□ 供稿/赵冬瑶

1. 太阳磁场可能产生于太阳表面浅层

太阳表面存在着太阳黑子和耀斑，天文学家认为这些都是由太阳磁场的驱动而形成的。太阳磁场则被认为是通过“发电机”过程所产生的，并且这个过程一直被认为可能来源于太阳的内部深处。近期，一个国际天文学家团队开展了一项新研究，发现太阳磁场可能是在一个更浅的区域形成，这挑战了关于太阳磁场产生于太阳内部的长期假设。研究结果发表在2024年5月22日的《自然》杂志上。

发电机理论认为，当大量等离子体穿过其他等离子体时，剪切运动会将动能转化为磁能，从而产生磁场。太阳是一个炙热的等离子球。它拥有一个非常活跃的区域，等离子体层和羽状物在这里翻腾和流动，被称为“对流区”。对流区从太阳表面向下延伸约20万千米，约占太阳半径的前三分之一。天文学家一直认为，产生太阳磁场的发电机过程，是由对流区最底部的等离子体运动所引起的。此前的研究曾使用大型三维模拟，试图模拟等离子体在太阳内部的流动而重现太阳磁场，但得到的结果与实际的观测数据都相去甚远。太阳磁场究竟是怎么产生的，天文学家仍不能给出确切答案。

为了确定太阳磁场的来源，此项目的研究团队并没有模拟太阳整个内部的等离子体的复杂流动，而是将注意力集中在了太阳表面浅层。研究团队在一个高精度的数值模拟框架内开发了新的算法，模拟了太阳表面浅层等离子体流的平均结构，并推断了其中存在的扰动变化所带来的结果。研究人员好奇，这些扰动变化叠加到平均层结构之上后，是否足以解释太阳发电机的起源、形成太阳磁场？结果表明，仅在距太阳表面5-10%的半径范围内的浅层中，等离子体流的扰动变化随时间的积累，就足以在此区域内产生磁场，并且磁场与真实太阳黑子的位置相符合，即产生于太阳赤道附近而不是两极附近。模拟还发现，太阳内部更深层的等离子体流的变化会产生与观测不符的太阳磁场，这些磁场集中在两极附近，而不是赤道附近。

对于这个产生于太阳表面浅层的磁场，研究团队目前正在继续模拟它是否可以产生单个太阳黑子以及太阳黑子完整的11年周期。如果太阳磁场确实来自浅层，天文学家可能可以更好地预测太阳耀斑和磁暴。

2. 金星近期存在火山活动

2024年5月27日发表在《自然 天文学》杂志上的一项最新研究，提供了直接观测证据表明，金星的火山活动目前处于活跃状态，也支持了之前金星存在火山活动的间接证据。

金星被称为地球的孪生姐妹，它和地球大小几乎相同，仅略小。数十亿年前，金星的表面和大气层可能与今天的地球非常相似，并且也被大量的液态水所覆盖。但持续的太阳辐射和不断的火山活动，使金星的温度升高到足以蒸发掉其上的所有水。金星表面也因火山活动而发生了重大变化，一些特征表明，这里的火山活动一直持续到250万年以前。现如今的金星似乎呈现出干燥、炎热、死寂的状态。天文学家想知道为什么金星变成了地狱般的景象，而金星的火山活动可以提供线索。

研究金星火山活动的困难在于，它浓密的大气层掩盖了表面发生的大部分地质活动。1989年麦哲伦号金星探测器发射升空，于1990到达其运行轨道，最近时距金星表面297千米。它利用综合孔径雷达，即向金星发射无线电波，绘制了其表面70%的地图；电波穿过金星厚厚的大气层，再被金星表面反弹回探测器。这些反射信号被称为反向散射，携带了金星岩石表面的信息。

此次研究中，来自意大利的研究团队将麦哲伦号于1990年9月至1991年5月（地球时间）的雷达扫描结果，与1992年1月至9月的扫描结果进行了比较。这两次扫描的平均分辨率均为150米，并且卫星都是从左侧视角扫描。研究人员注意到了两个区域。一个区域为西夫山西侧，它是一座位于金星北纬22°的盾状火山；另一个区域为尼俄伯平原西部，位于金星北纬21°，平坦的平原上存在许多盾状火山。

研究人员对比数据发现，这两个区域在两次扫描中的反向散射都存在差异，信号强度在后一次的扫描中都有所增加。在分析了许多其他可能性后，研究团队认为最佳的解释是，金星表面的散射特性（例如地表的粗糙度和成分）从第一次扫描到第二次扫描时发生了变化，金星表面形成了新的岩石。研究人员认为，在麦哲伦号任务期，为期大约16个月的间隔内，金星发生了火山活动，产生了新熔岩流。

研究人员估计西夫山喷发出了30平方千米的熔岩，这足以填满3.6万个奥运会级别的游泳池。尼俄伯平原喷发出的熔岩则足以填满5.4万个奥运会级别的游泳池。假设熔岩厚度范围为3-20米，西夫山熔岩的最大流速为25立方千米/地球年，尼俄伯平原熔岩的最大流速为38立方千米/地球年。这意味着金星上的火山活动与地球上的火山活动量级相当，金星的火山活动可能比之前认为的更加活跃。也许当你在阅读本文的时候，金星表面的火山也正处于喷发之中呢。

3. 发现幸存大气的热海王星

近期，结合凌星系外行星巡天卫星和凯克望远镜的观测数据，一个由美国天文学家领导的研究团队，发现了一颗近距离围绕着红巨星运行的奇怪行星。尽管这颗行星受到了主星辐射的无情轰击，但它仍然克服了一切困难，保留住了大气层。天文学家对此感到十分惊讶。相关研究结果发表于2024年6月5日的《天文学报》。

这颗行星被命名为TIC365102760 b，距离地球约1800光年，属于一颗热海王星。热海王星比较罕见，它们的半径小于木星，但大于地球，通常是地球半径的3-8倍。此外，与太阳系的冰质巨行星不同，热海王星位于距离主星相对较近的地方，轨道周期一般少于10天。天文学家认为它们比较容易受到主星的强烈辐射，因而大气层被剥离，往往只留下裸露的岩石行星核。TIC365102760 b距主星约为900万千米，是水星与太阳距离的1/6，是日地距离的0.06倍，轨道周期为4.2个地球日。TIC365102760 b的大小约为地球的6.2倍，质量约为地球的20倍，这暗示着它拥有着一个气体包层。研究人员模拟得出TIC365102760 b的气体包层占其总质量的20%-30%，其气体—行星核的质量，要远大于海王星质量行星的标准数值。TIC365102760 b被研究人员昵称为“凤凰”，因为它在其主星的热焰中，仍然保持有大气层。

作为围绕红巨星运行的一颗行星，TIC365102760b的大小和质量，都是迄今为止发现的最小之一，并且还出人意料的拥有大气层。它可以为理解晚期恒星附近小质量行星如何演化提供重要线索。研究人员提出一种可能的演化过程：即使TIC365102760 b在主星处于主序时经历了大气质量的丢失，但在主星进入后主序阶段后，行星经历了再膨胀，使其保持了目前较高的大气质量比例。TIC365102760 b的观测结果表明，该行星正在经历与主序星周围的热海王星不同的大气现象。虽然TIC365102760 b目前看起来是一颗令人难以置信的拥有大气层的幸存者，但这颗行星不会永远地存活下去。研究团队预测，它将在大约1亿年后，螺旋式地投入其主星的怀抱。

天文学家目前仍然不清楚行星系统在主星生命晚期是如何演化的。TIC365102760 b的发现，暗示行星大气层可能不会完全按照之前天文学家认为的那样发展。这也可能帮助天文学家更好地预测在太阳走向命运终点之前地球大气层会发生什么。

4. 发现自旋最慢的射电中子星

近期，一个由澳大利亚天文学家领导的团队，发现了迄今为止观测到的自旋最慢的射电中子星，它需要近一个小时才能完成一次完整的旋转，并挑战了目前的中子星理论。相关研究结果发表于2024年6月5日的《自然 天文学》杂志上。

这个特别的天体被命名为ASKAP J1935+2148，是由澳大利亚平方千米阵探路者（ASKAP）所发现的。它距离地球约1.6万光年，自旋周期53.8分钟，属于长周期射电暂现源。长周期射电暂现源是天文学家新发现的一类极端天体物理事件，此前只发现过另外两个此类事件。此类天体会发射高度极化的相干脉冲，自旋周期为分钟到小时量级。ASKAP J1935+2148的自旋周期是目前其中最长的。尽管天文学家试图用磁白矮星或磁星来解释这些天体，但尚未达成共识。

研究团队利用ASKAP和位于南非的MeerKAT射电望远镜，对ASKAP J1935+2148进行了几个月的进一步观测。他们发现在一个周期内，ASKAP J1935+2148显示出了3种截然不同的辐射状态：1、具有高度线性极化的明亮脉冲状态，持续时间为10-50秒；2、具有高度圆极化的暗弱脉冲状态，比明亮状态暗了约26倍，持续时间约为370毫秒；3、宁静或熄灭状态，没有脉冲。

这些不同的状态以及它们之间的切换，可能是由于复杂磁场、或天体本身等离子体流与周围空间的强磁场相互作用而产生的。通过观测数据对半径的限制，研究团队排除了孤立磁白矮星的可能性。而ASKAP 1935+2148的辐射状态及变化，让研究人员联想到拥有类似模式的中子星。然而，基于天文学家目前对中子星的理解，ASKAP J1935+2148不应该有这么长的周期。

中子星是大质量恒星（8-10倍太阳质量）耗尽内部燃料后塌缩爆炸的残骸。它们一般为太阳质量的1-2倍，直径只有20千米左右。此外，就像滑冰运动员能通过收缩手臂以增加旋转速度一样，由于角动量守恒，大质量恒星核心的快速塌缩，意味着中子星通常会有一个非常快的旋转。此外，中子星还拥有已知宇宙中最强的磁场，它们可以从两极发出高度准直的射电脉冲，成为脉冲星。随着中子星的旋转，脉冲扫过地球，就可以被观测到。在迄今为止发现的约3000颗脉冲星中，有些快的每秒可以旋转700圈。即使是最悠闲的脉冲星，也可以在一秒左右完成一次自旋。然而，随着中子星的老化，它们的旋转速度会减慢，不能再为射电脉冲提供动力。这就是ASKAP J1935+2148如此难以解释的原因。如果它是中子星，它缓慢的自旋表明它已经老去，但不知何故，它仍在发出强烈的射电脉冲。

ASKAP J1935+2148很可能是一颗非常不寻常的中子星，它会促使天文学家重新考虑几十年来对中子星这类的致密天体的理解。

5. 首次利用吸积盘摆动测量黑洞自旋

近日，由美国麻省理工学院的科学家领导的国际团队找到了一种新方法，创新性地利用超大质量黑洞吞噬恒星的过程，测量了黑洞的自旋。研究结果发表在2024年5月22日的《自然》杂志上。

自旋是黑洞的基本性质之一，它由黑洞的演化历史所决定，包含了黑洞重要的演化信息。因此，了解黑洞自旋，可以反过来探究黑洞的演化过程。那么如何测量黑洞自旋呢？对于超大质量黑洞，它们旋转时会拖拽周围的时空结构，如果能测量被拖拽的时空，就可以反推超大质量黑洞的自旋。

科学家们近年来认为，利用潮汐瓦解事件（TDE）可以帮助探测超大质量黑洞的拖拽效应。TDE描述了这样一个场景：当一颗恒星过于靠近超大质量黑洞时，恒星内部会产生巨大的引潮力挤压拉伸它，最终使其被撕裂。恒星的部分物质会被抛射出去，而剩下的物质则被吸积在黑洞周围，形成吸积盘。盘上的气体和尘埃会因为摩擦力而被加热，发出明亮的光芒，从而被天文仪器探测到。研究人员认为，由于恒星可能从任何方向靠近超大质量黑洞而被潮汐瓦解，产生的吸积盘可能不会与黑洞的自旋方向一致，而是存在相对的倾斜。但是，由于超大质量黑洞的拖拽效应，吸积盘会随着黑洞的自旋而摆动，逐渐被拉动到与黑洞自旋方向一致。最终，随着吸积盘稳定在黑洞的自旋中，摆动就会消失。研究团队预测，TDE产生的吸积盘的摆动是可观测测量的性质特征，从而可以推导出超大质量黑洞的自旋。

为了得到正确可靠的观测数据，研究团队需要监测TDE的发生，并在之后马上进行高频率的观测。这是因为吸积盘的摆动应该只在TDE的早期出现，再晚一点，盘就不会再摆动了。2020年2月，AT2020ocn这个TDE的发现为研究带来机会。光学数据显示，AT2020ocn似乎是一个TDE的最初时刻。研究团队继而马上利用国际空间站上的X射线望远镜——中子星内部组成探测器，对它进行了连续200多天的持续监测。他们发现，AT2020ocn的X射线辐射似乎每15天达到一次峰值，持续几个周期后，辐射最终逐渐消失。研究人员将峰值解释为TDE吸积盘的摆动正好面向望远镜，X射线辐射被直接接收到，然后摆动方向离开望远镜，但仍然在发射X射线辐射。研究人员将这种摆动模式带入理论中，并根据对黑洞和恒星质量的估计，最终估算出了黑洞的自旋速度：不到光速的25%。就黑洞而言，这是相对较慢的自旋，没有科学家们预期的快，有点令人惊讶。

这是首次利用TDE吸积盘的摆动来确定超大质量黑洞的自旋速度。研究团队计划估算更多超大质量黑洞的自旋，以了解它们的分布，从而更深入地理解超大质量黑洞的演化。

6. “旅行者一号”全面恢复通信

天文学家最近迎来了一个好消息，美国国家航空航天局的“旅行者一号”在2023年11月出现技术问题后，目前已经全面恢复了正常的运行传输，所搭载的全部四台科学仪器都再次向地球发送回了可用的科学数据。

“旅行者一号”是美国国家航空航天局研发的一台太空探测器，于1977年9月发射升空。它最初的主要任务是飞掠木星、土星及土星最大的卫星，并对它们进行探测。它于1979年飞掠木星，于1980年飞掠土星，首次为人类提供了木星、土星及其卫星的详细照片。主任务于1980年底结束后，“旅行者一号”继续前进，任务目标变为探测外太阳系和太阳日球层以外的星际空间。2012年8月25日，“旅行者一号”成为第一个穿越太阳日球层顶，并正式进入恒星际空间的太空探测器。截至目前，“旅行者一号”正处于距离地球约163AU的位置，是距离地球最远的人造物体。“旅行者一号”虽然目前仍然有足够的电力能够与地球保持联络，但是预计到2036年，提供信号传输的电力将消耗殆尽。此后，“旅行者一号”仍将继续在星际空间中行进，但无法再向地球发回数据。

“旅行者一号”的数据传输问题始于2023年11月，当时它失去了与我们“对话”的能力。具体来说，它开始向地球发送无法理解的数据，而不是正常的二进制代码0和1。“旅行者一号”的团队经过努力后发现，问题来自飞行数据子系统，它用于“打包”要发送到地球的数据。进一步的检查发现了导致问题的确切芯片。团队成员的解决方法是，将命令代码重新定位到飞行数据子系统中，并写入到功能完好芯片的新位置上。2024年4月20日，“旅行者一号”终于再次发回了可理解的数据，但当时只有搭载的四台科学仪器中的两个恢复了运行传输；2个月后的现在，剩下的两台仪器也恢复了功能。至此，“旅行者一号”全面恢复了与地球的有效通信，继续向地球发回可用的科学数据。

“旅行者一号”的团队还将继续调节这台太空探测器，使其恢复最佳状态。比如，“旅行者一号”上的三台计算机的计时软件将被重新同步，以便它们能够在正确的时间执行命令；数字磁带录音机也将被维护，该录音机记录了每年两次发送到地球的等离子波仪器的部分数据。希望“旅行者一号”在未来能够保持良好的状态。

（责任编辑 卢瑜） iCauLWP7oQRQehKYW8tc9lGkCwmjpjIZZsUEoA4yTv2GdRI7hCqGawTastUfDbom