星聞 | 系外行星旅游宣傳單

/系外行星旅游宣傳單

在尋找完美的假期？想要徹夜狂歡？PSO J318.5?22行星正適合你——這顆沒有恒星的行星擁有永不落幕的夜生活！更偏愛安靜獨處與沐浴陽光？有兩個太陽的開普勒-16b正靜候你的到來——在那里，你的影子永不孤單。

——系外行星旅游宣傳局

最近，Journal of science Communication上發表的一篇新論文介紹了關于“系外行星旅游局”海報活動的案例研究。文章中，作者描述了科學家和藝術家之間高效協作的創作過程，并指出在此類項目中藝術家不僅能服務科學，更能激發研究靈感，幫助科學家厘清思路。

開普勒-16b的傳播海報。

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多虧了技術進步，我們生活在一個擁有非凡天文圖像的時代——比如哈勃望遠鏡就拍攝了很多令人驚嘆的宇宙圖像。但就系外行星科學影像而言，確實沒有太多可看的東西。畢竟，行星環繞遙遠恒星運行的實際情況通常需通過海量數據分析推斷出來：我們常常無法直接觀測行星，只能根據其對恒星或恒星光譜的影響來推測其存在。即便科學家有幸能獲得直接影像，結果往往也令人失望：系外行星的直接影像通常缺乏視覺吸引力，看起來不過是圍繞恒星旋轉的顆粒狀光點。

另外，目前我們觀測到的系外行星大多環境惡劣，絕非宜居之地。如果照本宣科地講述，或許難以引起多數人的興趣。但是，盡管有著諸多困難，藝術家們還是努力將系外行星想象成近在咫尺的度假勝地并創作海報。藝術家還與科學家展開了許多精彩對話，雙方共同構想這些行星的宜居性。

這種雙方互動的創作過程極具啟發性，不僅藝術家們獲益良多，科學家們也獲得了想象力的飛躍：把抽象的科學數據轉化為關于某個特定星球的具體東西。這類實踐能幫助公眾“看到”原本抽象晦澀的科研對象，也能幫助科學家們思考新的探索路線。研究指出，一個好的科學傳播項目離不開參與各方的良好合作。在傳播科學知識的過程中，藝術家、電影制作人、作家、可視化專家等和科研工作者一樣很重要。

來源 / https://phys.org/news/2025-08-pegasi-nasa-exoplanets-tourist-destinations.html_vignette

/如何判斷天體年齡

如何判斷天體的年齡？下次月亮升起時，不妨仔細看看它，想想該如何回答這個問題。

天文學家的答案是：采用一種名為“環形山計數”的技術。顧名思義，這種方法通過統計隕擊坑（環形山）數量來推算天體年齡，其原理在于：月球、水星以及許多衛星都處于非活躍狀態，“死”了極長時間。當彗星或小行星撞擊它們時，撞擊形成的隕擊坑便會永久留存——沒有空氣將其吹散，沒有水流將其沖走，更沒有板塊構造將其埋入地表。

于是，隕擊坑層層堆疊、相互覆蓋。但并非所有死寂天體都一樣——有些在近期仍處于熔融狀態，而這會掩蓋隕擊坑。還有些星球在一段時間內熔融部分與凝固部分并存——某處可能是活躍的火山地帶，另一處則是死寂的固態荒原。掃描這類星球表面時，隕擊坑密集的區域通常比稀疏區域更古老（即熔巖凝固更早）。

月球北極。

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但如果有個星球布滿隕擊坑，要如何知道它具體的年齡呢？這就需要用到放射性同位素計年法。放射性同位素計年法就是通過檢測各類放射性元素的豐度，將其比例與衰變后的元素數量進行比對，然后計算出具體數值。

以月球為例，哥白尼環形山、第谷環形山等的年齡都不到10億年，焦爾達諾·布魯諾環形山甚至只有400萬年的歷史。它們之所以如此年輕，是因為撞擊釋放的巨大能量足以抹去周邊所有痕跡，讓地表重歸原始狀態，開啟全新的地質演化進程。掌握這些絕對數值后，我們就可以校準整個太陽系的隕擊坑計數。比如，觀測水星或木衛四時，即便從未親臨其境，也能通過阿波羅任務留下的地質痕跡推斷其年齡。

來源 / https://phys.org/news/2025-08-moon-dirty.html

/煙塵世界與水世界

根據天文學家的說法，水世界是我們太陽系中最常見的行星類型之一。但最近一項新研究指出，可能存在另一類行星，其密度與水世界相符，卻由截然不同的物質構成——即煙塵。

煙塵行星不等于由黑色粉末構成的星球。在天文學中，“煙塵”一詞并非大眾認知中伴隨火焰產生的黑色顆粒，而是指“難熔有機碳”——這種富含碳、氫、氧、氮的有機化合物通常縮寫為CHON。

事實上，煙塵在太陽系中很常見，據估算其質量約占彗星總質量的40%。鑒于彗星通常被視為窺探太陽系歷史的窗口，煙塵的廣泛分布意味著在行星形成階段這類物質曾極為豐富。

圖為一顆“煙塵星球”及其形成過程的藝術想象圖。

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研究人員推測，可能存在一條類似“雪線”、能對行星主要成分進行分類的“煙塵線”，它相比“雪線”更靠內。論文指出，原行星盤將形成三個截然不同的區域，每個區域都會孕育出獨特類型的行星。內側區域僅能形成類地行星（如地球與火星），因溫度過高導致煙塵無法凝聚，所以這個區域不太可能出現“煙塵”。

跨越“煙塵線”但未達“雪線”的區域，可形成主要由煙塵構成的行星。這類行星酷似土衛六，含水量極低，因溫度仍然較高導致水冰無法存在；擁有甲烷大氣或類似成分，其中最高可含25%的煙塵。而在“雪線”之外，大多數行星將成為“煙塵-水世界”的混合體。相關模型顯示，煙塵世界和更傳統的水世界其實并不容易區分，需要詳細觀測大氣才能確定它們屬于哪一類。最終，要想了解這些行星需要——你猜對了——更多數據。相關研究已發表在arXiv預印本平臺上。

來源 / https://phys.org/news/2025-09-soot-planets-common-worlds.html

/蝴蝶星云NGC 6302

在壯觀的“宇宙蝴蝶”的中心，科學家們發現了類地行星的形成線索。這只“蝴蝶”名為蝴蝶星云NGC 6302，位于距離地球約3400光年的天蝎座中，在其中心有著許多宇宙塵埃。這些由礦物和有機物質構成的微小顆粒里，含有與生命起源相關的關鍵成分。

多數宇宙塵埃具有無定形（即隨機取向）的原子結構，但其中一些會形成美麗的晶體結構，宛若微型寶石。多年來，科學家們一直爭論太空中宇宙塵埃的形成機制。如今借助強大的詹姆斯·韋布空間望遠鏡，我們終于可能獲得更清晰的答案。

蝴蝶星云。

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蝴蝶星云的中央星是銀河系已知行星狀星云中最熱的核心恒星之一，溫度高達22萬開爾文。這顆熾熱的恒星引擎造就了星云絢麗的光芒，但其全部能量可能是由環繞它的致密塵埃氣體帶引導的：環面。韋布的新數據顯示，這個環面是由硅酸鹽晶體（如石英）和形狀不規則的塵埃顆粒組成的。其中一些塵埃顆粒尺寸達百萬分之一米——以宇宙塵埃標準而言，已經相當龐大了——表明它們經歷了漫長的生成過程。

行星狀星云堪稱宇宙中最美麗又最難以捉摸的天體。當質量介于太陽0.8倍至8倍的恒星在生命尾聲失去大部分物質時，便會形成這類星云。行星狀星云僅能持續約兩萬年，可以說是轉瞬即逝。

但與名稱相反，行星狀星云與行星毫無關聯：混亂的命名始于幾百年前，當時天文學家報告說這些星云呈圓形，就像行星一樣。盡管許多行星狀星云并非圓形——蝴蝶星云正是奇幻形態的典型代表——這一名稱依然沿用至今。目前，蝴蝶星云中央星的位置仍然難以捉摸，因為籠罩其間的塵埃使其在光學波段不可見。未來，在更先進的望遠鏡的幫助下，或許我們能揭開更多星云奧秘。相關研究已發表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

來源 / https://phys.org/news/2025-08-cosmic-butterfly-reveals-clues-earth.html_vignette

/宇宙造星工廠大揭秘

大質量恒星形成的“分裂密碼”及“成長之謎”

近期，云南大學、中國科學院上海天文臺和智利大學等國內外合作團隊，揭示了大質量恒星誕生之謎的觀測新證據，相關成果在國際學術期刊《The Astrophysical Journal supplement》發表。

【大質量恒星嬰兒房的“分裂密碼”】

恒星誕生于宇宙中的稠密分子云團塊（如密度大于104 cm-3），簡稱云團。云團內包含大質量恒星（超過8倍太陽質量）誕生的致密云核種子（如密度高于106 cm-3）。但目前科研人員仍未徹底弄清楚的是，大質量云團如何分裂成一個個能誕生恒星的云核種子？

為了破解該謎題，研究團隊動用了目前世界上最強大的毫米干涉陣望遠鏡ALMA，旨在分析衡量云團碎裂的一個關鍵特征——云核間距。利用由66臺天線組成的“宇宙千里眼”陣列ALMA，團隊在1.3毫米波長處對139個紅外亮的大質量原恒星云團進行了高清掃描，辨析出了近1600個致密云核。具有顯著統計意義的結果表明，相鄰云核的平均間距比熱金斯碎裂理論預測值小近5倍。也就是，云團內的云核分布非常緊湊，說明云團碎裂成云核過程的驅動機制由引力主導。這一觀測新結果幫助研究團隊強有力地闡明了大質量恒星形成的碎裂機制——熱金斯碎裂。此外，研究人員認為緊湊的云核分布關聯兩種最可能的物理過程：一種是類似于俄羅斯套娃，云團存在多層級的碎裂過程；或者是由于云團的動力學演化，使得新形成云核隨時間推移變得愈發擁擠。兩種可能性的進一步觀測驗證，可為現有恒星形成理論模型提供關鍵的約束條件。

圖左為大質量原恒星云團示例，圖右為云團的ALMA高分辨觀測圖像，加號標注了致密云核位置，相鄰云核的間距由綠色線段表示。

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【大質量恒星形成種子的尋覓

——"成長路徑"的關鍵抉擇】

研究的另一亮點是尋覓大質量恒星形成種子——大質量無星云核。它們質量大（至少超過16倍太陽質量）、密度極高（>106 cm-3）且尚未開始任何恒星形成活動。這類云核是大質量恒星形成路徑抉擇的關鍵判據。例如，主流的“湍動云核吸積”模型認為，大質量恒星誕生于預先存在且孤立的無星云核，在引力坍縮后通過快速吸積周圍物質形成大質量星體；然而，另一個廣為討論的“競爭吸積”模型則建議，大質量恒星起源于一簇小質量云核，它們之間通過激烈競爭搶奪氣體物質而成長為“大個子”。在近1600個探測的云核中，研究人員只發現了兩個大質量無星云核候選體（約17—21倍太陽質量，半徑約5000天文單位），它們的密度分布呈致密特征、其內部只探測到少量分子譜線發射且不存在如外向流等已知的恒星形成活動跡象。大質量恒星種子云核數量的稀少表明，多數大質量恒星是由一簇小質量云核通過激烈競爭、不斷吸積物質而成長起來的，這為“競爭吸積”模型提供了強有力的觀測新證據。

來源 / http://shao.cas.cn/2020Ver/xwdt/kyjz/202509/t20250910_7964875.html

本文轉載自《中國國家天文》微信公眾號

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