全球天文学发展热点及欧日最新计划.doc

全球天文学发展热点及欧日最新计划天文学, 欧日, 热点, 全球, 发展全球天文学发展热点及欧日最新计划李乃畅 一、从当前文献看天文学研究热点和最新进展 本文从一些重要期刊如自然、科学、物理评论等发表的文章反映天文学的最新研究进展，分析当前天文学的研究热点。 暗物质 暗物质的新证据：“钱德拉”射线观测望远镜拍摄到存在宇宙暗物质的新证据，在“钱德拉”拍摄的编号为遥远星系射线照片上，可以清楚地看到其周围的炽热气体云团。但是该气团的取向并不与星系自身的取向一致，这从利用可见光谱拍摄的照片中可以看到。星系位于离开地球约万光年的地方。天文学家认为，对气体云团奇特外形的解释只有一个：它被暗物质所围绕，否则气体云团应该膨胀。这表明，暗物质并非是为了消除引力理论某些缺陷的假想概念，而是真实存在的物质状态。根据物理学引力理论，没有暗物质，星系应坍塌成几部分，而恒星就会沿完全不同的轨道运转。以戴布奥特博士为首的天文学家将自己的研究结果发表在天体物理学杂志上，他的数据证实了一种理论：暗物质由缓慢运动的粒子组成，这些粒子既能相互作用，而且也仅仅是通过引力作用与“正常”物质发生作用。但是这一结论只有在以下情况才成立：在最近的亿年里气体云团不因星系与其他星系发生碰撞或合并而受到破坏。 宇宙的形成、演变和最终命运研究 宇宙的实际年龄是亿年：从古到今，人类不断探索宇宙形成之谜。年月日，美国宇航局公布了探测器拍到的宇宙“婴儿期照片”，为宇宙大爆炸理论提供了新的依据。这张有关早期宇宙的照片是非常珍贵的，它告诉我们有关宇宙的各种信息。这张照片有两种用途。它不仅告诉我们宇宙的过去，还可以据此预测宇宙的将来。根据这张照片，科学家还精确地测量出了宇宙的实际年龄是亿年，误差不超过。图片中包含的信息还将帮助人们进一步了解占宇宙成分的神秘暗能量的性质。科学家表示，对宇宙微波背景辐射的研究还将持续年，相信在这个领域的探索会继续对宇宙膨胀理论和暗能量的研究做出贡献。 宇宙亿年后毁灭：最近英国新科学家周刊报道，美国物理学家认为，宇宙将在亿年后，在快速扩张中炸得粉碎。新罕布什尔州达特茅斯大学物理学家卡尔德韦尔推测，宇宙扩张至某个激烈程度，银河系及星球都会分崩离析。但在这情形出现的万年前，银河将先消失。卡尔德韦尔为世界终结论提出第三种想法。人们一直认为，宇宙要么崩溃成一大块，要么从此扩张至稀释状态至慢慢终结。人们一直相信，宇宙是在亿年前一次“大爆炸”中诞生的，从此一直到被称为“暗能源”的黑能量推动扩张。大部分科学家都相信宇宙的扩张速度最终将被削弱或稳定下来。但卡尔德韦尔相信，暗能源将与日俱增，成为宇宙迅速扩张的原动力。宇宙一直扩张下去，直至我们看不到星光为止。最后，暗能源把所有星系瓦解。卡尔德韦尔与加州理工学院学者一起进行的研究成果已准备在物理评论发表。 恒星和星系形成 在宇宙边缘发现原始“银河”：天文学家早就想找到这个答案：在宇宙最初的大爆炸之后，究竟经过多少时间才形成最初的恒星和星系以色列特拉维夫大学和美国哈佛斯密森天体物理研究中心的天文学家小组指出，最初恒星的形成过程发生得非常快，他们声称，首次成功发现原始巨大星系的直接证据表明，原始星系的大小可与我们的银河相比拟，是在不到亿年内完全形成的。虽然在这期间巨大星系还不多，而大多数星系在大小上要小得多，大约只有巨大星系体积的，但是天文学家还是成功地发现了存在于年轻宇宙中极少量的巨大星系。确实，从那时起巨大星系会不断增大，因为在其演化历史中它们会吸收更小的星系。当然，这些星系即使利用最强大的现代望远镜也无法看见它们，因为它们离开我们实在太遥远超过亿光年，然而却能成功发现非常明亮的类星体的光芒，这些类星体位于这些星系之中。 宇宙氦的产生：科学家利用矮星的分析，计算宇宙中氦的产生速率，以对恒星的演化及物质的更新做推论。 黑洞研究 黑洞动态研究的最新结果：早期我们对黑洞的了解，多半来自于对稳定态黑洞的研究。也就是假设黑洞既不转动，也不与外界交换能量、角动量。但是在现实的宇宙环境中黑洞不但会转动，还随时都与四周的环境互相影响。例如黑洞往往带有一颗伴星，伴星表面的气体受到黑洞强大的引力影响在黑洞附近形成沉积圆盘，在气体落入黑洞之前，由于彼此之间相互摩擦而放出高能射线或者是射线的辐射。虽然真实的黑洞正是由像这样复杂的交互作用所构成的一幅动态景象，但科学家对于这样的黑洞所知似乎不多。关于黑洞动态研究唯一较著名的成就来自于年代早期所得到的一个粗略的结论：交互作用下的黑洞事件地平面表面积会随时间不断增大。但是如何增大没有人知道。为了解决这个问题，宾夕法尼亚州立大学物理系重力物理与几何中心的教授与提出了一套理论估计黑洞与环境的能量交换行为。他们的理论可以计算落入黑洞中的能量与事件地平面表面积的改变、黑洞质量、黑洞角动量之间的关系。如此一来，科学家就可以掌握黑洞的动态变化，进而从电脑模拟中得到更多有意义的结果。对于实验物理学家而言，这项工作最大的好处，在于可以计入更多由于黑洞四周环境对黑洞重力辐射带来的影响，改进重力波观测实验的结果。 重力传播速度的研究 重力传播速度的测量：天文学家利用一次木星遮掩似星体的机会，观测重力传递的速度。密苏里大学的理论物理学家与天文学家任职于美国维吉尼亚州夏洛特维尔市的无线电天文台合作，在美国与德国两地同时使用具极长底线阵列的无线电天文望远镜，来观察由所发出的无线电波究竟受木星的重力场影响偏移了多少。结果发现，重力传播的速度可能就是光速，这个结果的误差范围为。在爱因斯坦的相对论世界中，光速是一切速度的极限，也是被用来衡量其它物理量的标准。在古典牛顿力学中，认为重力是以近似无穷快的速度在传播。也就是说，当两个物体靠近时，它们会立即感应到彼此之间的万有引力。然而，在他的广义相对论中，爱因斯坦却大胆地假设重力的速度不是无穷快，而是以光速进行传播。即使科学家们因爱因斯坦在量子力学及相对论方面的成就而接受了这样的假设，但是基于讲求证据的科学精神，仍然希望经由实验的方式来测量重力的速度。 地外生命的寻找 发现外太空生命：利用全球万台电脑，加州大学伯克利分校的科学家年月日宣布他们找到了个可能来自外太空有智慧生命的信号。他们计划近期前往波多黎各，应用世界上最强大的望远镜来研究这些信号。这项计划把自愿者的电脑和研究小组的工作联合起来以寻找来自太空的强信号，以证明是值得关注的信息。其中一个非常强的最重要的信号已经积累了年的观测数据。尽管从事该计划的科学家对能否发现智慧文明的信号仍十分谨慎，但他们认为他们研究的道路是正确的。也许在未来的几百年中，人类就又可能发现太空中的伙伴。 中微子和反中微子研究 捕捉消失在核能反应堆的中微子：科学家观察由核能反应堆产生的中微子实验证实，中微子及其反物质反中微子并不会在行进中消失，而是交互在探测器可侦测到或不可侦测到的两种形态间转换。 二、欧日最新发展计划 英国未来年的航天发展计划 英国科技部长日前宣布英国未来年，的航天产业发展计划。该计划将着重于太空系统在经济体系中的运用。最近有越来越多的航天技术应用于商业上，如通讯与卫星定位系统，根据去年的一份研究资料显示，整体产值已经高达亿英镑，从业人员人数也大幅增加增加了。预估未来全球卫星定位系统，的市场份额在年之间将增长。随着卫星科技的普及，包括车内导航系统、飞行导航以及个人导航等多方面的应用，将对全民的生活方式产生冲击。英国航天业以出口导向为主，在通讯、小型卫星、地球观测以及雷达科技等多个领域都具备全球竞争力与创新力。此航天计划的出炉正值英国参与航空探索计划持续升温的时机。年月英国自制的将发射至火星。除此之外，英国也与欧洲航天局，合作发射卫星进行月球表面研究。未来将进行金星与土星的卫星的探测计划。政策中有三大主轴： 提高英国在全球航天领域、星体研究与地球科学研究的地位； 通过航天科技在政府、大学与产业界的运用，提高产业生产力； 持续开发创新性的航天系统，提高人类的福利。同时英国新太空战略将设定未来年的目标，并将驱动相关单位开发革命性的新科技，为下游产业带来更多的商机。达成三项目标将是英国未来的最大挑战： 建立国际知名的太空中心，积极建构国际合作网络； 确保整体经济环境能充分利用太空系统的便利性，并促进政府、科技单位以及市场的生产力； 成为尖端太空系统的领导者，鼓励创新企业能开发出提升生活品质的技术。 德国通过新的太空计划 德国内阁会议日前通过新的太空计划，保证未来年内德国政府将支出亿马克用于太空飞行项目。该计划着重气象学、环境天灾监控系统资源管理等相关研究，并支持利用太空中无重力环境研发新产品或服务并探索宇宙新知。新计划可分为八大领域：通讯、导航、地球观测、宇宙巡天研究、在太空条件下进行相关研究、太空站、太空运输和太空飞行系统工程。 该项太空计划要求德国企业参与支持具有商业价值的研究项目，如全球卫星定位和导航系统的“伽利略”和占世界市场一半以上的运载火箭“阿丽亚娜”。新计划提出在未来四年内，德国将和欧洲宇航局共同分担兴建国际太空站的支出，并在太空领域的研究项目和欧盟密切合作。德国政府将投入大笔研发经费，以确保德国在太空研究方面的领先地位。 日本计划建造大型粒子加速器 亚洲未来加速器委员会和日本高能加速器研究机构年月日在筑波市举行的国际会议上提出，要通过国际合作在日本建造线性对撞加速器，以解开基本粒子之谜。根据计划，日本要在地下米的岩层中建设一条长公里的直线形隧道。隧道的一头放出电子，另一头放出直径为纳米的正电子束。二者正面相撞可产生亿至万亿电子伏的超高能粒子。科学家期望，通过研究这种粒子的性质发现希格斯粒子，从而在基本粒子研究方面取得重大突破。希格斯粒子被认为是质量的起源。科学家早已预言了它的存在，但至今仍“芳踪难觅”。 计划建造的线性对撞加速器和欧洲预定于年完成的第二代圆形加速器相比，能量损耗少，噪音小，测定和解析粒子更加容易。大型加速器的总投资预计高达亿至亿日元。由于投资数额巨大，独立筹资相当困难，因此日本希望通过国际合作完成这一计划。运营方式也将由参加国共同协商，并制定相关条约。据悉，美国和德国也在计划建造类似的终极加速器，在基本粒子研究领域今后可能出现你追我赶的竞争势头。 在基本粒子研究方面，日本已有人获诺贝尔奖。日本将继续努力保持在这一领域的优势。这不仅会推动基础科学的进步，加速器技术对产业也会产生很大的影响。 欧美计划投资亿美元 建“天眼”搜寻宇宙生命 日前，欧洲南方天文台及美国国家科学基金会的天文学家已正式达成协议，决定联合投资在智利的安第斯山脉建造一座巨大的新型无线电天文望远镜，海拔高度为米。一旦建成并投入使用，这将成为世界上最为强大的无线电天文望远镜，也将是地球人搜寻宇宙生命的有力武器。 这个名为阿塔卡马大型毫米阵列望远镜的天文望远镜耗费资金将高达亿美元，它能帮助天文学家探索星系、恒星和行星的形成过程。由于受宇宙间尘埃的阻碍，现有的最强大的光学望远镜都不能观测它们的清晰照片。但阿塔卡马大型毫米阵列望远镜能穿破克服这些尘埃。阿塔卡马大型毫米阵列望远镜是一个接收毫米波的巨型无线电抛物面天线系统，它由个可移动的直径为米的抛物面天线组成。它能接受的波长介于红外线和无线电之间，观察到的空间阵列最大直径可达公里。据称，这些抛物面天线联合起来可获得比哈勃太空望远镜分辨率精细倍的图像。 欧盟虚拟天体物理学观测所新网站成立 欧盟资助的虚拟天体物理学观测所，网站已于年月日正式使用。虚拟天体物理学观测所的计划最初建立在欧盟第五期研究架构中，其计划目的是为进行必要的科学与科技研究，吸引欧洲公民对虚拟天文学观测所的注意。这项计划是由欧盟与其他个欧洲组织共同资助：德国慕尼黑的欧洲南部观测所、欧洲宇航局、由所资助的大学的天文学中心、由所资助，位于法国巴黎的天体物理学机构比所属的天文学资料中心、英国曼彻斯特的维多利亚学院。这项计划预期虚拟天体物理学观测所能够收集完整的天文资料，具备精密的标