【天文宇宙】向黑洞投掷"轴子炸弹"可能打破物理学的基本规律；天文学家发现一颗月球大小的白矮星：正“濒临死亡”

原创 shrimp小小白 Science科学

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天文学家发现一颗月球大小的白矮星：正“濒临死亡”
马斯克：SpaceX即将把Starship及超重型火箭送入太空
向黑洞投掷"轴子炸弹"可能打破物理学的基本规律
科学家发现第三颗围绕着一颗遥远的恒星运行的凌日系外行星
天文学家发现迄今为止最小但质量最大的白矮星质量是太阳的1.35倍
NASA宣布将前往月球执行Artemis 1任务的假人的名字

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天文学家发现一颗月球大小的白矮星：正“濒临死亡”

天文学家近日发现了一颗称为ZTF J1901+1458的白矮星，其大小与月球相当，但质量几乎是太阳的1.4倍。这是天文学家发现的最小的白矮星之一。一系列的地面和天基望远镜在相对较近的地方发现了这颗“濒临死亡”的类太阳恒星的外壳，距离仅133光年。

在周三发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员详细介绍了ZTF J1901+1458的发现和特征，天文学家利用加利福尼亚的帕洛玛天文台的Zwicky瞬变设施(ZTF)对其进行调查，该项目旨在搜索太空中任何亮度突然变化的物体。这是一颗相当极端的恒星。

白矮星是在质量约为我们太阳8倍或更小的恒星走到生命尽头时形成的。当它们耗尽燃料时，它们开始坍缩--但有些矛盾的是，这种最初的坍缩导致恒星膨胀到巨大的尺寸，成为一颗红巨星。

在这个过程中，恒星也会稍稍冷却，其核心收缩，释放出大量的能量，再次使其变大。然而，它开始失去其外层，只留下一个极其密集的核心：一颗白矮星。

这就是研究小组在ZTF数据中看到的东西：一颗被“炸毁”的恒星的外壳。为了更好地掌握其特征，他们使用了欧空局盖亚卫星、夏威夷凯克望远镜和美国宇航局“雨燕”观测站收集的数据。一旦他们分析了J1901+1458，他们就意识到了它的特别之处：它的旋转速度极快，而且看起来几乎和白矮星的质量一样。

研究小组认为，这颗白矮星最初是两颗“共舞”的恒星，历经数十亿年。它们都进化成了白矮星，然后最终合并，形成了新的、质量更大的恒星。

加州理工学院的天体物理学家、这项新研究的主要作者Ilaria Caiazzo在一份新闻稿中说：“我们发现了这个非常有趣的天体，它的质量还没有大到足以爆炸的程度。我们正在真正探究一个白矮星的质量能有多大。”

它也被描述为可能是迄今为止所发现的最小的白矮星之一，但是这个头衔可能归于另一个被认为是白矮星的天体，被称为RX J0648.0-4418。

那么，这个白矮星现在会发生什么？Caiazzo说：“这是高度推测性的，但是有可能这个白矮星的质量足以进一步坍缩成一颗中子星。通常中子星是在巨大的恒星塌缩时形成的，但据推测，大约有十分之一的中子星可能是由白矮星的塌缩形成的。”

这是因为在白矮星的超密集核心中发生了奇怪的事情。Caiazzo描述了在亚原子尺度上的一个过程，电子正在被捕获并形成中子。随着越来越多的电子被移除，核心越来越接近崩溃，并最终成为一颗 "僵尸 "中子星，这是宇宙中最不寻常和神秘的宇宙体之一。

“有太多的问题需要解决，”Caiazzo指出。

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03615-y

马斯克：SpaceX即将把Starship及超重型火箭送入太空

近20年来，埃隆·马斯克对SpaceX的愿景一直是发射一枚“大火箭”到火星。在接下来的几年里，这个计划中的飞行器被简单地称为“BFR”。今日（当地时间6月30日），它被重新命名为Starship。马斯克表示，在首次成功的亚轨道测试飞行和着陆后，现在它可能即将首次进入真正的太空。

“我们希望在接下来的几个月里进行首次轨道发射尝试。我们肯定会有一个助推器和一艘飞船、一个有轨道能力的助推器和轨道能力的飞船，另外轨道发射场将在下个月左右准备好，”马斯克周二在MWC 2021年虚拟主题演讲中说道。

目前，助推器、飞船和发射场都在德克萨斯州博卡奇卡的SpaceX开发基地建设中，马斯克一直在游说将该基地更名为Starbase。

在过去的几年时间里，这个设施见证了一系列Starship原型试飞。5月5日，在Starship之前的尝试中，所有的尝试都以地面爆炸而告终，原型SN15最终成功着陆并完好无损。

最初，随着SN15的成功飞行和着陆，有传言称原型机可能会重新飞行。但这个返场还没有实现，因为目前的焦点是准备一艘新的Starship和让超重型(Super Heavy)助推器准备好测试。

直到最近，马斯克和太空探索技术公司总裁Gwynne Shotwell都一直在谈论超级重型火箭的首次飞行和Starship的首次太空之旅，这些计划最早将于今年7月实现。

但随着这个月的到来，很明显，我们不会很快看到Starship执行它期待已久的首次轨道任务。SpaceX最近向FCC提出申请，要求在Starship首次轨道飞行期间为其添加星链终端。值得注意的是，许可证申请中要求的时间是从8月1日到10月1日。

向黑洞投掷"轴子炸弹"可能打破物理学的基本规律

新的研究表明，电荷守恒的基本定律在黑洞附近是如何被打破的。奇点，如黑洞中心的奇点，密度变得无限大，经常被说成是物理学 "崩溃"的地方。然而，这并不意味着任何事情都可能发生，物理学家们对哪些定律可能被打破，以及如何打破感兴趣。

现在，来自伦敦帝国学院、科克洛夫特研究所和兰卡斯特大学的一个研究小组提出了一种方法，即奇点可能违反电荷守恒定律。他们的理论发表在《物理学年鉴》上。

共同作者、来自帝国理工学院物理系的马丁·麦考尔教授说。"'物理学在奇点分解'是流行物理学中最著名的声明之一。但通过展示这种情况如何实际发生，我们瞄准了物理学中最珍贵的定律之一：电荷守恒。"电荷守恒定律认为，任何孤立系统的总电荷，包括整个宇宙都永远不会改变。这意味着，如果带负电或正电的粒子进入一个区域，同样数量的分别带电的粒子必须移出。

这一点已经在最小的尺度上得到了证明：当不同的粒子在大型强子对撞机等实验中被创造或消除时，总是有相同数量的负电荷和正电荷粒子被分别产生或销毁。

现在，通过修改经典物理学方程以包括轴子--暗物质的候选者，该团队已经能够表明，暂时的奇点--例如出现后又蒸发的黑洞--在其寿命结束时可以销毁电荷。

轴子是可能解释暗物质的假想粒子--宇宙中 "失踪 "的85%的物质。它们的预测特性可以形成一个场，与物理学家们几个世纪以来所知道的那种场--电磁场--相互作用，电磁场由一套称为麦克斯韦方程的方程式描述。

利用数学的一个分支，即微分几何学，该小组发现了如何创造或破坏电荷，违反了宇宙的电荷守恒。

共同作者、兰开斯特大学物理系的乔纳森-格拉图斯博士说。"你可以想象创造一个'轴子炸弹'，通过结合耦合的轴子和电磁场来保持电荷；然后把它扔进一个蒸发的黑洞。当这个建筑收缩并消失在奇点中时，它就会带走电荷。正是临时奇点和新提出的轴子场类型的结合对其成功至关重要"。

共同作者、来自帝国理工学院物理系的保罗-金斯勒博士说。"这也有哲学意义。虽然人们经常喜欢说物理学'崩溃'，但在这里我们表明，虽然奇异现象可能会发生，但实际发生的事情还是受到奇点周围仍然有效的物理学定律的制约。"

该团队表示，轴子现象只会在极端条件下发生，目前在实验室中无法创建，但未来在强激光领域的进展可能会使该理论在陆地环境中得到测试。

科学家发现第三颗围绕着一颗遥远的恒星运行的凌日系外行星

欧空局拥有一颗在轨的系外行星猎取卫星，名为CHaracterising ExOPlanet Satellite或CHEOPS。科学家们正在研究一对以前已知的围绕一颗遥远的恒星运行的行星，他们意外地看到第三颗系外行星在该恒星上运行。过境时观察到的结果将揭示出关于这颗奇怪的行星的细节，该项目研究人员称其为"没有已知的对应物"。

这一发现是CHEOPS的第一项成果，也是第一次看到一颗轨道周期超过100天的系外行星凌驾于一颗明亮到可以用肉眼看到的恒星之上。这颗明亮的恒星与太阳相似，被称为Nu2 Lupi，距离地球50光年多一点，位于豺狼座中。2019年，智利欧洲南方天文台的HARPS在该系统中发现了三颗被称为B、C和D的系外行星。这些行星的质量介于地球和海王星之间，轨道周期分别为11.6、27.6和107.6天。

在最初的发现之后，美国宇航局用TESS对该行星进行了观测，发现两颗内部行星，即B和C在该恒星系统中运行，使其成为仅有的三颗拥有不止一颗凌日行星的裸眼恒星之一。当行星绕过恒星时，它为天文学家提供了一个研究其大气层、轨道、大小和组成的机会。

凌日行星在经过恒星时，会阻挡恒星微小但可探测的部分光线。发现远离恒星的长轨道的系外行星所面临的挑战是，在过境期间探测到行星的可能性非常小，这就是CHEOPS的发现如此惊喜的原因。

虽然D行星是已知的，但捕捉到它过境该恒星是完全出乎意料的。在凌日期间，CHEOPS发现这颗行星的半径是地球的2.5倍，它围绕恒星的轨道周期略高于107天。来自地面望远镜的数据显示其质量可能是地球的8.8倍。

科学家们计划进行后续观测以了解该系统的更多情况。

天文学家发现迄今为止最小但质量最大的白矮星质量是太阳的1.35倍

天文学家发现了迄今为止已知的最小但质量最大的白矮星：这颗白矮星只有我们的月球那么大，但质量却比太阳还大。这意味着它已经接近了不爆炸的理论极限。

当具有一定质量的恒星达到它们生命的终点时，它们会膨胀成一颗红巨星，然后褪去外层，留下一个密集的核心。由于它们的中心不再发生核聚变，这些恒星的残余物再也无法抵御其重力的压迫，而坍缩成白矮星。这些天体比其他恒星小得多，但质量更大。

而现在，天文学家发现了一颗白矮星，它打破了上述两个领域的记录。这颗恒星被命名为ZTF J1901+1458，直径仅为4300公里，质量是太阳的1.35倍。

为了便于比较，大多数白矮星的质量在0.5到0.7个太阳之间，直径大约为12000公里--大约相当于地球的直径。相反，这颗白矮星的大小更接近月球。

天文学家表示，这颗白矮星很可能是由两颗较小的白矮星合并而来。这不仅体现在它的质量上，还体现在它特别强大的磁场上，几乎比太阳的磁场强10亿倍，以及它超快的旋转速度--它只需要7分钟就能完成一次完整的旋转。

耐人寻味的是，这颗白矮星非常接近1.44个太阳质量的理论极限。如果超过这个质量，它很可能会作为一个Ia型超新星爆炸。但是研究人员认为，也许ZTF J1901+1458有一个更奇怪的命运--它可能只是坍缩成一颗中子星，而中子星通常是由较大的恒星诞生的。

这项研究的主要作者Ilaria Caiazzo说：“这是高度推测的，但是有可能这个白矮星的质量足以进一步坍缩成一颗中子星。它的质量和密度如此之大，以至于在它的核心，电子被原子核中的质子捕获，形成中子。因为来自电子的压力对抗着重力，使恒星保持完整，当有足够多的电子被移除时，核心就会坍塌。”

如果是这样，这可能意味着中子星以这种方式形成是相对有规律的。进一步的研究可能会产生更多的答案。

该研究发表在《自然》杂志上。

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03615-y

NASA宣布将前往月球执行Artemis 1任务的假人的名字

作为将于今年晚些时候前往月球的NASA Artemis 1任务的一部分，一个人体模型终于有了一个名字，叫Commander Moonikin Campos。据悉，这个名字是通过公众投票选出来的，是为了纪念电气工程师Arturo Campos。

Campos曾在阿波罗13号上的一个服务舱氧气罐破裂后帮助阿波罗13号安全返回地球。Campos是约翰逊航天中心（前NASA载人飞船中心）为数不多的墨西哥裔美国雇员之一，当时那里的大多数雇员都是白人。在同事们的记忆中，Campos对自己的传统极为自豪。

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本月早些时候，NASA宣布了为这个男性形状的人体模型寻找恰当名字的挑战赛。据悉，该假人将作为NASA太空发射系统(SLS)火箭和猎户座航天器的无人飞行测试的一部分发射。

猎户座上的指挥官位置自然由Commander Moonikin Campos所有，它将在这个过程中穿上跟Artemis宇航员一样的宇航服。人体模型头枕下和座位后面的传感器将记录下整个旅程的加速度和振动、提供有关这次旅行可能对真人产生影响的数据。

Commander Moonikin Campos这个名字是在一场表彰NASA人员、项目及天体的奖项竞赛中胜出的。其他候选名字还包括Ace（全称Artemis Crew Explorer）、Montgomery（代表的是Julius Montgomery，他是第一位在卡纳维拉尔角空军基地工作的非裔美国人）、Duhart（为了纪念NASA肯尼迪航天中心的首席医疗官Irene Duhart Long）。

NASA在Twitter、Facebook和Instagram上总共获得了30多万张选票。

Campos于2004年去世，他在NASA的数十个项目中发挥了他的电气工程专业知识。他还曾担任Equal Employment OPPOrtunity and Affirmative Action Program代表及雇员的Hispanic Heritage Program的成员。