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▶ Kepler:“藏在众多孤星之中,还是找得到你”

“一闪一闪亮晶晶,好像你的身体,藏在众多孤星之中,还是找得到你。挂在天空放光明,反射我的过去,提醒我,我不再是一颗寂寞的星星。✨

1604年,天空中出现一颗超新星,连续几周,散发出最闪亮的光芒,不舍昼夜。超新星在十七世纪初,在蛇夫座产生的一颗新的亮星,这是一颗能用肉眼看到的超新星,编号1604。

当时世界上很多地方均有观测记录,《明史》天文志记载:“(万历)三十二年九月乙丑,尾分有星如弹丸,色赤黄,见西南方,至十月而隐。十二月辛酉,转出东南方,仍尾分。明年二月渐暗,八月丁卯始灭。”德国天文学家约翰尼斯﹒开普勒(Johannes Kepler)在1604到1606年间一直在研究超新星1604,因而又称为开普勒超新星,直到它于1606年消失。由于天文望远镜到1609年才发明,因此,当时Kepler的研究主要依靠肉眼观察,他们给出的解释仅仅是天空的奇怪现象。

到21世纪初,天文学家也继续探索着这片扩张中的碎片云,他们主要利用太空轨道中的望远镜通过光谱分析来探测开普勒超新星遗迹(SNR)。最近由轨道中的钱德拉X射线望远镜拍摄开普勒超新星遗迹得到的X射线数据和影像显示了其中富含Ia型超新星爆炸后留下的基本元素,这就表明了该超新星的起源是一颗白矮星,在它吸积了太多质量而超过钱德拉塞卡极限后发生爆炸而形成遗迹。但关于开普勒超新星的真正起源,科学家们还在探索。开普勒超新星距离我们大约1.3万光年远,它是我们银河系内最近超新星发生爆炸的代表,至此之后,银河系内再无观测到超新星爆发。

开普勒是德国杰出的天文学家、物理学家和数学家,其主要成就是行星运动三大定律。在当时,主要学说有哥白尼日心说、古老的托勒密地心说以及第谷·布拉赫提出的第三种学说。但经过多年的数学计算,他发现第谷·布拉赫的观察与这三种学说都不符合,随后他发现问题的关键在于行星实际的运行轨道是椭圆形而不是之前假定的圆形或者复合圆。

根据Kepler第一定律,每一个行星都沿着各自的轨道环绕太阳,因此,它们从不会相交。我们都是按照自己轨道运行的行星,当有了爱,我们会相遇。

cr:噜噜噜
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【地球不再完美?科学家发现24个行星,比地球更适合人类居住】
生命的存在对环境有一定的要求,虽然在太阳系中的各大行星都绕着太阳运行,组成成分也大致相同,但是就唯独地球表面上出现了生命。

甚至在宇宙中组成生命的元素、甚至是复杂的有机分子无处不在,但至今我们也没有发现智慧生命、或者是被智慧生命发现、拜访。

这说明有了相同的成分,环境不同生命也很难出现。而地球能够出现生命,得益于它适宜的温度、适宜的质量、大气压、空气成分、液态水等等,这些生命必要的条件。

曾经在那个科学刚起步的年代,我们认为地球上的这些环境太过巧合和苛刻,认为地球就是宇宙的唯一,人类也是宇宙的孤儿,是宇宙意外的产物,并将我们的出现归之于上帝之手。

但随着科学的发展,人类视野的开阔,尤其是人类视野在上世纪20年代走出银河系以后,发现了河外星系的存在,这时人类才真正认识我们生活的银河系不过就是宇宙浩瀚海洋中的一座孤岛;

首次认识到了到宇宙的广阔以及物质的丰富,认识到了人类的渺小和不值一提。

在上世纪90年代,人类还做了一件非常伟大的事,为了规避地球大气对观天的影响,将一架光学望远镜发射到了地球轨道之上;

为了纪念埃德温·哈勃发现了河外星系,开创河外天文学,因此这件人类最昂贵的望远镜以它的名字命名成为哈勃望远镜。

这架望远镜的升空直接让人类的视野插上了飞翔的翅膀,通过哈勃望远镜对遥远宇宙的观察,我们看到了130亿年以前宇宙的模样,让我们对宇宙以及天体、星系的演化方式有了深刻的理解。

除此之外哈勃望远镜还让我们对宇宙中星系的数量有了一个初步的估算,在2012年NASA发布了一张哈勃极深场照片,是在天空中选定了一片看起来黑暗、空无一物的空间;

这片空间的大小仅占了全天空的1200万分之一,只有满月的面积的1/10大小,然后利用哈勃望远镜对这片空间经常了长时间的曝光,拍摄了下面这副图片。

在这张照片中有大约有10000个星系,最古老的星系年龄有132亿年的历史,要知道宇宙才138亿岁,这说明哈勃已经基本上看到了宇宙的第一批星系。

所以根据这张照片我们大致推算出宇宙当中包含了大约2000亿个星系,每个星系都有类似于银河系的大小,其中包含着很多恒星、行星,而这些行星中很可能有一些跟地球一样能够诞生生命。

我们对宇宙范围的深刻理解,让我们的宇宙观产生了深深的变化,就算地球的环境很特殊、就算生命出现的几率很低,但是如此庞大的基数,就导致了我们认为在宇宙中肯定还存在类似于人类的智慧生命。

所以就算是我们现在还没有发现除人类以外的生命,但没有一个人相信地外生命不存在,包括目前最顶尖的科学家。原因很简单,宇宙太庞大了,什么可能都会发生,如果只有地球有生命,这在科学上根本说不通。

因此人类一直在寻找它们,起初我们喜欢主动发射无线电信号,希望生命找到我们,但最后我们觉得这样做很愚蠢;还有我们现在一直在捕获可能的人为无线电信号,但无法排除背景噪音的干扰。

所以现在我们的主要工作就是寻找宜居的系外行星,这样我们不仅能够主动的发现地外生命可能存在的地方,也能为人类以后实现星际移民奠定基础。

通过数十年的搜索,主要采用凌日法、视向速度法、微透镜法等一些科学方法,人类总共发现了不低于4500颗系外行星;

在这些行星中有类地行星、类木行星、以及类似于海王星和天王星大小的超级地球。你可能关心的是,在这些行星中,有没有和地球环境十分相似且宜居的星球呢?

当然有,最近发表在《天体生物学》杂志上的一篇论文显示,科学家重新列举了一颗超级宜居行星应该的满足的一些标准,并且按照这些标准重新对已经发现了4500多颗系外行星进行筛选,找到了最佳的24颗候选行星。

下面我们看下一个超级宜居行星(比地球更适合人类居住)应该满足哪些标准:

这颗行星绕着一颗K级恒星运行。我们的太阳是一个G级恒星,它比K级恒星的质量更大,光度更强,但是其寿命稍微短一些只有100多亿年的历史。

从地球上生命进化的时间尺度40亿年来看,身为G级恒星的太阳寿命就显得有些短了,要知道人类刚出现到现在不够百万年的时间,目前的太阳已经年过中年;

再过10亿年时间,由于太阳核聚变的加剧、光度的增强,地球会因为温度过高不再适宜生存,而K级别恒星的寿命往往能达到200亿到300亿年,能够支撑生命更长时间的进化。

所以像太阳这样的G级恒星并不是生命诞生、进化的理想主恒星。

这颗行星的年龄大约50到80亿岁。地球差不多就处在这个时间段内,行星太过古老的话,内部就会冷却,导致行星地质活动不活跃,甚至是失去磁场;

行星太过年轻的话,一些都不稳定,很容易会发生一些比较大的地质灾难或者是导致生物灭绝的天体撞击事件。

这颗行星的地表温度比地球高大约3摄氏度。在地球上很明显热地雨林的生物多样性要高于严寒地区,在加上液态水、潮湿的气候,这样的环境更加利于生物的生存和进化。

这颗行星中的大气有25% - 30%的氧气水平,其余大部分是惰性气体。氧气是生命的必需品,氧气含量高一些,也对生物的进化有着至关重要的作用。

这颗行星陆水分散,浅水区、群岛众多。这样的环境十分适合生命生存,连成一片的大陆容易造成干旱。例如:地球二叠纪末期出现的超级盘古大陆,干旱导致沙漠从内陆中心蔓延,导致生物苦不堪言。

这颗行星拥有自己的大卫星,质量大约是行星的1 - 10%,距离适中,在行星半径的10-100倍之间。

地球的卫星月球对地球生命的进化不言而喻,很多生物利用潮汐效应生活、产卵。

这颗行星的体积比地球大10%,质量是地球的1.5倍。更大的星球能够为生命提供更多的生存空间和资源,质量更大也能让行星有更多的大气。

满足以上的所有条件,那么这颗行星就算是超级宜居星球,很明显这些条件比地球要好的多。而科学家筛选的这些行星虽说没有一个能够完全满足以上的条件。

但每一颗行星在这些指标上的总体评分都要高于地球,也就是它们都比地球适宜生存,和生命的进化。

总结起来就是,它们比地球年龄更大一些、体积质量更大一些、更加湿润、更加温暖,而且主恒星的寿命更长。

所以科学家认为这些星球上存在生命的几率很大,由于它们有些比地球更为古老,所以存在比人类更加先进的文明也是有很大可能的。

不过这些星球没有一个离地球近的,都在100光年以外,想要去往这些星宿目前看来是不可能的,但是这些发现,可以帮助我们寻找外星生命。

未来包括NASA的詹姆斯韦伯望远镜,LUVIOR太空天文台和ESA的柏拉图望远镜升空以后,我们能对它们进行更为广泛的研究,测量它们大气的成分,甚至是发现潜在的生命活动迹象。

总之,地球不再是生命唯一的选择,这已经是铁定的事了。在地球之外还有很多生命的天堂,未来等着我们人类去发现。

1977年9月5日、巨大な轟音とともに、タイタン3 E半人馬座ロケットが旅行者1号を地球から離れ、人類の長い旅を開始し、外部太陽系を訪問した。

また、旅行者2号は第一号より16日早く宇宙に入ります。旅行者1号の初期速度は第二号より速いので、その後の任務では、第一号はいつも第二号をリードしています。

この2つの探査機はこれまで42年間稼働しており、飛行速度はそれぞれ17 km/sと15 km/sに達している。現在、旅行者1号は約222億キロ(150天文学)のところまで飛んでいます。

旅行者2号は約185億キロ(124の天文単位)を飛行し、それぞれ太陽圏から脱出すると発表し、2012年8月25日と2018年11月5日に宇宙空間に入る。

人類宇宙史に残る「太陽系」の人工物とも言われている。ここで注意したいのは、彼らは太陽風の帯電粒子の範囲から離れているだけで、太陽系を離れていることをすでに知っているわけではない。

太陽の風の層の上部の範囲は約180億キロメートルです。この位置に到達すると宇宙の高エネルギー放射線が次々と増加し、太陽風粒子は停滞して減少していくようになる。したがって、NASAは、この検出器がすでに太陽圏から飛び出したと考えている。

現在、太陽系の射程は天文学に基づいていると考えられています。旅行者1号の現在の速度が毎年約3.5,999の天文単位の速度で飛べるなら、オリンピックに近づきたいです。ケルト人雲は少なくとも300年は必要です。

オルト雲を通り抜けるには少なくとも30,000年が必要で、一番近い恒星Proxima Centauriに達するには少なくとも73,600年が必要です。これは太陽系の広大さと宇宙の深さを見るに十分です。

したがって、厳密な意味では、人間は太陽系を飛び出すのが難しい。太陽系の範囲は太陽の引力によって制御されると考える人がいれば、人類は永遠に太陽系から離れないかもしれない。

重力が空間を伝播する速度は光速であるため、太陽は誕生から現在までの引力が宇宙に少なくとも46億光年伝播した。このように見るなら、太陽系を離れないようにしてください。

小型船はどうして暗い宇宙で42年間働くことができますか?実際、彼らの動力は太陽光から来たのではなく、p 238製の原子力電池を3つ搭載しています。

電池は5年以内(2025年)に設計寿命に達する見込みで、宇宙飛行機は完全に人類と連絡を失い、宇宙の塵となり、銀河系の中心に飛んでいく。

そのため、任務を実行する過程の中で、省エネルギーは一大事件です。旅行者は1日、1979年1月に木星の観測を開始し、3月に木星から34.9万キロの軌道に乗りました。高解像度の惑星カメラを使って、木星の大気、磁場、リング、その4つのガリレオ衛星を広く撮影しました。

一番不思議な発見の一つはエゾオの火山活動です。これは以前に観察されたことのない現象である。4月に木星の探査作業が完了し、木星の引力を利用してより高いスピードを得て土星に向かって前進しました。

1980年11月、旅行者は1日に土星に接近し、土星から124,000キロの軌道上で土星システムに関する多くの写真を撮影した。最大の発見は土衛六上の厚い大気圏で、科学者の興味を引き起こしました。

探査機をタイタンに接近させて詳細に検討することにした。これによって探査機の軌道が逸脱し、惑星探査任務が早期に終了した。次に、旅行者1号の任務は星間空間の探索となります。

惑星探検の任務が終わったので、科学は旅行者1号の惑星カメラを閉じるつもりです。天文学者カール・サガンは旅行者に太陽系の家族全員の写真を撮るように勧めました。

Voyager 1撮影の太陽系全家福

1990年2月14日、旅行者1号は太陽系の6惑星に向けてレンズを切り替える。この時、探査機は地球から約60億キロ離れています。

上の図は60個の独立したフレームから構成されています。木星、地球、金星、土星、天王星、海王星のうち、三つの惑星が欠けています。水星は太陽に近すぎて結像できず、火星も観測できない。冥王星は小さすぎて、観測できませんでした。

太陽は上の図の中の一つのスポットライトにすぎない。

旅行者1が撮影した惑星と太陽を処理して、背景と軌道を追加して、上記の写真を形成します。私たちが過去に見た太陽系の写真とは違って、コンピュータ合成ではなく、人間が撮った太陽系です。

これは旅行者が1回送った最後の写真です。太阳系の家族のおかげで、私たちの心の中の大きなものは微弱なハイライトだけで、太阳系はこのように细く见えます。

一番有名な写真の一つは「水色の斑点」です。上の図で青い点を見てもいいですか?よく見てくださいこの青い点は私たちが数百万年も生きてきた地球です。

写真では、地球の表面はピクセルより小さいです。広い空間で、地球は太陽の反射光を浴びています。この写真は人類が一番遠くから見た写真です。

その前にアポロ計画によって、初めて地球が他の惑星に現れるのを見ました。この写真はアースと呼ばれています。今は月と同等の価値があると考えられています。

数千年来、人類はずっと地球の上のその他の惑星を仰ぎのぞんでいますが、この時私達は他の惑星に立って地球を見ています。水色の斑点は人類が地球を見るためにより大きく、より大きな角度を提供しています。

これは私達の人類が宇宙への道を行けば行くほど遠くなることを示しています。私達は再び地球の孤独と小ささを感じます。歴史の上に存在するすべての人、私達の今知っているすべての人を含んで、すべてこの青い点の上で生活して、あなた自身を含んで、あなたの身内と身内。

これは私達の唯一の家です。将来は宇宙で人類の生存に適した場所を見つけることができないかもしれません。私たち人間は地球に属していますが、地球は人間に属していません。私たち人間の生存には関心がないですが、このような青いほこりがなければ、私たち人間は生きられません。

天文学者カール・サガンはこの写真の啓発を受けて「暗い青点:宇宙の中の未来の人類の視野」という本を書いた。私たちは宇宙を知れば知るほど、謙虚で取るに足らないと感じます。

2020年のこの写真の30周年記念日に、NASAは現代の画像処理技術を使ったより鮮明な「紺の水玉」の写真を発表しました。

この写真は人類宇宙飛行史上最も貴重な写真の一つとされています。旅行者1号から来ました。今は地球から222億キロ離れています。

この探査は、人類の期待と宇宙への畏敬の念で宇宙に深まりつつある。将来、星外生命に発見されるかもしれないので、銀河系の郊外に住む賢い生物の群れが発見されました。


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