系中,它的表面将延伸到木星的轨道之外。在超新星爆炸之前,该恒星正在脱落肿块。vy canis mossis如此之大,围绕其圆周旅行8.5小时(通过比较,与14.5秒相比,它将灯光环绕太阳赤道)。

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生活用一颗红巨星

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有人认为,一旦主序星转变为红巨星,生命可能会在新形成的巨星的宜居带中发展。太阳质量的恒星,适居带之间可能会搬出去2 - 9个天文单位(一个天文单位约从地球到太阳的距离)在第一阶段的进化在离开主序后,然后到只要22个天文单位从恒星核心后,氦闪。据预测,土星最大的卫星土卫六可能会随着太阳变成红巨星而成为宜居行星。

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星震

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声波可能会导致星的亮度在5-15分钟内变化。朝运学是对这些恒星的内部振动的研究。正如地震师可以使用关于地震波浪的行程的数据来了解地球的结构,朝鲜蓟主义者从地震波的通过发展恒星内部结构的模型。

例如,朝运学已被用于开发红色巨星中存在的磁场的模型。使用开普勒空间望远镜制造的振动数据的观察显示,红色巨星的核心比其表面快10倍。在红色巨型致密芯的边界处,在星形外层中行进的地震波被转变为重力波。重力波的传播可以受强磁场的存在影响。以红色巨星的核心,以类似的方式,在地球大气陷阱辐射的方式中发生“磁温室效应”。红色巨头的核心的强磁场会导致重力波被困在星的核心中。红巨型核心振荡模式的观察导致天文学家推断出磁场的存在高达1000t。

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食人族明星

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20世纪70年代,两位天文学家提出了一种奇怪类型的恒星的假设,并进行了标记索恩 - Żytkow对象(TŻO)。基普·索恩和安娜·Żytkow指出,大多数大质量恒星都是双星系统的一部分,他们想知道一个由中子星和另一颗恒星组成的双星系统将如何随着时间的推移而演变。他们预测,在某些情况下,恒星之间的距离会逐渐缩小。这颗中子星可能会被它的伴星吸收,因为在这个阶段,它很可能已经演化成一颗成熟的红巨星。考虑到星系中有大量较老的恒星,估计有1%的红色超级巨星可能吸收了中子星,变成了TŻOs。因此,这些明星被称为“食人族明星”。

Betelgeuse,Orion星座肩膀上的红色超级巨头和地球只有430个轻的岁月,可能已经吞噬了一个伴星。作为一颗星扩展以形成红色巨头,守恒的角动力预测其旋转速度将减少。Betelgeuse旋转的速度比恒星演化的正常模式更快地旋转150倍。计算机模型表明,如果Betelgeuse吸收了轨道伴星,因此接受了额外的角动量,则可以解释快速旋转。BetelgeUSE是由于超新星,尽管难以预测何时 - 它可能会在接下来的10万年中随时发生。

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红巨头问题

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天体物理学家努力了解红巨星可能比主序星那名在相似的有效温度非常多发光 - 即所谓的“红巨星的问题”。这个问题在部分原因是亚瑟·爱丁顿爵士的有影响力的恒星模型所假设明星们齐在1900年初出现。在20世纪30年代末,恩斯特·奥匹克(参见第36页)认为,核聚变可能只发生在超越了红巨星的核心壳,导致问题的解决和巨星的更好模型的发展。

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光明光

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在由哈勃太空望远镜产生的许多美丽图像中,一些最戏剧性的是捕获独角兽星座中的红色超巨星,V838 Mon的辐射闪光的序列。2002年,该星突然增加了亮度,释放了600,000倍的辐射比太阳更灿烂。哈勃望远镜捕获了一系列辐射照明尘埃和气体周围的散热。在美国国家航空航天局网站上观看图像的惊人序列:nasa.gov /内容/ discoveries-highlights-seeing-light-echoes

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银河骚扰

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1998年,天体物理学家观测到了“银河骚扰”的影响——大规模星系团之间多次、近距离、高速相遇的影响。哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)的灵敏度足以探测到星系之间存在的恒星(即银河系外恒星)发出的漫反射光,研究人员还发现了一组从星系中剥离出来的红巨星。

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聚苯乙烯的行星

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天体物理学家发现了一颗“异常膨胀”的低密度系外行星。KELT-11b的半径大约是木星的1.4倍,但质量只有木星的1 / 5,因此它的密度只有0.09 g/厘米3.围绕泡沫塑料的密度。KELT-11B轨道接近其母星和有短短五天的轨道周期。母星是在扩大成红巨星的过程,很可能内亿年吞没其低密度卫星。

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一个睦邻的红巨人

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红巨星可能会变得不稳定并表现出可变的亮度:红巨星Mira(Omicron Ceti)在11个月的时间内显示出10000倍的亮度变化,并且在最大亮度时可以用肉眼看到。在脉动周期中,恒星大气的直径变化约1亿公里。

观测还发现了这颗恒星的巨大耀斑。Mira是由两颗质量与太阳相似的恒星组成的对比鲜明的双星系统的一部分,一颗是白矮星,另一颗是红巨星。据推测,这种耀斑可能是红巨星聚变产生的碳、氧和氮等较重元素在宇宙中分布的一种机制。

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白矮星

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唯一让人知道白矮星

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亨利诺里斯罗素(共同开发人员,同名的同名地图)描述了1910年的白矮星的发现的瞬间。Russell建议对低光度明星,omicronEridani的分析,因为它的频谱类似于它的频谱很不寻常那个更热的明星。拉塞尔向他的同事们提出了爱德华C皮克林,与Williamina Fleming一起使用(参见第14页),测量已知距离的明星的光谱是有用的......

于是我们打电话到弗莱明太太的办公室,弗莱明太太说,是的,她会去查一下。半小时后,她走过来说:“我找到了,毫无疑问是a型幽灵。”即使在那时,我也知道这意味着什么。我当时目瞪口呆。我真搞不懂那是什么意思。皮克林想了一会儿,然后和蔼地微笑着说:“我不担心。正是这些我们无法解释的东西导致了我们知识的进步。”嗯,当时,皮克林、弗莱明太太和我是世界上唯一知道白矮星存在的人。

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有利的居住行星

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新的观测技术的发展已经看到了在太阳系外行星的报道增加,行星的轨道是恒星比太阳其他其监测的超过145,000台主序星的亮度此次推出的开普勒太空望远镜已经导致在2014年独自发现700颗系外行星的新系外行星的发现激增。

2017年初举报了最有趣的外营商发现之一:天文学家发现了七个温带行星的证据,群众和尺寸与地球相似,粗糙的木星大小的矮星。名为Trappist-1的主人之星是39光年的距离,占Sun的8%。矮星的表面温度约为2,600k。行星具有轨道周期,从1.5天到超过12天,右侧范围内的表面温度以允许液态水。一个2020纸描述了Trappist-1系统,如:“[T] o日期,......所知的最令人难以置信的行星最有利的系统”。

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令人惊讶的是密集的明星

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白矮星恒星的高密度对天文学家来说是一个惊喜。爱沙尼亚天文学家恩斯特·Öpik(前英国自由民主党民主党MPlembitÖpik的祖父)计算了Sirius B的密度 - 现在已知是一个白矮星 - 并宣布答案“不可能”。ÖPIK也将被记入假设OORT的冰球云的概念,在太阳系的边缘之外的冰冷物体的壳体。

爱丁顿在一次演讲中表达了他对白矮星密度的震惊:

我们通过接收和解释恒星的光给我们带来的信息来了解恒星。破译时,天狼星的同伴的信息是这样写的:“我是由物质组成的,其密度是你所见过的任何东西的三千倍;我的一吨材料都是可以放进火柴盒里的小块金块。”对于这样的信息,我们能做出什么回应呢?1914年,我们大多数人的回答是:“闭嘴。别胡说八道。”

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二进制亮度

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白矮星可以与其它分(见上文),其具有的1-10小时,典型的轨道周期的二进制系统。这些系统被称为灾难性的变量作为第二恒星失去材料通过吸积致密白矮星(天文体的通过添加质量的通过重力吸引的生长),释放的X射线辐射。第二星通常是后期主序星或红巨星和吸积过程导致的突然增加,过了一天,随后在亮度降低,可以从持续几周到几个月的时间内,系统的亮度 -的过程被称为Ia型超新星。

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薄薄的天空,但心脏的钻石

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白矮星内部的物质在强大的引力场中被压碎。这将导致电子退化,一种物质的状态,其中电子被强烈地挤压在一起,因为捕获颗粒占据相同量子状态的颗粒被禁止。据认为,一些白矮星具有几乎纯净的氢气或氦气气氛,因为较重的原子在强烈的引力场中沉没。引力场意味着恒星气氛如此薄,如果它在地上,大气层的顶部将低于摩天大楼的顶部。在50公里的地壳下面,假设白矮星恒星的核心可能由碳和氧的晶格组成,这与金刚石的结构相比。

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小但非常热

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白矮星可能非常小,一些只是地球半径的一半,但恒星可以达到令人难以置信的高温高达200,000克。据估计,虽然这个数字是投机性的,但大约10%的恒星是白矮星星星很难探测。

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钱德拉塞卡的恒星滑稽

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1930年,当萨勃拉曼扬·钱德拉塞卡从印度乘船前往英国剑桥大学继续他的学业时,他除了思考和学习之外无事可做,所以很自然地,他选择利用这段时间将相对论应用到塌缩恒星上。他计算出,如果一颗恒星的质量小于1.4倍太阳质量,它就会变成白矮星。他说,他的计算“非常简单,任何人都能做到”。

到达剑桥后,钱德拉塞卡发现很难在剑桥安顿下来,部分原因是普遍存在的种族偏见。他描述自己“令人窒息的孤独”,就像“致命的自由空间中的单个电子”。更糟糕的是,钱德拉塞卡的想法遭到了阿瑟·爱丁顿的反对,他在一次会议上发表演讲,批评他的年轻同事:

……我对这种星体的滑稽行为,同先前一样感到反对;至少,这足以引起我的怀疑:所用的物理公式一定有问题。

爱丁顿拒绝接受钱德拉塞卡的结果评论说:“我觉得应该有一个自然法则,以防止一个明星在这种荒谬的行为方式”

争议的特征在于25岁的人之间的“不平坦的战斗”

印度物理学家,刚到美国,还有杰出的人脉广的爱丁顿。钱德拉塞卡表达了他的沮丧情绪:

我觉得天文学家没有异常认为我错了。他们认为我是一种尝试杀死埃丁顿的唐吉诃德......这对我来说是一个非常令人沮丧的经历......让我的工作完全和天文社区完全信誉。

尽管最初难以接受钱德拉塞卡的想法,但他的计算现在已被广泛接受。

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爱丁顿数字

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在天体物理学中,Eddington号是可观察宇宙中的质子数。他将其定义为Nedd.= 136 x2 256这约为1.575 x10.79年

除了他的科学研究之外,Eddington还是一个敏锐的骑自行车者,这是一个爱好者导致他对不同类型的公制的提案。谷歌搜索更有可能将Eddington号码提升为骑自行车者循环以英里以英里的特定距离循环的次数。例如,Eddington 20的数量将表示骑自行车者在20场循环超过20英里。

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超新星

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最高级superluminous超新星

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2016年,Astrophysicists报告了有史以来最明亮的超新星的发生。Supernova闪耀着比银河系中所有的星星更强烈的亮度20倍或比太阳更亮的6000亿倍。所谓的“超级闪光超光”是如此意外的光明,它已经挑战了天体物理学家的模型如何发生过度剧目。

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裸眼超新星

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据信,中国和日本古代的历史天文记录包含了8次超新星观测,令人印象深刻的是,如果每175年发生一次肉眼观测的超新星,估计其完成度将达到70%。继布拉赫、开普勒和其他人在1572年和1604年观测到超新星之后,据称,再没有一颗肉眼观测到的超新星。这一事件发生在1987年2月23日至24日的晚上,在大麦哲伦星云中可以看到。

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炮弹明星

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一个不寻常的“炮弹明星”已在时速超过1540000公里被观察旅行。谁观测恒星天体物理学家认为它可能已经从一个双星系统中的一颗超新星被弹出并携带形成于恒星爆炸碳的痕迹。

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冰冷的超新星

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在南极的冰中可以探测到超新星的影响。超新星释放的电离辐射会在撞击大气层时形成硝酸盐离子,然后在冰核中可以检测到。船帆座脉冲星是发生在11000 - 12000年前的一颗超新星的残骸。麦吉尔大学和多特蒙德大学的研究人员利用20年前南极冰芯样本的数据估计,这颗超新星发生在一颗质量为太阳15倍的恒星中。

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小超新星

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2008年,一名14岁的业余天文学家发现了有史以来最微弱的超新星之一。卡罗琳·摩尔,从纽约北部,用小型望远镜图像一个不同寻常的天文比超新星爆炸是少一千倍强大(恒星的破坏性的死亡),但比一颗新星更强大一千倍(一个物质累积释放的能量从一个白矮星在双星系统)。对于这种现象已经提出了许多模型,其中包括一颗大质量恒星坍缩成一个能量有限的黑洞。

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核燃料超新星

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并不是所有的超新星都是由红巨星坍缩产生的:Ia型超新星(“一个”)发生在白矮星积累了足够的物质超过钱德拉塞卡极限(任何白矮星不到这个极限——太阳质量的1.4倍,永远保持一颗白矮星,而明星超过这个质量是注定要成为超新星)。

这次爆炸是由穿越恒星的“核燃烧前沿”将碳聚变成铁所驱动的。虽然在这次爆炸中会有很多物质被分散,但模拟结果显示,有束缚的残余物质可能会保留下来。在这种热核超新星中,核衰变在事件的亮度中起着重要作用。随着熔合的进行,产生镍-56。随着伽马射线的释放,它衰变为钴-56,伽马射线激发了周围的氧、硅、硫和钙核。这些核随后发出辐射,增加了超新星爆炸的亮度。这类超新星的最高亮度通常出现在超新星爆发后的两到三周,并随着镍-56水平的下降而降低。钴-56逐渐衰变为铁-56,导致超新星的亮度逐渐降低。

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听星星

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盲人天文学家万达迪亚德默尔先生博士开发了一种将天文数据转化为听觉信号的方法,称为SONICEIDIACIES。值得谈谈她的TED谈话是:ted.com/talks/wanda_diaz_merced_how_a_blind_ astronomer_found_a_way_to_hear_the_stars。

哈佛大学教授艾丽西娅·索德伯格(Alicia Soderberg)将声波技术应用于超新星数据,与音乐家和视力受损的科学家合作,对这些事件有了新的认识。

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中子星

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核面

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具有与太阳相似的质量的恒星可以形成直径约20公里的中子星。这种中子星的表面被建模,其由铁的形式为10,000倍,如地在地球上的铁,表面下方是液体中子的搭式层。中子恒星的内壳的层可以在不同的核结构之间进行一系列过渡;这些结构与意大利面和烤宽面条的相似使研究人员称为“核意大利面”。

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中子恒星的迷你山

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强烈的引力力导致中子恒星几乎是完全球形的 - 如果典型的中子星被扩展到地球的大小,它的表面就不会超过10米的山脉。

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贝尔·伯内尔的才华

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在一次饭后演讲中,Jocelyn Bell Burnell报告了1967年的研究结果,该研究将导致脉冲星的发现。她描述了在剑桥郊区建造行星际闪烁阵列的工作。这个夏天,热心的学生被招募到一块4½英亩的土地上,用锤子敲打一千多个岗位。这些柱子用120英里长的电线串成一个射电望远镜。

她报告说,在望远镜的一个录音中看到了一些“扰乱”并试图再次观察同一天空,但她无法检测到信号并假设源已经消失。然而,她稍后再次发现该信号并发现它由1¾秒间隔由同等间隔的脉冲组成。她的主管Tony Hewish,建议信号必须有人工来源,但贝尔伯勒认为它可能来自一个明星。她承认,培兰的回应是更明智的是,并表示她自己的信仰是由“真正显着的无知深度”的推动。

贝尔伯内尔反复观察,有呼吸接收机系统上得到它在寒冷的冬天剑桥正常工作。她能够确认这是暂时标记LGM-1(小绿人1)源的存在。该信号被确定为一个快速旋转的中子星发射辐射:一个脉冲发生器。

一旦调查结果宣布,记者就会落在剑桥上,但是询问了年轻的科学家问题,反映了对当时对女性研究人员的态度,而不是对发现的真正兴趣。贝尔伯勒召回被问到:“我比玛格丽特公主高于或不那么高,......以及我当时有多少男朋友?”摄影也未能反映她的工作的重要性 - 贝尔伯勒报告被要求占用“几个愚蠢的姿势:站在一个银行,坐在银行,站在读书纪录的银行,坐在银行阅读虚假记录,沿着一家银行挥舞着她的手臂在空中“。

当她的主管和另一个科学家获得1974年诺贝尔发现的诺贝尔奖时,贝尔伯勒并不包括在奖项中。她后来在评论:

首先,导师和学生之间的划界争议总是很困难,可能无法解决。其次,监理方对项目的成败负有最终责任。我们听说过主管责备学生的失败案例,但我们知道这很大程度上是主管的过错。在我看来,他也应该从成功中受益才是公平的。第三,我认为如果诺贝尔奖授予研究生,那将是一种侮辱,除非是非常特殊的情况,我不认为这是其中之一。最后,我自己并没有为此感到沮丧——毕竟,我有好伙伴,不是吗?

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看到所有的明星

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给定一个足够紧凑,中子星,平均引力透镜效应,对象的整个表面可以在同一时间是可见的观察者。科学作家斯坦吉比利斯科描述了一个观察者可能会看到什么,如果他们不幸足以成为中子星的表面上,因为它继续崩溃:

一开始,一切似乎都很正常……但随着引力场的强度越来越大,空间的几何失真越来越大,天空就会发生变化。以前因为在地平线以下而看不见的新星星,现在似乎从地平线上升起,出现在罗盘的各个点上。所有的星星在天空中似乎是上行向天顶…最后地平线向上隆起,你将得到的感觉是一个巨大的碗的底部…整个地平线撤退天顶,和外面的天完全的关闭你的视图。

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事实证明脉冲星

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转速最快的脉冲星PSR J1748-2446ad的旋转频率为716赫兹。尽管中子星的旋转周期通常是有规律的,但有些恒星的频率会发生被称为“小故障”的微小变化。这些小故障被认为是由于恒星表面的旋转变形造成的星震引起的。在压力下,表面会突然开裂,导致形状变化和小故障。

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脉冲星卫星导航

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已经提出了Pulsars可以用作一种定向宇宙飞船的灯塔。航天器可以检测多个脉冲星发出的X射线辐射的梁,并比较它们的到达时间以以与卫星在GPS系统中使用的类似方式计算其在星系内的位置。

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兹维基的谦虚

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1932年,詹姆斯·查德威克(James Chadwick)发现了中子,列夫·朗道(Lev Landau)预测了中子星的存在。两年后,保加利亚/瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)提出了朗道的概念,并对它们的行为做了一些详细的预测。他看似古怪的想法在美联社的一幅漫画中被讽刺了一番,漫画名为“与doc一起玩科学”(Be Scientific With OL ' doc DABBLE)。这幅漫画的标题是:

Fritz Zwicky教授瑞士物理学教授说,宇宙射线是由爆炸燃烧的爆炸恒星,然后从等于1亿天的燃烧,然后萎缩到1/2百万英里的直射到1/2英里的直球。

四十年后,他的观点被证明是正确的,兹威基提到了这幅漫画:“我谦虚地说,这是科学界做出的最简洁的三重预测之一。”

一篇描述兹威基贡献的文章指出:“当研究人员谈论中子星、暗物质和引力透镜时,他们都是以同样的方式开始的:‘兹威基在20世纪30年代就注意到了这个问题。那时候,没人听……”值得注意的是,兹威基和他的同事巴德在1934年预测了超新星向中子星的转变,而这仅仅是在发现中子两年之后。他们还创造了“超新星”一词,以区别于普通的新星。

Zwicky还可以宣称创造第一个人工流星。他装满了火箭,高爆炸物,发射后引爆以产生液态金属的喷射,然后可以通过天文学家拍摄,以更好地了解流星的形成。在1957年的这些液态金属实验之一期间,其中一个喷气机逃离了地球,并被认为是绕太阳轨道的第一个人造物体。

据据报道,Zwicky是一个崇拜的性格 - 他称他的敌人是“球形混蛋”,因为它们看起来像任何角度的混蛋。他甚至吹嘘米利金人:“我每两​​年都有一个好主意。你说出这个主题,我带来了这个想法。“然而,他提出了许多不太成功的概念,包括一个可以通过地球挖掘的喷射飞机。

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黑洞

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18世纪的黑洞

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也许是最早的思想家建议黑洞的想法是英国牧师,约翰米歇尔。1724年米歇尔指出:

如果在本质上应该存在任何身体的密度不小于太阳的直径500倍太阳的直径,因为他们的光不能到达我们……身体的存在在这两种情况下,我们可以在视线之外的任何信息。

米歇尔称这些天体为“暗星”。后来,科学家将黑洞称为“冻结”或“坍缩”的恒星。

黑洞这个术语是由美国物理学家约翰·惠勒在1968年创造的。他的著名俏皮话是“黑洞没有毛发”,因为模型预测只有三个量可以知道它们:它们的质量、角动量和电荷。

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虚拟望远镜

物理学的故事为了11 - 14号14 - 16

2017年,科学家用巨型望远镜虚在我们银河系的中心,创造了黑洞的第一张图像。他们通过数据来自八个射电望远镜在世界各地的合并,作为事件视界望远镜(EHT),具有望远镜在地球的大小相当于聚集能力的虚拟望远镜共同作用产生的图像。该EHT的力量是类似于一个光学望远镜,将允许在月球从地球报纸的阅读。黑洞显示为针对正被其强烈的引力场吸引的尘埃和气体的热辐射的阴影。

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关于黑洞的爱因斯坦

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爱因斯坦不喜欢奇点的概念(黑洞核心的无限引力场强点),并认为未来的模型可能会消除对结构的需求。在一篇论文中上数学1939年,他得出结论是:“这项调查的基本结果是明确的理解,为什么”施瓦茨·辛格奇点“在体质现实中不存在。”爱因斯坦的直觉没有(又一)被证明是正确的。

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有风的黑洞

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科学家从黑洞中观察到令人难以置信的强烈的“风”。超快速流出从轨道的材料的吸收盘发射,并且已经测量以达到光速的速度达到光速的速度。流量吸收从黑洞发出的X射线,并加热到数百万度。

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裸黑洞

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超大质量黑洞通常是在星系中心发现的。然而,研究人员最近发现了一个高速运行的“裸”(即没有周围星系)黑洞。这个异常的黑洞正以每秒2000公里的速度移动,身后留下一串碎片。首席研究员评论说,他们以前从未见过这样的情况,并推测黑洞是两个星系碰撞的结果。

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音乐的黑洞

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美国宇航局钱德拉x射线望远镜的观测发现了一个超大质量黑洞产生的声波。这些波被发现是从英仙座星系团的一个黑洞中发出的,相当于一个比中间c低57个八度的平坦B。人们认为,这些波是由黑洞周围气体中形成的空洞坍塌而产生的。

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黑洞到Wi-Fi的贡献

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虽然人们可能会觉得黑洞的研究是深奥的,给社会带来的好处很少,但他们的研究已经开发出了一个重要的工具。上世纪90年代,约翰·奥沙利文(John O’sullivan)与一组研究人员合作,探测斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)预测的迷你黑洞发出的无线电信号。

从星际介质从扰乱颗粒发射的脉冲噪声除去,团队使用快速傅里叶变换(改变一个信号的形式的算法)开发的方法的信号分析。奥沙利文实现了思想可以应用到计算机之间的通信问题。计算机之间的无线电波通信是,在时间,难以实现作为从与数据传输干扰附近的表面的反射波。他的团队意识到,如果数据在多个频率上发送和重组由快速傅里叶变换,干扰可能会减少。奥沙利文的工作是在当前的Wi-Fi系统中使用。

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水惊喜!

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的馈送黑洞(即,一个到该物质被吸入) - 天文学家在类星体发现水的已知最大储在宇宙中。这是类星体黑洞形成太阳的20质量十亿倍和发射一千万亿倍的辐射。水蒸汽在围绕黑洞数百光年在大小的区域存在并且从类星体加热至-53℃,通过能量。

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撞机恐慌

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在媒体报道大型强子对撞机(LHC)启动时可能会产生黑洞后,欧洲核子研究中心(CERN)的公共关系主管詹姆斯·吉利斯(James Gillies)不得不接到公众打来的电话,他们泪流满面,表达对自己孩子的担忧。诺贝尔物理学奖得主弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)收到了死亡威胁,这些人担心大型强子对撞机实验的后果。欧洲核子研究中心的网站向访问者保证:“如果大型强子对撞机产生的碰撞中确实出现了微型黑洞,它们将在周围迅速解体10. 27秒。“

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如何看到自己的头部

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Schwarzschild.半径是指从黑洞奇点处到逃逸速度等于光速的距离。光子球是一个半径为史瓦西半径1.5倍的假想球体。在这里,一个水平瞄准的光子将进入环绕黑洞的轨道,而同样在轨道上处于相同高度的宇航员,将能够通过向前看看到自己的后脑壳。

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理查德·布鲁克博士

伦敦国王学院科学教育讲师

在中学教了八年物理之后,理查德攻读了物理教育博士学位,现在在伦敦国王学院任教并进行研究。

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