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向靈神星，出發！
近日，美國航天局的靈神星探測器乘坐SpaceX「獵鷹重型」運載火箭發射升空，預計到2029年抵達同名小行星靈神星。
靈神星（在希臘語中意為「靈魂」）於1852年被發現，它以古希臘公主普賽克的名字命名。靈神星圍繞太陽運行，位於火星和木星之間，與太陽的距離大約是地球的三倍。它是一顆巨大的M型小行星（M代表「富含金屬」），直徑超過230千米。不過，天文學家必須小心使用「金屬」這個詞——在恆星物理學中，「金屬丰度」指的是所有比氦重的東西。而在這種情況下，我們談論的是鐵、鈷等金屬。
如果把太陽縮小到NBA比賽用球的大小，那麼靈神星的直徑大約相當於三張紙的厚度（0.3毫米），距離太陽161米。要對這麼小的物體執行任務並不簡單。為了完成這次非凡的航行，靈神星探測器一旦發射升空，就會使用太陽能電力推進。它的推進方式與化學火箭不同，產生的推力非常小，可以連續運行數月甚至數年。
「獵鷹重型」運載火箭搭載靈神星探測器。
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那麼，是什麼讓這顆特殊的小行星變得有趣呢？這要從吸積說起。行星在「原行星盤」中誕生的過程叫做吸積。這是一個持續的過程。行星的大部分質量都是在其存在的最初幾百萬年內獲得的。那通常是一個混亂的時代，年輕行星之間的災難性碰撞很常見。不用說，並不是每一顆行星都能存活到保持完整的行星狀態。靈神星可能就是這樣一個「行星發育不良」的例子。
在行星形成過程中，如果有足夠的內部放射性衰變和無數次撞擊釋放的熱量，年輕的行星就會融化，並經歷一個叫做「分化」的過程。在這個過程中，較重的物質會沉入核心，而較輕的物質則會浮到表面。關於靈神星的形成有幾個模型，但與目前證據相符的最簡單的模式是，靈神星似乎經歷了分化，但隨後與另一個年輕天體發生了災難性的撞擊——於是它的外層被毀滅，留下一個富含金屬的殘餘核心暴露在太空中。
靈神星探測器的一個關鍵科學目標就是分辨這些模型中哪一個最有可能是正確的。除此之外，靈神星探測器還負責探測人類是否有可能開採靈神星上的金屬——畢竟，這可是「價值萬億美元的小行星」。
以我們目前的技術，進入行星中心直接研究其核心是不可能的。然而，暴露在外的行星核心為我們提供了一個絕佳的機會，能幫助檢驗我們目前的行星形成模型。只要探測器能安全抵達小行星，就會有值得期待的重大發現。在未來的歲月裡，它必然能為地球上的科學家們提供大量可以分析的資料。
來源 / https://phys.org/news/2023-10-nasa-psyche-mission-unveil-interior.html
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建立火星人類殖民地，至少需要22人
美國喬治梅森大學的研究人員通過模擬發現，如果要在火星上建立人類殖民地，22人是所需的最低人數。
當全世界的人類都在思考有朝一日將人類送上火星，並在日後建立殖民地的可能性時，科學家們正在探索如何克服實現這些目標的障礙。據研究小組稱，需要解決的一個因素是確定至少要有多少人才能維持火星殖民地，以及需要哪些類型的人。
為了找到可能的答案，研究小組創建了一個模擬火星殖民地的模型，並使用了過去的資料，比如國際空間站上的團體，或在北極地區生活數月的團體所填寫的調查問卷。研究人員還試圖將一些已知的性格特徵考慮在內，比如抗壓能力、社交技巧和神經質程度等。
圖片來自Unsplash/CC0 Public Domain。
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研究小組進行了五次模擬，每次模擬28個地球年內的殖民地生活，同時在模擬開始前改變一些因素，如火星殖民地的人數。研究表明，22人是維持一個殖民地最少所需的人數。研究發現，性格開朗、隨和的人不僅更有可能在這樣的任務中存活下來，而且還能活得不錯，使殖民地得以維持下去（這一點不足為奇）。另一方面，研究還發現，具有神經質性格的人更有可能失敗，而且比其他人死得更早，從而危及整個任務的成功。
來源 / https://phys.org/news/2023-08-simulations-people-required-colony-mars.html
/星星「法醫學」
——死去的恆星經歷了什麼
天文學家對一顆恆星進行了徹底的「法醫學研究」：這顆恆星因過於靠近一個巨大黑洞而被撕裂，然後「內臟」被拋向太空。
美國航天局的錢德拉X射線天文臺和歐空局的XMM牛頓X射線望遠鏡研究了一顆已知撕裂過恆星的黑洞附近的氮、碳含量。天文學家認為，這些元素是恆星被黑洞撕裂前在恆星內部產生的。領導這項研究的密歇根大學研究人員Jon Miller說：「我們看到的是死去恆星的‘內臟’。留下的元素就是我們的線索，能幫助我們弄清楚到底是什麼樣的恆星經歷了這場消亡。」
潮汐破壞事件ASASSN-14li。
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近年來，天文學家發現了許多「潮汐破壞事件」的例子，即來自大質量黑洞的引力摧毀了一顆恆星。恆星碎片被加熱時會產生耀斑，這些耀斑通常可以在光學、紫外線和X射線中看到。不過，這個名為ASASSN-14li的事件之所以引人注目，有以下一些原因。
ASASSN-14li於2014年11月被發現，是大約十年來被發現的距離地球最近的潮汐破壞事件（2.9億光年）。由於距離如此之近，因此ASASSN-14li提供了有關被毀恆星的非凡細節。Miller的研究小組應用新的理論模型，對黑洞周圍的氮、碳含量進行了更準確的估計。研究論文的共同作者、卡內基天文臺和加州大學洛杉磯分校的Brenna Mockler說：「這些X射線望遠鏡就相當於太空中的「法醫工具」。我們的發現表明，被毀恆星質量約為太陽的3倍。」因此，ASASSN-14li中的恆星是迄今為止天文學家看到的被黑洞撕裂的質量最大的恆星之一。
研究的另一共同作者、加州大學聖克魯茲分校的Enrico Ramirez-Ruiz說：「ASASSN-14li令人興奮。因為研究潮汐破壞事件最難的地方之一，就是測量出‘倒楣恆星’的質量。觀測到一顆大質量恆星被特大質量黑洞摧毀很神奇，畢竟大質量恆星的數量比低質量的要少得多。」
ASASSN-14li研究成功的另一個令人興奮之處在於它對未來研究的意義。天文學家已經在銀河系中心的星團中發現了類似ASASSN-14li的恆星。因此，估計潮汐破壞事件中恆星質量的能力，可能會讓天文學家更好地識別出遙遠星系中超大質量黑洞周圍是否存在星團。
來源 / https://phys.org/news/2023-08-giant-black-hole-destroys-massive.html
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向著黑暗尋找光明
夜空到底有多黑？如果你在一個沒有月亮的夜晚走到外面抬頭看，你可能根本看不出夜空有多暗。街燈或附近的門廊燈讓空氣中瀰漫著背景光，特別當它們恰好是藍白色LED燈時。你家附近的光汙染可能非常嚴重，以至於只能看到幾顆明亮的星星。即使在一些農村地區，天空也亮到無法看見銀河系。在北美和歐洲，只有大約四分之一的孩子見過銀河。
要想遠離所有的光汙染，你需要去往世界上最偏遠的角落。如果你有機會去智利的安地斯沙漠，參觀那裡的天文臺，你就能看到世界上最黑暗的天空。在沒有月亮的夜晚，頭頂銀河，你可以看到星海浩瀚，以及銀河中心五彩斑斕的星雲。那裡的天空是如此黑暗，以至於當你的眼睛完全適應黑暗時，還能看到銀河投下的微弱陰影。
但即使這樣，你看見的也不是真正的黑暗天空。就算是最黑暗的夜晚，我們的大氣層也會發出微弱的光芒。它是由紫外線和宇宙射線電離地球高層大氣造成的。當我們直視頭頂時，這種氣輝並不明顯，但它確實存在，而且限制了地球望遠鏡的視野。即使是地面上最好的天文臺也不得不面對光汙染的問題。
「新視野號」的藝術想象圖。
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所以我們向太空發射望遠鏡。在大氣層之外，哈勃和韋布望遠鏡能看到更純淨的天空。儘管它們拍攝的照片很奇妙，但它們也沒有捕捉到真正的黑暗天空——因為日光仍然存在。我們的太陽系裡瀰漫著塵埃，每一粒塵埃都會將光線散射回我們的世界。在地球上，我們可以看到這種經塵埃散射的光，即黃道光。它對我們的眼睛來說很微弱，但在太空中清晰可見。行星際空間的夜晚是黑暗的，但還不夠黑暗。
要想看到真正黑暗的天空，我們需要穿越塵埃，到達太陽系的最遠邊緣。「旅行者1號」和「旅行者2號」就已經走了那麼遠，「先驅者10號」和「先驅者11號」也一樣。現在，我們早已失去了與「先驅者號」的聯繫，雖然我們還能與「旅行者號」通訊，但它們無法向我們傳送任何有用的圖像。不過，有個遙遠的探測器可以，那就是「新視野號」。
「新視野號」現在離太陽非常遠，而它的相機仍然可以收集資料。最近，「新視野號」團隊試圖瞄準遠離銀河系、太陽和明亮恆星的一片天空，捕捉宇宙黑暗。
研究團隊將「新視野號」觀測到的資料與哈勃望遠鏡的觀測資料進行比較，發現仍然有一些微弱的光無法解釋。因此，該團隊計劃在下個月對其他15個黑暗地點進行觀測，希望能看到宇宙中更純粹的黑暗。
也許，透過最黑暗的天空，我們會看到光明。
來源 / https://phys.org/news/2023-08-horizons-true-darkness-universe.html
每週看看星星們的新鮮事。