□ 供稿/赵冬瑶

1. 露西号成功飞掠第一颗小行星

2023年11月1日，美国航天局确认露西号小行星探测器成功飞掠了一颗名为Dinkinesh的小行星。这是露西号访问的目标小行星中的第一颗，也标志着在它既定的12年小行星探索之旅中，所达到的第一个里程碑。

露西号小行星探测器发射于2021年，是美国航天局探索太阳系任务中的一个。它的主要目标是探测木星-特洛伊族小行星，最初的目标包含7颗木星-特洛伊族小行星及卫星，而目前探测目标已经达到11颗，包含了距离地球更近的位于小行星带的小行星。露西号是第一个探索特洛伊族小行星的太空任务，并希望由此能揭开更多的太阳系早期秘密。木星-特洛伊族小行星是被木星的潮汐引力所束缚的小行星，与木星共轨，一起绕太阳运动。天文学家对这些特洛伊族小行星非常感兴趣，因为它们被认为是太阳系早期的遗迹，就像拼装行星模型的盒子里多余的积木零件一样。

此次飞掠的小行星Dinkinesh，位于火星和木星之间的小行星带，距离地球4.8亿千米，是一颗相对较小的太空岩石。飞掠Dinkinesh的主要目的是对露西号的跟踪系统进行测试，该跟踪系统将允许露西号在高速飞掠期间自动跟踪小行星。当露西号飞掠Dinkinesh时，其速度达到16000千米/小时，并在距离小行星约430千米处对其进行了拍摄，结果给天文学家们带来了巨大的惊喜。

首先，露西号在快速飞行中拍摄到了非常清晰的图片，这表明它的跟踪系统正在按照预期工作，且搭载的相机处于良好工作状态。露西号上最好的相机简称为L'LORRI（Lucy Long Range Reconnaissance Imager），是全色相机，意味着它可以捕获整个可见光谱的光线。此外L'LORRI可以在距离小行星1000千米外拍下其表面陨石坑的清晰图像；这就像站在操场的一端，还能清楚地看到另一端的苍蝇。

其次，露西号的飞掠首次揭示出，Dinkinesh实际是一个拥有2个岩石体的系统。在露西号与Dinkinesh相遇之前的几周，天文学家就开始怀疑Dinkinesh是否可能是一个双天体系统，因为探测器观测到了Dinkinesh的亮度随时间存在变化。而11月1日的飞掠所拍摄的照片消除了所有疑虑。天文学家发现，Dinkinesh是一个紧密的二元系统，其中较大的主岩石体最宽处约为790米，而一个约为220米宽的较小岩石体作为卫星在围绕它运动。天文学家对这个新发现非常兴奋，将对Dinkinesh继续深入研究。

接下来，露西号将返回地球附近寻求“重力辅助”，借助地球引力将其弹向下一个位于小行星带的目标：52246 Donaldjohanson。之后，露西号将开始前往木星-特洛伊族小行星的旅程，它的第一个特洛伊族小行星目标是Eurybates和其卫星Queta（预计在2027年8月），然后是 Polymele和其未命名卫星（2027年9月）、Leucus（2028年4月）、Orus（2028年11月），最后是Patroclus和其卫星Menoetius（2033年3月）。让我们期待探测器有更多的精彩发现。

2. 月球比之前认为的更为古老

按照当前的理论，40多亿年前，当太阳系还很年轻、地球还在成长时，一个火星大小的巨大天体撞向了地球，从地球上脱落下来的最大的一块形成了月球。但是，这个过程具体发生的时间仍然是个谜。月球上的晶体是在巨大的撞击后形成的，是撞击后形成的已知最古老的固体，因此这些晶体的年龄可以作为月球年代学的锚点，帮助确定月球的最小年龄。

发表于2023年10月23日的《地球化学观点快报》杂志上的一项新研究表明，研究人员通过分析阿波罗计划从月球带回的晶体样本，确定了月球形成的最晚时间，并将月球的最小年龄推后了4000万年，月球年龄至少达到44.6亿年。

研究中使用的月壤样本，是阿波罗17号的宇航员在1972年最后一次载人登月任务中带回的。这些月壤中含有微小晶体，标志着月球形成的时间点。当天体撞击地球并形成月球时，撞击产生的能量会熔化岩石，并最终形成月球表面。当月球表面仍然因为高温而处于熔融状态时，晶体无法形成和存在，它们会被熔化，其化学特征也会被抹去。因此，月球表面的任何晶体一定是在月球表面冷却后形成的，从而确定晶体的年龄将揭示月球可能的最小年龄。

为此，该研究首次使用了称为原子探针层析摄像的分析方法。研究人员首先使用聚焦离子束显微镜将一块晶体样本削出了非常锋利的尖端，再使用紫外激光从晶体尖端的表面蒸发原子。之后，让原子穿过质谱仪，原子移动的速度揭示了它们有多重，进而研究人员可以了解它们是什么元素。此外，当原子核中的质子和中子是不稳定构型时，它会发生衰变，释放出一些质子和中子，并转变成不同的元素。例如，铀会衰变成铅，科学家们已经明确知道了这个衰变过程所需要的时间。因此，通过测量样品中铀原子和铅原子的比例，研究人员可以确定晶体的年龄。

研究人员测量的比例表明，晶体样本的年龄约为44.6亿年，这使月球的最小年龄推后了4000万年，月球比之前认为的更古老。了解月球形成的时间非常重要，因为月球是我们行星系统的重要伙伴，它稳定了地球的自转轴，是现在我们一天有24小时的原因，也是地球有潮汐的主要原因。如果没有月球，地球上的生命也将会非常不同。此项研究为了解月球提供了更多线索。

3. 最强烈火星地震的成因已探明

最新的研究表明，火星上有史以来最强烈的地震事件不是由小行星撞击所引起的，而是由火星地壳内的强大应力释放所引发的。这表明，这颗红色星球的地震活动，可能比之前认为的更加活跃。研究结果发表于2023年10月17日的《地球物理研究通讯》上。

2022年5月4日，现已退役的美国航天局洞察号火星探测器记录了火星的一场4.7级的地震，此地震事件被命名为S1222a，它比洞察号在2021年记录的4.2级地震强五倍。此外，大多数火星地震的时长不超过一小时；与它们不同的是，此次发生于2022年火星夏季的地震，持续了创纪录的六个小时。这些都使S1222a打破了火星上的记录，成为截止到目前所观测到强度最大、持续时间最长的火星地震。

自2018年11月登陆火星的埃律西昂平原后，洞察号探测到了超过1300次火星地震，其中至少8次可追溯为小行星撞击。由于探测到的S1222a的信号与小行星撞击所引起的地震信号相似，由英国牛津大学科学家领导的研究团队一开始认为，S1222a也可能是由撞击引起的。为了证实这个假设，根据地震强度和时长进行估计，研究团队希望能在火星上寻找到一个新的陨石坑，宽度可能达到300米。

虽然火星比地球小，但它的地表面积也达到了1.44亿平方千米。研究团队开展了前所未有的国际合作来进行寻找。来自中国、印度、欧洲和阿拉伯联合酋长国的科学家小组应邀检查了各自绕火星运行的轨道飞行器的数据，以搜寻新的陨石坑或任何其他撞击迹象（如地震后数小时内出现的尘埃云）。这被认为是火星轨道上的所有任务首次在一个项目上进行合作。需要特别指出的是，中国在此次合作中提供了天问一号彩色成像仪的数据。经过几个月的搜寻和探索，科学家们并没有发现任何新的陨石坑或撞击迹象，研究团队认为，S1222a由小行星撞击所导致的可能性很小。

地球上发生的地震通常是由板块构造所造成的。地球的板块是巨大的、不规则形状的岩石，边界深埋在海洋之下，它们会响应地幔中的力而移动，导致地震。然而，火星表面并不像地球表面那样破碎，并且火星太小和太冷，科学家认为这颗红色星球上不会发生板块构造，因此S1222a很可能是由火星地壳内的应力释放所引起。这些应力的产生，是其数十亿年演化的结果，其过程包括类似于火星的不同部分以不同的速度冷却和收缩。不过科学家仍然不是完全理解，为什么火星上的某些地区比其他地区拥有更高的应力，但此次的结果有助于科学家的进一步研究。将来有一天，这些工作可能会为我们了解火星表面存在哪些安全的、或是相对危险的居住区域，提供更多的帮助。

4. 逃离银河系的大质量恒星

当天文学家对银河系中的恒星进行观测时，他们测量的内容之一，就是恒星的速度分布。恒星的总体速度分布反映了银河系的旋转，而当一颗恒星与银河系的旋转不协调时，它就会引起天文学家的注意。天文学家发现一些恒星会被高速弹射到星系际空间，逃离银河系，在不确定的旅程中度过一生，它们被称为速逃星。近期，一个西班牙天文学家团队仔细研究了这类恒星的大样本，为探索它们的弹出机制提供了更多线索。

速逃星一直在不断被发现。据估计，有1000万颗速逃星正在逃离银河系；不过目前，没有天文学家知道它们的确切数字。此外，天文学家也尚未完全理解它们被弹射的机制。该项目旨在通过研究大质量速逃星，来探究其相关的特征。

研究人员首先聚焦在了大质量恒星的两个星表，一个为GOSC（the Galactic O-Star Catalog），另一个为BeSS（Be Star Spectra），分别记录了O型和Be型恒星的信息。这两类恒星是银河系中质量大、温度高、年轻的恒星，且寿命很短。它们还和超新星爆发有紧密关联。这些都是研究人员将它们作为目标的原因。此外，研究人员还利用了来自盖亚天文卫星（简称Gaia）的有关这些恒星的测量数据。Gaia的主要目标是利用天体测量学对银河系中的十亿颗恒星的位置、距离和运动进行准确测量，为天文学家研究银河系中的恒星提供前所未有的高质量数据。

通过交叉对比星表和Gaia DR3的数据，研究人员确定了417颗O型恒星和1335颗Be型恒星作为研究样本，并且选出了其中正在逃离银河系的速逃星。结果表明，有106颗O型恒星为速逃星，占O型样本的25.4%。Be型样本中有69颗速逃星，占5.2%。此外，研究人员发现，O型速逃星比Be型速逃星总体上运动得更快。

为什么速逃星在大质量恒星中的比例如此之高？关于它们被弹出的机制，基于O型和Be型恒星通常诞生于恒星密度很高的区域且偏向处于双星系统，有两种理论试图对此进行解释。一种是双星系统中超新星图景（BSS），另一种是动态抛射图景（DES）。BSS认为，双星系统中，其中一颗恒星会爆炸成为超新星，而在条件合适的情况下，另一颗恒星就会在恰当的方向上获得足够多的能量，以此摆脱双星系统的束缚，并且还可以逃脱银河系的引力束缚，最终进入星系际空间。相反，DES认为没有剧烈的超新星爆发。DES认为速逃星的前身处于恒星非常密集的区域，恒星之间会产生强烈的引力相互作用。当双星系统和单颗恒星相遇时，或当不同的双星系统相遇时，就会导致速逃星的出现。此外，相比BBS，DES产生的速逃星质量更大、速度更快。综合所见，该项目的研究人员认为他们的结果更加支持DES所述机制。该研究已经被《天文学和天体物理学》杂志接收。

5. 快速射电暴帮助寻找宇宙中的缺失质量

80亿年前，一小群遥远的星系发生了碰撞，从其中爆发出了令人难以置信的强烈的射电脉冲。这个脉冲穿过宇宙，最终于去年6月10日抵达地球。尽管持续时间不到千分之一秒，澳大利亚平方千米阵探路者（ASKAP）还是成功接收到了该信号，并命名为FRB 20220610A。这种宇宙中的强烈射电脉冲于2007年首次被发现，被天文学家称为快速射电暴（FRB），通常只持续几毫秒。FRB 20220610A是目前为止探测到的最遥远的FRB，这不但可以帮助天文学家更多的了解FRB本身的秘密，还可以帮助他们解开宇宙中质量缺失的谜团。

ASKAP接收到的来自FRB 20220610A的脉冲非常强大。在短短几毫秒内，其能量相当于太阳30年释放的总能量。天文学家估计，每天可能有数十万个FRB在宇宙中爆发，而到目前为止，只有大约1000例FRB被人类探测到。若要深入研究FRB，准确将它们定位、并确定它们的宿主天体就至关重要。而目前只有50例FRB被确定了到底来自哪里。此次探测到FRB 20220610A的ASKAP是一个由36个射电望远镜组成的阵列，信号接收面积相当于4000平方米，可以很精确地确定FRB 20220610A在天空中的位置。之后，研究团队使用欧南台的甚大望远镜对FRB 20220610A的宿主天体进行了搜索，发现FRB 20220610A位于一个不规则星系中，此星系正在经历着与附近1-2个星系的并合。更令研究团队惊讶的是，这群星系非常遥远，处于红移1左右。这也令FRB 20220610A成为目前探测到的最遥远的FRB。

天文学家认为FRB的一个可能来源是磁星，这是一种磁场极其强大的中子星。FRB 20220610A宿主星系得到确定，提供了一种图景：星系合并产生了极端环境，导致了磁星的产生，从而爆发了FRB。此外，FRB 20220610A除了帮助揭开FRB的来源，还能帮助天文学家为宇宙“称重”，以解开另一个令人困惑的问题。

目前认为宇宙中只有4.6%是由重子物质组成，其余则是鲜为人知的暗物质和暗能量。然而天文学家也没有完全找到所有的重子物质。当他们计算宇宙中的所有恒星和星系时，发现它们只占了全部重子物质的不到一半，有一半以上的重子物质“缺失”了。天文学家认为，这些缺失的物质可能弥散在连接星系的宇宙网中，但它们分布的非常稀疏，相当于地球上一个正常大小的办公室里存在的原子不超过2个，这导致了即便是目前最先进的望远镜也无法直接观测到它们。

自2020年开始，天文学家将目光放在了FRB上，认为即使在几乎完全的真空中，FRB也能够“感知”到分布在宇宙网的重子物质，即FRB的频率在穿过物质时会稍微被减慢，这可以让天文学家推导出宇宙网中有多少物质，从而计算出重子物质的总质量。此外，越遥远的FRB会揭示越多的弥散物质。研究人员的确从FRB 20220610A的信号中发现了一些“额外物质”。但是为了准确测量重子物质，天文学家认为可能还需要观测数百个遥远的FRB。未来平方千米射电望远镜阵（SKA）的建成，将探测到更多更遥远的FRB，帮助解开这个谜题。此次的研究结果于2023年10月19日发表在《科学》杂志上。

6. 发现最遥远的超大质量黑洞

近期，天文学家发现了迄今为止最遥远的经X射线认证的超大质量黑洞，它在宇宙大爆炸后仅4.7亿年就形成了。该黑洞正处于快速成长的阶段，这在此前对年轻宇宙的观测中较为少见，对于解释宇宙中第一代超大质量黑洞的形成非常重要。研究结果发表于2023年11月6日的《自然天文学》杂志。

由美国哈佛史密松天体物理中心的天文学家领导的研究团队，首先利用韦布空间望远镜发现了这个遥远黑洞所在的宿主星系。在距离地球35亿光年的星系团Abell 2744的方向，通过引力透镜，研究人员接收到了被引力放大四倍的来自一个早期星系的光线，该星系被命名为UHZ1。光谱数据表明，UHZ1比Abell 2744要远得多，距离地球132亿光年，当时宇宙年龄仅为当前年龄的3%。UHZ1的恒星质量大约是太阳质量的1.4亿倍。

随后，研究团队利用钱德拉X射线天文台对UHZ1进行了为期两周多的观测，探测到了来自这个星系中心区域的强烈的X射线辐射。这是一个不断增长的超大质量黑洞的标志，因为周围气体被超大质量黑洞吸积时会加速并辐射出大量X射线。通过分析观测到的X射线辐射的亮度和强度，研究人员惊讶地发现该黑洞的质量可以达到数千万到数亿个太阳质量的量级，是其宿主星系恒星质量的10-100%。对比来说，中心超大质量黑洞在银河系和其他近邻星系中所占的质量比例仅为约0.1%。看起来该超大质量黑洞在宇宙的早期就已经和它的宿主星系一起就位了，这对于理解超大质量黑洞如何在宇宙大爆炸后不久达到巨大质量非常关键。

目前有两种理论试图解释超大质量黑洞的形成。一是它们是由恒星爆炸产生的10-100倍太阳质量的恒星级黑洞快速并合而形成。二是它们直接由10000-100000倍太阳质量的气体云塌缩而形成。UHZ1中心黑洞的证实表明它诞生时质量已经很大，这为由巨大气体云塌缩而形成超大质量黑洞的机制，提供了强有力的证据支持。黑洞一旦形成，其成长速度就会受到物理规则的限制。而诞生时就具有更大质量的黑洞就拥有先机，在有限的时间内可以更快地形成超大质量黑洞。

（责任编辑　卢瑜） pyNfXqA0RCWN6UJjgQZ6dWvTPZfBSJhwHGyYJemmrrZd2lMdLnH3WT/vOLWi8Lu5