“最美丽”的十大物理实验(上)

无论在加速器中裂解亚原子粒子,还是测序基因序列,或分析一颗遥远恒星的摆动,这些让世界瞩目的实验常常动辄耗资百万美元,产生出洪水般汹涌的数据,并需要超高速计算机处理几个月     

银河系文明知多少?

人们一年中用肉眼所能看见的恒星总数仅6000颗左右,使用望远镜可以看见几亿颗恒星。科学家估算,宇宙里的恒星总数有3×1023颗,比地球上的所有海滩和沙漠里的沙粒总数还多。银河系是一个庞大的恒星系统,其中的恒星超过2000亿颗。那么,浩瀚宇宙中,除我们的家园地球外,还可能有地外文明存在吗?这是许多科学家努力探求的问题。     

银河系发现最暗恒星

美国科学家最近在银河系中发现了两颗迄今亮度最暗的恒星,这两颗恒星的亮度仅相当于太阳亮度的百万分之一。     

银盘恒星的金属丰度与轨道参数的关系

银盘的金属丰度梯度可以为银河系的结构和化学演化模型提供直接的观测约束, 但是关于银盘是否存在金属丰度梯度以及梯度如何分布目前仍无定论, 需要确切知道银盘的不同星族成分是否给出相似的丰度梯度. 我们基于近年来两个大样本恒星的观测工作, 从其共有的恒星样本中选取出恒星年龄比较一致(年龄差别在3 Gyr以内)的4004颗恒星样本, 用运动学标准区分恒星的星族成分, 确定了3855颗薄盘星和146颗厚盘星, 分别讨论了薄盘和厚盘恒星的金属丰度[Fe/H]与轨道偏心率e、径向平均轨道半径R_m以及最大银盘法向距离Z_max的关系. 结果表明: (1) 银盘恒星的轨道偏心率随金属丰度的增加而逐渐变小, 厚盘恒星的轨道偏心率(e>0.25)明显大于薄盘恒星(e<0.20), 但当[Fe/H]>-0.3以后银盘恒星的轨道偏心率几乎保持不变; (2) 沿银盘径向, 薄盘总体上存在明显的金属丰度梯度, 但这一丰度梯度分布由内到外是不连续的, 内盘(Rm<8 kpc)丰度梯度接近于0, 外盘(R_m≥8 kpc)丰度梯度为-0.12 dex/kpc. 厚盘几乎不存在径向金属丰度梯度; (3) 沿银盘法向, 厚盘和薄盘存在明显的金属丰度梯度, 大小分别为-0.15 dex/kpc和-0.25 dex/kpc, 而且薄盘和厚盘的法向丰度梯度都表现出随银河系演化而逐渐变陡的趋势. 我们的结果支持关于银盘形成和演化的坍缩机制.     

下期看什么？

太阳系的诞生与进化 几十亿年前,在由数千亿颗恒星组成的浩瀚银河系的一个角落里,一颗新的恒星诞生了——它就是我们赖以生存的太阳。之后,在太阳周围形成了几颗行星．其中的一颗孕育了不计其数的生命．这就是地球。     

距离地球最近的黑洞

正近日,天文学家们利用智利拉西拉天文台的MPG/ESO天文望远镜发现了迄今为止距离我们最近的黑洞。该黑洞与另外两颗恒星一起组成了三重系统,距离地球仅有1000光年。起初,研究人员观测的是位于望远镜座的双星系统HR6819。但观测数据显示,其中一颗恒星正在围绕着一个不可见的物体运行,环绕周期约为40天。通过分析恒星的运行轨道,研究人员推算出这个不可见     

太阳系的诞生（上篇）系外行星的发现挑战既有理论，演化过程仍然是谜

几十亿年前，在由数千亿颗恒星组成的浩瀚银河系的一个角落里，一颗新的恒星诞生了——它就是我们赖以生存的太阳。之后，在太阳周围形成了几颗行星，其中的一颗孕育了不计其数的生命，这就是地球。     

地外文明探索

“我们是宇宙中唯一的文明生物吗?”、“有没有外星人?”这些问题不仅困扰着科学家,也引起越来越多的人的兴趣。理论上说,宇宙中除了我们人类以外,完全可能存在其他文明生物,而且其文明程度可能比我们还要发达。我们不妨对宇宙略加推算一下:银河系估计有4000亿颗恒星。如每10颗恒星有一颗拥有行星,就会有400亿颗恒星拥有行星。这400亿颗恒星如果各有10颗行星,就会有4000亿颗行星。这当中又有几颗适     

人类首次发现7颗类地行星3颗宜居

<正>地球究竟是不是宇宙中唯一的生命载体?天文学家一直在努力探索。根据NASA最新发布的消息,天文学家们通过斯皮策红外太空望远镜,在距离地球39光年的地方,发现了7个地球大小的行星围绕一颗恒星运行的行星系统,其中3颗恒星位于母恒星TRAPPIST-1的宜居带内。这是人类首次发现如此多的类地行星在一个恒星周围绕转。据悉,自从20世纪90年代,人来开始探测地外行星以来,截止到2017年2月15日,天文学家已经在2687颗恒星周围发现了5000多颗地外行星。但,     

声音

<正>下期看什么?太阳系的诞生与进化几十亿年前,在由数千亿颗恒星组成的浩瀚银河系的一个角落里,一颗新的恒星诞生了——它就是我们赖以生存的太阳。之后,在太阳周围形成了几颗行星,其中的一颗孕育了不计其数的生命,这就是地球。     

钨合金弹体超高速撞击混凝土靶成坑特性研究

为探究钨合金弹体超高速撞击混凝土靶的成坑直径和成坑体积随动能变化的规律,采用二级轻气炮开展了钨合金弹体以1。97～3。66km/s的速度撞击混凝土靶实验,利用CT图像诊断方法得到了实验后的成坑特性实验数据,并基于点源假设进行了超高速撞击条件下成坑特性的量纲归—化分析。结果表明:超高速撞击条件下靶板成坑为“弹坑+弹洞”型;成坑直径和成坑体积随动能增加而单调递增,通过量纲分析得到成坑直径3次方和成坑体积都与弹体动能近似成正比,拟合指数μ接近动能主导的指数2/3,说明成坑过程主要受动能影响。      

超高速碰撞LY12铝靶闪光时频特性研究

超高速碰撞过程中会伴有闪光现象.通过构建光谱和光学高温计测量系统,对超高速碰撞产生的闪光频域信号和时域信号进行测量.实验得到了200~1 100 nm波段的光谱.通过对比原子发射光谱数据库确定谱线元素,并分析了铝的特征谱线ALI 394.40 nm和ALI 396.15 nm.对不同碰撞速度下的光谱进行比较,得出碰撞速度与闪光强度的关系.并结合光学高温计得到的光强随时间变化规律,对超高速碰撞闪光特性进行分析.     

大喷嘴间距对置撞击流径向速度分布

采用ＤＡＮＴＥＣ公司的三维激光动态粒子分析仪（Ｄｕａｌ ＰＤＡ）测定了大喷嘴间距同轴对置两流肌及四流肌撞击后的径向速度分布。实验结果表明不同喷嘴直径及射流速度时大喷嘴间距两汉肌及四汉肌撞击后的最大径向速度与射流初速度、喷嘴直径和喷嘴间距有关,最大径向速度对应的径向距离与喷嘴直径无关,径向速度分布具有相似性。     

Detection of water masers in a sample of 84 IRAS sources

Using a newly installed system on the 25 m telescope of Urumqi Observatory, we searched for H20 maser emission towards 84 IRAS sources including young stellar objects （YSOs） and candidates for OFUIR stars. Water masers were detected in four star formation regions and one envelope of late type of stars for the first time. New water maser components were measured in two sources. In a maser source with no water maser emission detected six years ago, strong maser emission was found at different velocities, showing that there was a new explosion of water maser in this source.     

三相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

采用示踪剂电子电极法对气-液-固三相鼓泡塔局部液体流速的测试结果表明,塔中心处的局部液速最大,近塔壁处最小,随表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变;当表观气速继续增大,平均液速则明显增加,轴向液速的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;三种不同结构的气体分布器对反应器中心线处轴向流速影响的实验表明,环状气体分布器的反应器底部存在一个狭小的回流区。     

超高速碰撞产生等离子体的电子温度诊断

研究相近碰撞速度、不同入射角度超高速碰撞产生的瞬态等离子体的电子温度随时间的变化规律.设计了瞬态等离子体诊断的扫描Langmuir探针诊断系统.通过二级轻气炮加载LY12球形铝弹丸,采用设计的扫描Langmuir探针诊断系统分别进行了入射角度(与靶板水平面的夹角)为45°,60°和90°条件下碰撞LY12铝靶产生等离子体的实验诊断.对实验得到的有效数据进行了每1/2个周期的读取和处理,获得了在整个物理过程中给定探针位置处等离子体的电子温度与碰撞角度的关系.     

Lost and found dark matter in elliptical galaxies

There is strong evidence that the mass of the Universe is dominated by dark matter, which exerts gravitational attraction but whose exact nature is unknown. In particular, all galaxies are believed to be embedded in massive haloes of dark matter. This view has recently been challenged by the observation of surprisingly low random stellar velocities in the outskirts of ordinary elliptical galaxies, which has been interpreted as indicating a lack of dark matter. Here we show that the low velocities are in fact compatible with galaxy formation in dark-matter haloes. Using numerical simulations of disk-galaxy mergers, we find that the stellar orbits in the outer regions of the resulting ellipticals are very elongated. These stars were torn by tidal forces from their original galaxies during the first close passage and put on outgoing trajectories. The elongated orbits, combined with the steeply falling density profile of the observed tracers, explain the observed low velocities even in the presence of large amounts of dark matter. Projection effects when viewing a triaxial elliptical can lead to even lower observed velocities along certain lines of sight.     

非球形弹丸超高速撞击充气压力容器碎片云特性数值模拟

为解决非球形弹丸正撞击充气压力容器问题,应用非线性动力学分析软件AUTODYN,在相同质量和速度的条件下,采用光滑质点流体动力学方法 SPH,对具有不同长径比的圆锥形弹丸、圆柱形弹丸撞击压力容器产生的碎片云特性进行数值模拟,分别分析圆锥形弹丸、圆柱形弹丸长径比对碎片云形态、尖端速度及径向扩展直径的影响。结果表明:弹丸形状及弹丸长径比对碎片云在高压气体中的运动特性影响较大。随着弹丸长径比的增加,圆柱形弹丸碎片云径向扩展直径减小;随着弹丸长径比的增加,相同质量和相同撞击速度的圆锥形弹丸及圆柱形弹丸碎片云的损伤力增强。     

Spin evolution of classical T Tauri stars

Classical T Tauri stars (hereinafter CTTS) are protostars formed by collapse of molecular clouds. As they evolve towards the main sequence, CCTS accrete from the circumstellar matter and contract due to self-gravitation. Mass accretion and gravitational contraction can accelerate the spin velocities of CTTS up to break-up (～300—400km·s) within     

One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations

Most known extrasolar planets (exoplanets) have been discovered using the radial velocity or transit methods. Both are biased towards planets that are relatively close to their parent stars, and studies find that around 17-30% (refs 4, 5) of solar-like stars host a planet. Gravitational microlensing, on the other hand, probes planets that are further away from their stars. Recently, a population of planets that are unbound or very far from their stars was discovered by microlensing. These planets are at least as numerous as the stars in the Milky Way. Here we report a statistical analysis of microlensing data (gathered in 2002-07) that reveals the fraction of bound planets 0.5-10?AU (Sun-Earth distance) from their stars. We find that 17(+6)(-9)% of stars host Jupiter-mass planets (0.3-10?M(J), where M(J) = 318?M(⊕) and M(⊕) is Earth's mass). Cool Neptunes (10-30?M(⊕)) and super-Earths (5-10?M(⊕)) are even more common: their respective abundances per star are 52(+22)(-29)% and 62(+35)(-37)%. We conclude that stars are orbited by planets as a rule, rather than the exception.