天文爱好者

夸克星？

Yan — Sun, 29 Jun 2008 09:01:55 -0700

Not a Quirk But a Quark... a Quark Star!
http://www.physorg.com/news133794497.html

June 27, 2008
翻译：fsj，来自 only Perception

天文學家最近宣佈他們對一種很罕見的超亮星爆（stellar explosion）發現了一種新奇的解釋：這種星爆或許產生了一種新類型的天體，稱為夸克星（quark star）。

在最近幾年有三次異常明亮的超新星爆發被觀察到。它們其中之一率先由一具位在加州理工（Caltech）Palomar 天文台的自動望遠鏡（robotic telescope）所觀察到。

由 Palomar 的 Samuel Oschin 望遠鏡所收集到的資料從南加州偏僻的山上地點經由 High-Performance Wireless Research and Education Network （HPWREN，由 NSF 所資助的高效能無限研究與教育網路）傳給天文學家。在 Lawrence Berkeley 實驗室的 Nearby Supernova Factory 研究小組共同報告這顆稱為 SN2005gj 超新星的發現。

在加拿大的研究者已分析這顆以及其他二顆超新星，並相信它們每一個都具有中子星爆炸轉變成夸克星的特徵。

這三顆超新星，每一個都比典型的超新星亮 100 以上，難以解釋。加拿大研究團隊認為這些爆炸宣佈了一種先前未曾觀察過、且為新類型的天體，被定名為夸克星。

所謂的夸克星是恆星的假定類型，由超稠密的夸克物質所組成。夸克是中子與質子的基本成份，而它們又構成了原子核。迄今所知最稠密的天體是中子星 -- 全然由緊緊擠在一起的中子所組成的恆星。一顆典型的中子星約 16 英里寬，然而質量卻是太陽的 1.5 倍。

當一顆重恆星（massive star）在其生命末了經歷了超新星爆炸後，就形成了中子星。問題是，中子星是現存密度最高的天體嗎？它被認為，如果中子被塞的太緊密時 -- 即使科學家認為中子星密度已經太高了 -- 所產生的不穩定性也許導致更進一步的崩潰，導致第二次爆發以及夸克星的創造。驅使第二次爆發的能量來自於（中子）分裂成它們的成份組成：夸克。

更進一步觀察應當能協助證實或駁回夸克星的假說，但無論是何種結果，使用如 HPWREN 這樣的超高速網路幫助科學家探索科學的邊疆。

＊ SPACE.com -- Quark Star Plays Role in New Theory for Brightest Supernovae
http://www.space.com/scienceastronomy/080603-aas-neutron-quark.html

＊ Supernova SN2006gy as a first ever Quark Nova?
http://arxiv.org/abs/0708.1787

Denis Leahy, Rachid Ouyed
arXiv:0708.1787v4 [astro-ph]

天文爱好者

2009 世界天文年的中文预告片

Yan — Fri, 20 Jun 2008 02:04:03 -0700

2009 世界天文年的中文预告片，繁体版本的。

大屏幕版本

天文爱好者

液体镜望远镜将成为现实

Yan — Mon, 02 Jun 2008 12:31:57 -0700

以前提过液体镜望远镜方面的新闻，今天《新科学家》上有篇文章说，世界上第一个专用液体镜望远镜的天文台预期于 2009 年上岗。以前的液体镜望远镜都是实验性质的，这一台完成，将运行使用。

这台缩写为 ILMT（International Liquid Mirror Telescope）的望远镜有一块四米宽的液体主镜，由加拿大和比利时资助，将落成于印度北部某处山顶。

下面摘抄一段文中关于液体镜望远镜的 FAQ，懒得翻译成中文了。

What is a liquid-mirror telescope and how does it work?

The concept is simple: spin a pool of liquid and its surface curves into a parabolic shape – by coincidence, exactly the shape needed for a telescope mirror to focus light. Using a reflective liquid like mercury, a telescope mirror can be made quickly and relatively inexpensively.

What are the advantages of a liquid-mirror telescope?

Liquid mirrors are lighter, simpler and much less time-consuming to construct. They can be built for just a tenth of the cost of a conventional glass telescope mirror.

So why haven't liquid-mirror telescopes already replaced regular telescopes?

The major limitation of liquid-mirror telescopes is that they can only look straight up, so they can only observe what passes directly overhead.

What kind of observations are liquid-mirror telescopes suited for?

They are ideal for sky surveys. For example, an 8-metre telescope at the right location could observe 1 billion galaxies, just by staring at the strip of sky that passes overhead. It would also detect large numbers of supernovae, which would allow astronomers to better determine the properties of dark energy – the baffling effect that makes the expansion of the universe accelerate.

What liquid-mirror telescopes are being planned?

In addition to the ILMT, Arlin Crotts of Columbia University in New York, US, is leading design studies for a proposed Earth-based 8-metre telescope called ALPACA (Advanced Liquid-mirror Probe of Astrophysics, Cosmology and Asteroids). The ultimate liquid-mirror telescope could one day be constructed on the Moon, with a diameter of 20 to 100 metres, which would offer insight into the formation of galaxies in the very early universe. A Canadian team is studying the possibility of a smaller 2-metre liquid-mirror telescope for the Moon as a step towards this.

What does the future hold for liquid-mirror telescopes?

Ermanno Borra of Laval University in Quebec City, Canada, and his colleagues are developing reflective liquids with high viscosity that could allow liquid mirrors to tilt up to 30 degrees from vertical, opening up much more of the sky to their gaze.

As astronomers push for larger and larger telescopes, their costs are increasing accordingly, making liquid mirrors more and more attractive, Borra says.

"If you go back to the beginning of the 20th century, it was mostly the refracting [lens-based] telescopes that were used and it took some time for glass mirrors to take over," he told New Scientist. "My feeling is that we're going to see the same thing with liquid mirrors."

天文爱好者

NASA TV

Yan — Sun, 25 May 2008 18:31:59 -0700

美国航空航天局电视台每周七天，每天24小时不间断播出，报道、直播最新空间探索进展.

北京时间 5 月 26 日，实况直播凤凰着陆火星。（更新：着陆成功）

天文爱好者

黑洞被逐出星系

Yan — Sat, 03 May 2008 14:51:33 -0700

两个黑洞合并引起的引力波迸发，把新形成的黑洞推出星系核心。这种只在理论上预言过的大事件，被马普地外所的研究人员首次观察到了。

黑洞合并时会以光束发射强大的引力波，因为有方向性，形成的黑洞自己会因后坐力脱离原本在星系核心的位置。如果速度足够大，它甚至有可能脱离星系母体。

此发现同时暗示：有的星系的核心可能没有黑洞；缺失的黑洞在星系间漂流。

这些流浪者像星际海盗⋯⋯

Superkick: Black hole expelled from its parent galaxy
Komossa, S., Zhou, H., Lu, H. A recoiling supermassive black hole in the quasar SDSSJ092712.65+294344.0? Astrophysical Journal Letters, Vol. 678, L81, 2008 (May 10, 2008) （预印本）

天文爱好者

邦德在 Paranal

Yan — Fri, 11 Apr 2008 08:06:49 -0700

智利的 Paranal 是欧洲南方天文台的大型天文望远镜 VLT 的所在地。那里海拔高，气候干燥，极其适合天文观测。

View Larger Map

不过那里的自然环境可是非常恶劣，不适合人类及其他动植物活动。一眼望去，只能看到红色的沙砾，类似火星表面。欧南台在 VLT 东南方的基地建了一个旅馆“Residencia”，供人居住、休憩。里面甚至有封闭的热带庭院，和游泳池，屋顶也极具特色。

这样一个地方被最新一集 007 的导演 Marc Forster 看中了，在那儿进行了一些拍摄。新一集 007 叫 QUANTUM OF SOLACE，安慰的量子？不知道什么意思。：）

欧南台也把这个事情当作绝佳的宣传机会，专门做了网页。

这张照片是一个拍摄现场的远景，远处就是 Residencia。

这张照片是在 Residencia 的阳台上。不知道是演员休息瞬间，还是剧中一个场景。

VLT 和 VISTA 的远景图。

好了，年末看新一集 007 的时候，也许能看到这样的景象。记得想起来这是在 Paranal，格致上提到过。：）

天文爱好者

为什么夜空是黑暗的？奥伯斯佯谬

Yan — Mon, 24 Mar 2008 13:41:03 -0700

转方舟子一篇文章：为什么夜空是黑暗的？附上维基百科的奥伯斯佯谬条目内容。

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为什么夜空是黑暗的？

·方舟子·

奥伯斯（1758～1840）出生于德国不来梅附近的一个小村庄，19岁
那年到哥廷根学医。哥廷根大学的一个特色是学生享有学习的自由，学医
的奥伯斯在那里也能跟着有“德国数学之师”之称的数学教授、天文台
台长凯斯特纳学数学和天文学。毕业后，奥伯斯回到不来梅当医生，但
他的真正兴趣是天文学。他白天行医，晚上则在改造成天文台的自家顶楼
进行天文观测，天天如此，每天睡觉时间不超过4个小时。

奥伯斯还在上大学的时候发现了一个计算彗星轨道的方法，沿用至
今。此后他共发现了5颗彗星，其中一颗后来以他的名字命名。1801年新年
的晚上，意大利天文学家皮亚齐发现了第一颗小行星谷神星，再想进一步
观察时却找不到它了，是奥伯斯在那一年的年底根据数学家高斯的计算
重新发现了它，平息了谷神星是行星还是彗星的争论。奥伯斯本人后来
发现了两颗小行星：1802年发现第二颗小行星智神星，1807年发现第四颗
也是最亮的一颗小行星灶神星。不过奥伯斯在现在最广为人知的，是在1823
年提出了一个听上去很傻的问题：为什么夜空是黑暗的？如果宇宙是无限
的，恒星均匀地布满天空，那么夜晚的天空也将和白天一样明亮。

实际的情况当然并非如此。这种理论和实际的矛盾，物理学上称为佯
谬。奥伯斯指出的这个矛盾，后来就被称为奥伯斯佯谬。其实，它并不是
奥伯斯首先提出的。1610年，伽利略用望远镜发现空中有无数肉眼看不到
的恒星后，认为宇宙是无限的，恒星的数量也是无限的。开普勒不以为然，
给伽利略去信指出，如果那样的话，夜空就不会是黑暗的。他打了一个比
方。假如你站在无边无际的森林中向前看，不论你往哪个方向看，都只能
看到一根根的树干连成一片挡在你的眼前，看不到任何间隙。只有当你是
在一片小森林中时，才能透过树干的间隙看到外面的世界。同样的道理，
如果宇宙是无限的，那么恒星将占据了天空的每一点，它们发出的光终将
抵达地球，所有的恒星发出的光都将连成一片，就像我们在夏天看到的银
河一样。既然实际情况是恒星彼此之间有黑暗的间隙，那就说明宇宙是有
限的，透过这些间隙我们看到的是一堵包围宇宙的黑暗围墙。

但是后来的天文学家都相信宇宙在空间上和时间上都是无限的。怎么
解决这个矛盾呢？18世纪初英国天文学家哈雷提出了一个容易想到的解决
方案：远处恒星发出的光线在抵达地球时强度变得十分弱，无法被我们看
到。但是这个解释是站不住脚的。虽然光线的强度按距离的平方而减少，
但是在一个无限大的宇宙中，天空的体积也即恒星的数量将按距离的平方
而增加，也就是说，在远处某一点恒星数量增加的比例恰好等于光强度减
少的比例，二者互相抵消，总的光强度与距离远近无关。如果多数恒星都
和太阳一样，天空的每一点都应该和太阳盘面一样亮。天球的面积是太阳
盘面的18万倍，那么照射地球的星光亮度也应该是阳光的18万倍。

奥伯斯提出的解释是，太空并不是“透明”的，遥远恒星发出的光被
弥漫在恒星之间的稀薄物质云给遮挡、吸收了。但是在热力学定律被发现
之后，这个解释也经不起推敲了。根据热力学定律可知，假如有太空物质
遮挡住星光，光能将会被吸收转化成热能，这些能量最终要重新被辐射出
来，从而也要发光（虽然光的波长可能不同），天空仍然还是一片明亮。

要解决这个佯谬的唯一办法是否定其大前提，即宇宙不是无限的，因
而恒星数量是有限的。但是这还不够。即使恒星数量是有限的，其数量也
近乎无限，足以照亮整个夜空。1848年，美国小说家爱伦坡在一篇随笔中
指出，唯一的出路是假定远处的星光还来不及照到地球上来。也就是说，
宇宙在时间上有一个起点，而且宇宙的年龄还没有老到足以让我们见到
所有远处恒星发出的光。

我们现在知道宇宙的年龄的确是有限的，宇宙是在大约137亿年前大
爆炸形成的。而计算表明，要把地球的夜空全部照亮，要花上以亿亿亿年
计的时间，远处的星光才能都抵达地球。显然我们的宇宙还太年轻了。

而且宇宙在不断地向各个方向膨胀，各个星系在互相远离，当然也都
在远离地球。空间的膨胀导致光线在传播时波长被拉长，能量也因此降低
了（波长与能量成反比）。这个现象称为“红移”，意思是可见光向能量
较低的红光转变，而红光还会向能量更低的红外线、微波转变，所以遥远
的星光在抵达地球时能量已低到不能被肉眼见到了。由于宇宙太年轻，所
以夜空是暗的；而由于宇宙在膨胀，让夜空变得更暗。“为什么夜空是黑
暗的？”这个问题其实一点也不傻，蕴含着宇宙的奥秘呢。

2008.2.15.

（《中国青年报》2008.2.27）

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奥伯斯佯谬

奥伯斯佯谬由德国天文学家奥伯斯于1823年提出，于1826年修订，是指若宇宙是穏恒态而且无限的，则晚上应该是光亮而不是黑暗的。在此之前，类似的想法已由克卜勒于1610年及夏西亚科斯于十八世纪提出。黑暗的夜晚印证了宇宙是非穏恒态的，是大爆炸理论的证据之一。奥伯斯佯谬又称夜黑佯谬或光度佯谬。

假设

假如宇宙是穏恒态而无限，而且有无数平均分布的发光星体，则无论望向天上哪一位置都应该见到一粒星体的表面，星与星之间便不应有黑暗的位置，黑夜时整个天都会是光亮的。

更确切的表述是，如果宇宙是稳恒，无限大，时空平直的，其中均匀分布着同样的发光体，由于发光体的照度与距离的平方成反比，而一定距离上球壳内的发光体数目和距离的平方成正比，这样就使得对全部发光体的照度的积分不收敛，黑夜的天空应当是无限亮的。

解释

被接受的解释

两种作用能对奥伯斯佯谬给予解释：宇宙的年龄是有限的和红移，而后者是最重要的效应。(即使在稳态宇宙理论的模型中，也推论出宇宙是无限老和空间是无边际的，但夜空依然是黑暗的。)

宇宙的年龄是有限的

这个解释指出有限速度的光要游遍宇宙的空间本身就是矛盾的，当我们遥望远处的空间，其实就是在回顾历史。最后，我们仍只能观察到有限年龄的宇宙。讽刺的是，相同的解释却是出自诗人爱伦·坡在1848年的我得之矣(一首散文诗)，在其中他写道：

"星星是连续不尽的，然后背景的天空将呈现一致的光亮，就像银河所显示的-–因为不会有绝对的点，在那所有的背景中，星星将不复存在。因此，在那些，在这样的事态下，唯一的模式，我们可以体会到我们的望远镜在无数的方向上发现空隙，将假设无形的背景，因为距离的遥远，光芒从未能到达我们。"[1]

红移

以有限的宇宙年龄所提供的星光来照耀天空时，导出了另一个问题：为什么看不见任何一点大霹雳的贡献？这原因是大霹雳本身的辐射因为宇宙膨胀的缘故，已经红移到微波的波长，成为宇宙的微波背景辐射。宇宙的膨胀也限制了可观测宇宙的大小，这意味着在此之外的光线到不了我们所在之处，这在光学效应下创造了有限的宇宙。(参考有限年龄的论据。)

其它解释

也有人提出另一种解释（奥伯斯本人就曾这样解释），指宇宙并非透明，远处星光会被宇宙间黑暗的星体，尘埃和气体阻隔，令极远处的光线只可以传播一段有限的距离而不能到达地球。然而这并不能解决问题，因为根据热力学第一定律，能量必定守恒，故此中间的阻隔物会变热而开始放出辐射，结果导致天上有均匀的辐射，温度应当等于发光体表面的温度，也即天空和星体一样亮，然而事实上没有观察到这种现象。

克卜勒认为奥伯斯佯谬论证说明宇宙是有限的，或最少是只有有限数量的星体。

分形学权威曼德勃罗提出了另一种不需基于大爆炸理论的解释。他指出若星体是以分形方式在宇宙间分布 (例如类似康特尘埃), 不用大爆炸理论也能解释奥伯斯佯谬。但他的理论是用于展示碎形理论多于解释夜黑问题，从天文学观测亦没有证据显示星体以分形模式分布。

有关奥伯斯佯谬的相对论答问

有关奥伯斯佯谬的天文学答问

有关奥伯斯佯谬的宇宙学答问

Paul Wesson, "Olbers' paradox and the spectral intensity of the extragalactic background light", The Astrophysical Journal 367, pp. 399-406 (1991).

天文爱好者

闪烁的星星

Yan — Mon, 07 Jan 2008 11:39:24 -0800

一般肉眼看到的闪烁的星星，其实不是星星自己在闪烁，而是大气扰动的结果。不过确实有星星会自己闪烁的（亮度波动），只是闪烁的周期要远远大于秒量级。有种叫 RR Lyrae 的星（天琴RR型变星），会以几天为周期改变亮度。大多数 RR Lyrae 星比太阳老，而且热。它们已经消耗完了内核的氢，开始通过核聚变把氦变成碳。我们的太阳还在烧氢以获得能量。另外一个不同点是，它们脉动，一会儿大，一会儿小，亮度也随之波动。

下面这个小动画拍的是球状星团 M3，拍摄周期为一整晚。你看其中有些星一亮一暗的，和装饰小灯一样。它们多数是 RR Lyrae。

以上是我的现学现卖。这个 Astronomy Picture of the Day 估计是天文爱好者们必看的。

觉得天文学在自然科学里面挺特殊的，它最古老，但至今你也只能说它还年轻。它的群众基础也很好，很多科学家都是因小时候对星空的好奇开始对科学感兴趣的。网上的天文方面的资料和多媒体内容也非常丰富。

2009 将是国际天文年，因为这一年是伽利略发明天文望远镜 400 周年。

天文爱好者