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天文学家发现银河系外行星证据

X射线不光能拍胸片还能找星星

“检测点十分迅速地在一夜之间建好。”美国有线电视新闻网记者戴维·卡尔弗在报道《这可能就是北京快速应对疫情的秘诀》中介绍,金融街街道检测点是北京多个新建检测点之一,承担附近19个社区居民的核酸检测任务。按照疫情防控要求,金融街街道利用闲置空地划分等候区、检测区、应急处置区、医务人员休息区等,每个区域之间都采取硬隔离方式进行区隔,并张贴一米线保持距离。这个检测点约有100名医护人员,按2个小时轮班,每天采集时间从早上9时持续至晚上10时。医护人员用过的防护服都有单独的处理区域,避免交叉污染。

2018年2月,一项发表在《天体物理学快报》上的研究宣称,科学家首次发现银河系外的一群行星,利用的就是微引力透镜现象。

德国商业银行新兴市场资深经济学家周浩发表文章称,北京疫情出现反弹或许有助于我们更好地了解疫情对社会和经济的未来影响。北京的防疫经验或许可供其他国家和城市进行案例研究:部分封禁措施有助于减缓病毒传播速度,积极检测和追踪接触史有助于减少新增感染;日常个人防护将成为常态。新冠病毒将大大改变我们的生活方式,为避免再次经历很多人经历过的完全封禁措施,我们必须采取更加切实可行的办法应对意料之中的疫情反弹。因此,北京的经验值得研究。

“北京为防疫提供启示”

为搜索系外行星提供新思路

“实际上,首先要确认的是这种光变特征是否能被重复观测;若能重复,它是否存在周期性。另外,用掩食法测出的是天体的相对大小。因此,被遮挡天体的尺寸估量是否准确将会严重影响前方遮挡天体的尺寸确定。所以,这个天体是不是真的略小于土星的尺寸,也要打个问号。”陈果分析道,最好能通过其他技术手段限定这颗天体的质量,才能对该天体是否是行星做出评估。

所谓掩食法,即通过观测恒星的光线变化情况来寻找行星。当行星运行到观测者与恒星之间时,恒星亮度会因行星的遮掩发生变化。如果这一变化存在周期性,那么我们就有可能利用掩食法追踪到这颗行星的踪迹。

“北京有应对疫情的秘诀”

利用微引力透镜现象一度被认为是有效探测距地球遥远天体的唯一方法。周礼勇表示,通过观察微引力透镜现象,不仅可以确定银河系外行星的存在,还能根据信号的特征频率推算出其质量。“不过,行星引起的微引力透镜现象转瞬即逝,且无法重复,所以利用微引力透镜现象观察到的银河系外候选行星,很难得到后续观测的进一步证实。”周礼勇说。

天体距离地球越遥远,就越难用望远镜直接观测。此前,科学家寻找银河系外行星的主要方法是利用微引力透镜现象。

在银河系之外,X射线主要源自X射线双星系统。这类系统由一颗普通恒星和一个大质量恒星的遗骸(黑洞或中子星)构成。后者巨大的引力能吸积伴星的物质,在这个过程中,吸积盘会释放出X射线。“在这类系统的凌星现象中,X射线波段的亮度变化非常明显,因为X射线的发射区域集中在狭小的空间,行星经过时,甚至能将X射线发生区域完全遮住。”周礼勇告诉记者。

光学望远镜难以直接观测遥远天体

不过,研究团队提供了一种搜索行星的新思路。“主要是搜索方法上的启发,也许X射线掩食法也可以用于银河系内行星的搜索。”周礼勇说。

而对于“不那么遥远”的太阳系外行星,最常用的探测方法包括凌星法和径向速度法。

据北京市疾控中心数据显示,自6月11日北京新发地批发市场发生聚集性新冠肺炎疫情至7月2日24时,北京累计报告本地确诊病例331例,在院324例,治愈出院7例。尚在观察的无症状感染者29例。2日0时至24时,北京新增确诊病例2例,已连续5天新增本地确诊病例数在个位数。

银河系内的凌星观测大多在光学和红外波段进行。“因为一般恒星辐射的X射线较弱、辐射的可见光较强,而且X射线会被地球大气吸收,用X射线掩食法进行观测就比较难。”周礼勇解释道。

工欲善其事,必先利其器。迪斯蒂法诺团队能取得此次研究进展,钱德拉X射线天文望远镜功不可没。

南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇解释道,遥远处背景天体发出的光线会受处于前景的天体引力所影响,发生光线弯曲、光度增强等现象。在我们看来,遥远处的天体就像被“增亮”了,这种现象被称为微引力透镜现象。

寻找银河系外行星,凌星法真的无能为力吗?

周礼勇也表示,系外行星距离地球比较远,所以当它们掠过宿主恒星表面时,如果行星半径相对于恒星而言很小,我们很难在恒星的光变曲线中识别出凌星的信号。“这就像寻找1000公里外路灯下的一只萤火虫一样难。”他说。

“积极地测试和追踪密切接触者,这是中国政府成功控制疫情策略的关键。”美国《纽约时报》报道称,北京市政府规定,核酸检测应突出三个重点:重点人群、重点区域、重点领域。优先检测新发地市场及周边社区高风险人员,并陆续对餐饮、商超、集贸市场从业人员,中高风险街道乡镇居民,物流、外卖行业从业人员进行大规模核酸检测。政府在医院、公园入口、体育场和社区中心设立了核酸检测站,在不到一周的时间内检测了110万人。

《纽约时报》报道称,这次北京“重点防疫”的应对方法如果成功,那么这种新方法可能会成为中国应对未来疫情的风向标,许多专家已确信这一点。北京市政府仍在努力控制疫情,政府工作人员表示,他们对疫情谨慎的态度和做法正在产生效果,每天的新增确诊病例数量已经在下降。北京市政府工作人员越来越相信,他们已在疫情迅速失控前遏制住了它的暴发。

自新发地批发市场发生聚集性疫情以来,北京市及时有效的防疫举措获得国际社会广泛关注。据路透社报道,检测工作已经在全市范围内展开。北京市正在对快递外卖人员进行检测。外卖平台美团证实,公司所有在京的配送员都将接受检测。曾在高危地区送过外卖的人员将暂停接单,接受检测并居家隔离14天。北京市快递小哥、外卖骑手将全部分批进行核酸检测。

从候选行星到被确认为银河系外行星,还有多远的距离?

相较于银河系内行星,银河系外行星距离地球更加遥远。“距离我们几千万光年的银河系外,单个恒星本身已经难以分辨,其行星的凌星就几乎不可能观测到了。”周礼勇说。

凌星法的本质是研究行星凌星所造成的恒星亮度变化。但造成恒星亮度变化的因素不只有行星的遮挡(凌星),还有可能来自恒星本身的活动。就像太阳黑子、爆发等,这些都有可能形成被测量恒星的光变曲线。

“人们不像之前那么紧张”

据埃菲社报道,居住在北京市中心胡同里的居民充分信任市政府的防控工作。市政府为阻断新疫情,将突发公共卫生应急响应级别由三级调至二级,很多人对此并不担心,有些市民为消除疑虑决定去做核酸筛查。北京市西城区一位出租车司机解释说:“疫情曲线表现平缓,因为发现得早,避免了大规模传播,我们胡同里现在是安全的,保安会阻止潜在感染者进入。”这位司机表示,相信社区的核酸筛查、测温、扫码和严控人员出入措施能起到防控作用。

陈果坦言,“候选行星”只是众多可能性中的一种,“探测到的光变又是孤立事件,远远达不到能够确认的程度”。

与可见光相比,X射线波长短、能量高,更易穿透宇宙尘埃和气体云团。因此,迪斯蒂法诺研究团队关注的就是X射线。

2012年,钱德拉X射线天文望远镜捕捉到了一个事件——在距离地球超过2800万光年的涡状星系中,X射线源逐渐变弱直至为零,然后重新出现。对这一信号进行分析和计算后,迪斯蒂法诺团队判定这是一颗行星导致的凌星现象。

北京应对疫情反弹的有效举措,获得外媒好评。多国媒体称,北京的防疫经验值得思考,可供借鉴,为全球各国应对疫情反弹提供启示。

端午假期期间,北京市严格的防疫措施也受到外媒关注。据拉美社报道,端午假期,北京继续严格出京管理,禁止中高风险街乡以及最近暴发疫情的新发地批发市场相关人员离京,其他人员非必要不出京。此外,全市公园风景区严格控制入园游客量,一些客流量较大的公园实行预约游园,其他有条件的公园,也通过扫码购票等非接触购票方式,降低传染风险。

1999年,美国发射钱德拉X射线天文望远镜,欧洲发射XMM—牛顿卫星,成为世界X射线天文学时代开启的标志性事件。作为我国自主设计研制的首颗大型X射线天文卫星,“慧眼”在2017年6月15日成功发射。“慧眼”集全天球扫描、目标定点凝视、小天区深度扫描、γ暴探测等多种探测模式于一身,不仅填补了我国空间X射线天文卫星探测的空白,还能为我国科学家提供遥远宇宙中的天体的高灵敏度图像。

实际上,迪斯蒂法诺研究团队所使用的X射线掩食法跟凌星法基本一致。“原理上都是一样的,都能够给出遮挡与被遮挡天体相对大小的信息。”中国科学院紫金山天文台副研究员陈果说。

9月25日,在预印本网站arXiv.org上刊载的一篇论文引发关注,美国哈佛大学史密森尼天体物理中心的天文学家罗珊娜·迪斯蒂法诺及其研究团队利用钱德拉X射线天文望远镜获得的数据,通过X射线掩食法在距离地球2800万光年外的涡状星系(Whirlpool Galaxy)中发现了一颗候选行星,这有望成为一颗新发现的银河系外行星。据计算,这颗被命名为M51-ULS-1b的候选行星半径略小于土星。

从太阳系内到太阳系外,从银河系内再到银河系外,人类探索遥远行星的脚步从未停止过。瑞典天体物理学家米歇尔·马约尔和天文学家迪迪埃·奎洛兹,就是凭借1995年首次在太阳系外发现一颗围绕主序星运行的行星,共同分享了2019年诺贝尔物理学奖。这一次,研究人员如何发现这颗银河系外的候选行星?发现这颗候选行星有什么意义?

在此轮疫情中,中国政府与广大民众的抗疫信心来自严谨科学的防疫经验和有效举措,也表现在民众正常的生活节奏中。海外媒体对中国在“第二轮”疫情中的表现纷纷打出高分。埃及《祖国报》报道称,北京第二轮疫情骤然而至,凸显新冠病毒的狡猾和不可预测,也使中国再次承受巨大压力。不过,与上次武汉疫情相比,这次人们已积累了丰富的经验,中国这次并没有表现出任何的惊慌失措,而是从容不迫进行处理,相信这次疫情只是局部的,不会在全城全面暴发,更不会大规模波及其他省区市。

实际上,X射线源变弱又变强,原因可能有多种,比如存在另一颗小恒星(如白矮星)使X射线源黯然失色。但研究团队认为,M51-ULS-1b不是白矮星或其他类型的恒星,因为这片区域的双星系统太年轻,此类物体无法在附近演化。研究人员排除了另一颗恒星阻挡X射线源的可能,认为这是银河系外的一颗候选行星。

突破口是忽强忽弱的X射线

在严抓防疫的同时,北京的重要项目建设并未因疫情停滞。据德新社报道,在北京,冬奥会项目是疫情后首批重启项目之一。北京市副市长、北京冬奥组委执行副主席张建东承诺,所有场馆将在年底前完工,之后的重点是如何将人工造雪专家和设备送到中国等问题。北京冬奥会协调委员会主席胡安·安东尼奥·萨马兰奇说,国际奥委会对中国的组织者非常赞赏,因为过去几个月中国经历了一段令人难以置信的困难时期。尽管存在这些特殊情况,北京冬奥会依旧持续完成关键里程碑任务,“这真正证明了,北京在不到两年的时间里,为世界顶级冬季运动选手提供完美舞台的决心”。

需要强调的是,这项研究还只是刊发在预印本网站arXiv.org上,未经过进一步研究确认。从候选行星到被确认为银河系外行星,尚需时日。

经历20余天的现实检验,北京新增确诊病例明显减少,疫情已被有效控制。北京及时有效应对“第二轮”疫情的举措和经验,为全球各国应对疫情反弹提供了一份参考方案。

“在这轮疫情中,人们似乎不像之前那么紧张了。”《纽约时报》报道称,在新一轮疫情中,北京并没有对全城采取封闭式管理,而是重点防疫。北京很多其他社区中,商店、超市、餐馆以及理发店都在营业,马路上依然车来车往,像平时一样繁忙。这得益于中国政府在前几个月的疫情中积累的大量经验。