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(2023-12-25 16:38:58)
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2023 年的 13 项破纪录太空发现
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2023/12/25
过去的12个月已经看到了一堆从爆炸的恒星到遥远的黑洞的许多新天文记录被打破。
由
1.来自太阳的最强光
在 2023 年创下的新天文记录中，宣布了一个从来来自太阳的最高能量伽马射线，一个比以前已经看到的更强一个数量级的。
密歇根州立大学的天文学家梅尔温妮莎在一份声明中说，“太阳是比我们知道的更令人惊讶”。
此前，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜已经探测到来自太阳的伽马射线有高达200千兆电子伏特或GeV（2000亿电子伏特）的能量。至少可以说这是令人难以置信的高能。这些伽马射线是当宇宙射线来自深空以几乎光速移动的粒子与太阳大气层碰撞时产生的。然而，由墨西哥高海拔切伦科夫天文台（HAWC）的观测结果已经正式胜过了这一点。
一幅太阳的图像。
高海拔切伦科夫天文台能够来间接的探测伽马射线。当一个伽马射线光子进入地球大气层时它必然来与一个大气分子碰撞，粉碎开分子来形成一个亚原子粒子的阵雨。这些雨落在高海拔切伦科夫天文台上，这是一种有趣的望远镜：它由300个水箱组成，每个水箱装满200公吨的水。来自一个伽马射线和一个分子碰撞之间产生的亚原子粒子移动得如此快以至于当它们进入水中时它们实际上比光在水中移动得速度更快（这比通过一个真空或通过空气的速度更慢）。亚原子粒子产生一个闪光，一种视觉上等同于一个叫切伦科夫辐射的音爆的光。高海拔切伦科夫天文台数据揭示了亚原子粒子已经来自能量约为一万亿电子伏特（1特拉电子伏特或TeV）的太阳伽马射线，还有一些能量已经高达近10 特拉电子伏特。
妮莎说，“在看了值六年的数据后，蹦出了这个过量的伽马射线，当我们第一次看到它时我们想'我们肯定搞乱了，太阳不可能是这些能量亮的”。
虽然确切的机制尚不清楚，但宇宙射线也被认为对这些伽马射线是负责的，它们穿透太阳可见表面以下1000公里（620英里），在那里它们与隐藏的磁场相互作用。因此，探测这些伽马射线也许能够告诉我们一点关于太阳翻滚的表面下什么正在发生。
2.维拉脉冲星打破伽马射线能量记录
艺术家的中心维拉脉冲星及它的磁层的印象，它的边缘被明亮的圆圈标志。向外移动的蓝色轨迹代表加速粒子的路径。这些沿着被磁层中发射的红外光子（红色）碰撞的旋转螺旋臂产生伽马辐射。(Image credit: Science Communication Lab for DESY)
2023 年中检测到了更多破纪录的伽马射线，有来自维拉超新星残骸内脉冲星的 20 TeV 光子。
一颗脉冲星是一颗旋转的中子星，由一颗从前在一个超新星中轰隆的大质量恒星的残骸组成。脉冲星通常在无线电波长下是可以探测到的，但其中一些也发射伽马射线，被认为被围绕现象的强磁场线螺旋的电子产生。
来自一颗
然而，螃蟹脉冲星的峰值已经完全的被来自维拉超新星残骸中脉冲星的伽马射线粉碎。这一发现被纳米比亚的高能立体系统（HESS）发现。这些伽马射线远高于通常的GeV截止值，这隐含我们的电子在强磁场中如何被加速的理解是不完整的。
一个巨大的炽热气体漩涡云中心的黑洞
按照5月份发表在《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上的一项新研究，从来见过的最强烈、最持久和最强大的爆炸------比任何已知的超新星更亮十倍并甚至现在仍在爆发------被在一个它的光一直旅行了80亿年的星系中发现。
该爆炸事件被编为AT2021lwx，由加利福尼亚州的兹维基瞬态设施和夏威夷的小行星撞击地球最后警报系统（ATLAS）共同发现，该系统寻找天空中的能是移动的小行星到一个耀眼的宇宙爆炸的瞬态事件。
英国南安普顿大学的塞巴斯蒂安·霍尼希在一份声明中说，“一旦你知道了到这个天体的距离以及它对我们出现多亮，你能计算这个天体的来源上的亮度，一旦我们已经进行了这些计算，我们意识到这是极端的明亮”。
在它的最亮，AT2021lwx用一个比我们的太阳更亮两万亿倍的亮度照耀。天文学家怀疑AT2021lwx不是一颗爆炸的恒星，因为这种爆炸会在几周或几个月后褪去，而是一个消耗着巨大的气体云的超大质量黑洞------也许一个比太阳本身更大一千倍的云。天文学家叫这个为一个潮汐破坏事件，以前从未目睹过这种规模的事件。气体云被黑洞的紧紧的引力潮汐力撕裂开，发送冲击波回荡过饱受折磨的云层并释放出巨大量的能量。
南安普敦的菲利普·怀斯曼（Philip Wiseman）说，“用新设施如维拉·鲁宾天文台（Vera Rubin Observatory）的空时遗产勘察（Legacy Survey of Space and Time），我们希望发现更多像这样的事件并更多了解它们。这些事件尽管极端罕见但是如此高能量以至于它们是星系中心如何随时间变化的关键过程”。
2023 年发现了从来最遥远的快速射电暴 （FRB）。 10 月 19 日出版的《科学》杂志上的一份报告描述2022 年 6 月 19 日一个快速射电暴如何被发现已经旅行过太空80 亿年。
快速射电暴是神秘的。它们是短时间的持续时间仅为几毫秒的无线电波，但在很短的时间分数内它们能射出多达我们的太阳做的30多年的能量。没有人知道是什么产生它们，往往它们被看到在宇宙中随机的消失。有时，它们甚至被看到重复。磁星是磁性极强的中子星，是主要的嫌疑。
这次破纪录的爆发被澳大利亚平方公里阵列探路者（ASKAP）探测到，该探路者由36个无线电天线组成。平方公里阵列探路者定下了爆发的位置，编目为FRB 20220610A，然后允许了智利的超大望远镜来跟进并将源头识别为就像我们看到它们是80亿年前一样的两三个碰撞星系的一个系统。
因为FRB 20220610A已经不得不旅行过如此多的空间来到达我们，它遇到了许多生活在星际空间中的流氓电子。电子窃取了一些无线电波的能量（取决于波长），这导致无线电信号变得略微分散。一个平方公里阵列探路者的信号离散得越多，它已经通过的电子就越多。因此，色散的测量可以告诉我们关于隐藏的另外是不可检测到的原子物质的储存。
澳大利亚斯威本大学的廉香农在一份声明中说，“虽然我们仍然不知道是什么造成这些大规模的能量爆发，但这篇论文证实快速射电暴在宇宙中是常见事件，我们将能够用它们来探测星系之间的物质并更好地了解宇宙的结构”。
5. 21CM线的最远探测
印度浦那的巨型米波射电望远镜。（Image credit: National Centre for Radio Astrophysics)
2023 年中取得了与中性氢气相关的无线电发射的最远探测，发现了来自 88 亿年前存在于宇宙中的一个星系的无线电波。
21厘米线是在整个射电天文学中最基本的波长。它被用于研究氢气在星系和整个宇宙中的分布。射电望远镜常规的观测银河系和现代宇宙中其他星系的21厘米线。然而，遥远宇宙中的星系通常太微弱不能被在这个波长下探测到。
但一个被编目为SDSSJ0826+5630（这个名字意味着它被新墨西哥州阿帕奇角天文台的斯隆数字巡天中发现，其他数字是它的坐标）的星系有一个优势。它的光包括它的无线电发射已经被一个介入的引力透镜放大------这是被一个巨大天体造成的空间扭曲，在个案例中是一个大星系，位于前景中。
印度科学研究所的尼禄潘罗伊在一份声明中说，“这有效的造成信号被放大了30倍，允许望远镜来拾取它”。
被透镜的21厘米无线电信号被印度的巨型米波射电望远镜探测到。包括罗伊在内的天文学家能够基于21cm信号的强度推断SDSSJ0826+5630中气体的量。他们得出的结论是，SDSSJ0826+5630以中性氢气的形式包含就像它在恒星中做的一样的两倍多的质量。
6. 机智号以纪录的时间播出
2023年4月16日，由该机构的毅力号火星车拍摄的美国宇航局 “机智号”火星直升机。火星车用它的Mastcam-Z仪器拍摄了这张增强的彩色图像。
作为火星上唯一的直升机，美国宇航局的机智号直升机只有它自己的来打破的记录，但它继续打破这些记录是一个过去和现在仍然是真的实验性使命长寿的证明。
9 月 16 日，“机智号”执行了它的第59 次飞行，这变成迄今为止它的使命中最长的一次飞行，在一个点上空盘旋了 142.59 秒。然后，它在 10 月 19 日的第 63 次飞行中匹配了这一持续时间，在此期间，它还飞越陆地 579 米（1901 英尺），这是它从来在一次飞行中飞行过的第三大距离（最远飞行的记录是 2022 年 4 月 19 日的 704 米/2310 英尺）。
自 2021 年 2 月与毅力号火星车一道抵达火星以来，截至 12 月 17 日，机智号已经飞行了 67 次。它已经在火星空中总共停留了121.1分钟，已经覆盖了15.3公里（9.5英里），在空中高达24米（78.7英尺）。
7.美国宇航局确认有记录以来最热的夏天
红色、黄色和橙色阴影的地图描绘2023 年夏季气象学全球温度异常与从 1951 年至1980 年一个基线平均值的比较
并非所有的记录是欢呼的成就。
美国宇航局位于纽约的戈达德空间研究所（GISS）证实，2023年北半球的夏天体验了自1880年有温度记录以来最温暖的夏天，一个人为造成的全球变暖加上厄尔尼诺现象的影响的结果，厄尔尼诺现象帮助了海水温度升高。
戈达德空间研究所科学家通过将全球气温与1950年至1980年的夏季平均气温相关来比较全球气温。他们发现了6月、7月和8月的平均温度结合起来比1950-1980年的平均水平更高0.23摄氏度（0.41华氏度）。仅八月更温暖1.2 摄氏度（2.2 华氏度）。这听起来可能不多，但来减缓气候变化的努力依赖保持全球变暖不高于前工业化平均水平1.5摄氏度。
美国宇航局局长比尔·尼尔森在一份声明中说：“2023年夏季创纪录的气温不只是一组数字，它们造成现实世界的后果。这些后果包括加拿大、希腊和夏威夷等国的宏大野火，以及跨欧洲大陆、日本、南美和美国的致命热浪。
戈达德空间研究所主任气候科学家噶文施密特说，“不幸的是气候变化正在发生，我们说过会来的事情正在到来，如果我们继续将二氧化碳和其他温室气体排放进大气中情况会变得更糟”。
8.南极海冰击中记录低
南极洲周围海冰的量的季节性变化。.
2023 年有更令人沮丧的气候消息，因为由美国宇航局和科罗拉多大学博尔德分校国家冰雪数据中心 （NSIDC） 的一项联合研究发现了南极水域的海冰的量到达一个记录的低。此外，在北极，事情也不更好。科学家发现了它展示了自有记录以来测量的第六最低海冰量。
海冰范围被定义为冰盖分数至少为15%的海洋区域的地方。
科学家用卫星数据跟踪跨两个半球极地地区的海冰，发现了南极海冰在9月10日仅覆盖了1696万平方公里（650万平方英里）的大陆，从来最低的。上一个低点出现在1986年，当时海冰覆盖面积比最新数字更大1.03百万平方公里（398000平方英里）。
在北极，有甚至更少（尽管不是历史最低）的海冰，9月19日褪去的冰冻的海水到仅为423万平方公里（163万平方英里）。这比1981 年至 2010 年期间的平均水平更少199 万平方公里（770,000 平方英里）。
国家冰雪数据中心的沃尔特迈尔在一份声明中说，“这是在南极创纪录的海冰低点，围绕几乎整个大陆的海冰增长出现低不是对任何一个地区”。
海冰的消失是人为引起的全球变暖的一个气温升高的结果，这是一个能迅速螺旋成一个恶性循环的过程。冰有效地将太阳能反射回太空，因此有的冰越少，被反射掉的太阳能就越少。反过来，地球变暖。此外，有的冰越少，更暗的海洋的部分被暴露就越多，这能更有效地吸收太阳能。这最终会提高海洋温度，造成更少海冰等等。
9.宇航员打破美国宇航局在太空中停留时间的记录
美国宇航局宇航员弗兰克·卢比奥（Frank Rubio）在2023年中无意的创造了历史，便成第一位在国际空间站（ISS）上在太空中度过一整年的美国人。卢比奥与宇航员谢尔盖·普罗科皮耶夫和德米特里·佩特林一起被发射加入了第67次远征。这三人原定在六个月后返回地球，但一个在他们的联盟号太空舱中的冷却剂泄漏意味着他们不得不在国际空间站上呆一年多。三人组在太空中度过了371天后终于回到了地球，于2023年9月27日降落在哈萨克斯坦。
卢比奥打破由美国宇航局宇航员马克·范德·海在 2021-2022 年（太空 355 天）和斯科特·凯利在 2015-16 年（太空 340 天）创下的纪录。然而，卢比奥落后于全球纪录保持者------已故宇航员瓦列里·波利亚科夫在1994年至1995年间在俄罗斯和平号空间站度过了437天。
10.这颗白矮星是一个星际速度恶魔
一颗失控的恒星被从一个密集的星团中甩出的描画。
今年7月，天文学家仔细研究过被欧洲航天局盖亚卫星收集的恒星运动数据，揭示了从来最快的失控恒星飞驰过我们的银河系。
六颗新的超高速恒星被发现，其中两颗被编目为J0927-6335和J1235-3752，是从来见过的速度最快的恒星，分别以每秒2285公里（510万英里/小时）和每秒1694公里（380万英里/小时）竞速过太空。把这放在背景中，J0927-6335可以在一小时内绕地球694圈------ 也就是不相当快的像克里斯托弗·里夫斯（Christopher Reeves）超人一样但仍然相当快。
这些恒星是白矮星，它们是太阳一样恒星的核，它们已经停止了它们的内在的聚变反应，吹掉它们的外层并耗尽了。天文学家怀疑白矮星从前属于双星系统，白矮星的伴星在一个灾难性的超新星中爆炸，给白矮星一个全能的一踢。
哈佛 - 史密森尼天体物理中心的卡里艾尔巴德利告诉太空网站， “这些恒星是超常的，因为它们正在比银河系中的普通恒星更快的旅行，因为它们比星系的逃逸速度更快，它们很快就会被发射进星系际空间”。
11.从来探测到的最古老的超大质量黑洞
艺术家的由一个超大质量黑洞驱动的一个类星体的印象。Image credit: ESO/M. Kornmesser)
作为从来建造的最昂贵的望远镜是合适的，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）常规的打破新的天文记录，其中最突出的是发现了宇宙中已知存在的最遥远的超大质量黑洞。
詹姆斯韦伯太空望远镜在一个叫CEERS 1019的星系中发现了黑洞，我们看到它就像它存在于大约133亿年前（大爆炸后仅5.7亿年）一样。黑洞的质量大约是太阳质量的900万倍，大约是我们银河系中心的超大质量黑洞质量的两倍。
CEERS代表宇宙演化早期发布科学，代表一项旨在开发詹姆斯·韦伯太空望远镜的力量并识别宇宙中最遥远的星系的研究计划。几个甚至更遥远星系中的其他候选黑洞也被宇宙演化早期发布科学团队调查，但还没有被验证。这些超大质量黑洞如何形成和如此迅速增长是一个谜。黑洞被弄得可见的是因为它们饥饿地吃食在一个围绕它们的明亮的热气体盘上。
在CEERS 1019的案例中，该星系出现被不规则的形成，有三个明亮的团块，可能被两个或更多个星系之间一起已经造成大量物质被送往黑洞畸形。
罗切斯特理工学院的杰汉卡尔塔尔铁撇在一份声明中说，“星系合并可能部分的对推动这个星系黑洞活动负责的，这也可能导致恒星形成的增加”。
然而，对如果它真的作为一个小的恒星质量黑洞开始生命黑洞已经增长到900万个太阳质量似乎一直没有足够的时间。相反，科学家究因黑洞一定已经是以一颗大种子开始生命，也许它自己的我们太阳质量的数万倍。这个潜在的种子可能已经从一个巨大的气体云的直接引力坍缩形成。目前，这只是一个有一些间接证据的理论，但詹姆斯·韦伯太空望远镜的观察将把我们更带近一些答案。
12.行星还是失败的恒星？詹姆斯韦伯太空望远镜发现最小的褐矮星
褐矮星 ISO-Oph 102。
并非每一项新的天文记录都必须是关于最大或最遥远的。在天平的另一端，詹姆斯韦伯太空望远镜已经发现了迄今为止的最小的褐矮星，其质量仅为木星的三到四倍，与一些行星的大小相同。
用詹姆斯·韦伯太空望远镜的天文学家在星团IC 348中发现了这颗褐矮星以及其他质量不到木星八倍的褐矮星。IC 348被发现在一千光年外的英仙座分子云中。
宾夕法尼亚州立大学的凯文·卢曼在一份声明中说，“在每本天文学教科书中你都会发现的一个基本问题是什么是最小的恒星？这就是我们正试图回答的问题”。卢曼是12月13日发表在《天文学杂志》上的一篇描述褐矮星发现的论文的主要作者。
褐矮星往往指一颗失败的恒星，因为它们像恒星一样通过直接从气态星云凝聚形成，但它们的小尺寸意味着它们没有足够的质量来产生在它们的核中氢的聚变所需的温度------这是一颗恒星的告密签名。（不过，一些褐矮星确实在短时间内控制氘的聚变）。
这颗破纪录的褐矮星不能是一颗在被甩之前在恒星周围的圆盘中形成的流氓行星（以及IC 348本身），它只有大约500万岁老。这还不是足以让一颗气态巨行星以传统方式在恒星周围形成并然后被甩射到深空的时间。
13.汤加火山引发了从来见过的最强烈的闪电风暴
(Image credit: AGU/Van Eaton et al (2023)/Geophysical Research Letters)
这座火山于 2021 年 12 月变得首次活跃，但一个月后的爆炸性喷发成为头条新闻。它产生了从来最强大的大气爆炸，甚至更不寻常，因为火山喷发的源头火山口位于水下150米（500英尺）处。
火山喷发出每秒吐出50亿公斤的物质，助长了爬高58公里（36英里）的羽流。
美国地质调查局的阿列卡萨范伊顿在接受太空网站采访时说，“一个羽流可以爬多高以及喷发速度有多快有一个理论限制，而洪加汤加火山喷发只是将它们全部粉碎”。
随羽流高出海面上方，它形成了一个巨大的圆顶形云。而且，随溢出的羽流物质落到云层上它造成了以同心圆形式荡漾开来的压力波。正是在这些涟漪中，充满了来自火山喷发水下性质的带电冰晶体和电离的火山灰闪电被观察到------ 高峰时每分钟2600次闪光，在11小时内总共有192000次闪光。
范伊顿总结了这一新的闪电记录是多么极端，他说，“我们之前从未见过像这样的纯粹闪电速度，而且在如此高的海拔高度”。
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