0%

发布单位台北市立天文科学教育馆

天文迷一定都还记得的维尔塔宁彗星46P/Wirtanen是近年比较壮观的彗星20181216离地球最近0.0781AU30倍地月距离左右视星等达到肉眼可见的3.9当时NASA借这个难得的机会将刚送上轨道的凌日系外行星巡天卫星TESS对准维尔塔宁进行研究TESS用来寻找系外行星的高感光CCD完整记录了这颗彗星的亮度变化

马里兰大学在20191122日发表了TESS对维尔塔宁的亮度变化分析发现它在接近地球前抛散出了大量物质质量约一百万公斤可能在彗星表面留下宽二十公尺左右的喷发口整个亮度变化从2018926日开始最初分为两个阶段先出现了持续一小时的闪光在接下来的八小时亮度又缓缓增加第一阶段由喷发直接造成第二阶段的亮度渐增则由喷发物质逐渐扩散增加了反照区域所产生闪光在过了20天后才逐渐消失

TESS捕捉到的46P/Wirtanen彗星物质大量喷发

TESS捕捉到的46P/Wirtanen彗星物质大量喷发

一般彗星的物质抛散是彗星在接近太阳时被辐射及太阳风的吹袭形成尘埃尾像维尔塔宁这样大量喷发的机制则还不了解可能跟彗星的表面性质有关如山崩等地质活动或是其他热效应所产生彗星的大爆发无法预测过去几乎没有理想的观测数据TESS用来寻找系外行星的广大视野﹑高感光度等优势意外地非常适合拿来观测彗星的活动TESS的项目科学家PadiBoyd也表示很乐意看到科学家用TESS进行其他非系外行星的研究发挥它所有价值预计TESS头两年可以观测到50颗彗星帮助科学家了解彗星大爆发的成因台北天文馆虞景翔/编译

资料来源NASA

数据来源IOTA国际掩星计时协会
资料整理杨旸
预报误差±5
仅限口径25cm以上天文望远镜参加

Asteroid  小行星掩星相当于观测一次迷你日食当一颗小行星在背景恒星前方通过就会形成小行星掩星事件北京时间20191214星期六凌晨直径约114.0km光度12.65140号小行星西瓦星140 Siwa掩金牛座11.93等恒星UCAC4-548-010051历时8.4减光星等下降1.2距离月球31经过台湾福建广东江西湖南广西贵州云南四川西藏须用一架口径25cm以上天文望远镜和校过时的录影设备帧频至少精确到10帧/秒观测记录建议尽量在视场中包含至少一颗参考星记录时间误差勿超过1秒钟对小行星掩星现象准确计时精度达至几分之一秒的观测较有科学价值
  西瓦星140 Siwa是一颗位于小行星带中的相对较大和较暗的小行星之一分类为P型小行星C型小行星光度曲线是平坦的并且具有接近球形的形状它由奥地利天文学家约翰·帕利扎Johann Palisa18741013日发现并以斯拉夫神话中主掌爱情美丽繁衍的西瓦命名

本次小行星掩星
掩星文件Goffin文件
改良预报Steve Preston掩星预报网

阅读全文 »

数据来源IOTA国际掩星计时协会
资料整理杨旸
预报误差±2

Asteroid  小行星掩星相当于观测一次迷你日食当一颗小行星在背景恒星前方通过就会形成小行星掩星事件北京时间20191213星期五晚上直径约70.1km光度13.01287号小行星奈芙蒂斯287 Nephthys掩宝瓶座10.51等恒星TYC 5826-00398-1HD 218411历时3.2减光星等下降2.6距离月球114经过广西广东江西福建浙江见掩时间以中心线最长随着向南北界限线递减至零须用一架口径25cm以上天文望远镜和校过时的录影设备帧频至少精确到10帧/秒观测记录建议尽量在视场中包含至少一颗参考星记录时间误差勿超过1秒钟对小行星掩星现象准确计时精度达至几分之一秒的观测较有科学价值也请注意防寒保暖
  287号小行星是天文学家克里斯蒂安·亨利·弗里德里希·彼得斯Christian Heinrich Friedrich PetersC. H. F. Peters在克林顿发现的一颗大型主带小行星以埃及神话中死者的守护神生育之神奈芙蒂斯命名这颗小行星的绝对星等为8.3它被归类为S型小行星

本次小行星掩星
掩星文件Goffin文件
改良预报Steve Preston掩星预报网

绿线为见掩中心线
蓝线为见掩南北界限线
红线为误差南北界限线
红色细线为2误差南北界限线

1575661912161912.png

阅读全文 »

  2019121广东省中小学生天文知识竞赛暨2020CNAO全国中学生天文知识竞赛广东赛区预赛在汕头金山中学和广州大学广州市番禺区大学城校区开考
  经国赛组委批准广东省赛事今年成为全国第一个试点省赛同时是CNAO国赛的选拔赛广东省赛区经过预赛选拔后20191222日进行决赛选拔出2020年全国中学生天文知识竞赛决赛的选手2020年全国赛的预赛将不再接受广东省选手的报名广东省也为我国参加国际赛输送了一批批优秀人才

2019年广东省中小学生天文知识竞赛预赛试题低年组
2019121日 14:00-16:00 闭卷

注意事项
1本卷为闭卷考试请答卷人按照自己的真实水平独立完成在监考老师宣布考试结束时应停止答卷交卷时只须将答题卡交回
2选择题全部为 单项选择 选择一个最接近正确的答案答错不扣分用 2B 铅笔将答题卡上相应的答案选框 涂黑涂满 并用钢笔或签字笔在答题卡上写上姓名学校考号等信息切勿用钢笔圆珠笔或自动铅笔涂答题卡以免影响成绩答题卡采用机器阅卷由答卷人填涂答题卡失误或不规范造成的失分由其本人承担
3总分 100 分每题 2 分考试时间 90 分钟
4本场考试允许使用不具编程功能的计算器
5比赛结果将在广东天文学会网站和广东天文学会微信公众号公布

Part 1. 天文热点

1. 20192天文学家公布发现了人类已知最远的太阳系内天体这颗天体昵称叫  
AFarout遥远
BFarFarout遥遥远
CUltima Thule天涯海角
D’Oumuamua奥陌陌

2. 2019NASA正式宣布机遇号火星车在失联8个月后唤醒无效结束任务  
A214日 B314
C414日 D514

3. 下列说法不准确的是  
A20191奥斯里斯王号探测器成功入轨“贝努”小行星
B2019年年初奥斯里斯王号监测到贝努表面向外喷射粒子羽流
C贝努是一颗碳质小行星
D贝努的直径约为500

4. 20194全球六地的天文学家举办新闻发布会同时发布了人类第一张黑洞照片该照片是由 拍摄的  
A甚大阵VLA
B哈勃望远镜HST
C央斯基甚大阵JVLA
D事件视界望远镜EHT

5. 以下说法不准确的是  
A20194月中旬国家航天局宣布中国第一颗小行星探测任务已经确定将通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测
B201913日上午嫦娥四号顺利在冯-卡门撞击坑着陆
C20191027长征五号遥三运载火箭在海南文昌发射升空
D201911广东境内可观测到小行星掩毕宿四

6. 以下哪项不是201911月发生的天象  
A水星凌日
B狮子座流星雨极大
C水星西大距
D月掩土星

7. 关于2019年唯一的一次日环食下列说法不正确的是  
A发生在北京时间1225
B中国境内可见环食
C广东地区可见偏食
D当天是农历十五

8. 2019年双子座流星雨极大当天的月相最接近以下哪项  

1575450256324623.png

9. “个人一小步人类一大步”2019年是人类成功登月 周年  
A30 B50 C70 D100

10. 今天日落后可以在西方低空看见三颗明亮的行星这不包括  
A木星 B土星 
C火星 D金星

Part 2. 基础知识

Ⅰ. 请回答以下 10 道独立的小题

11. 灶神星是一颗  
A恒星  B矮行星 
C小行星 D行星

12. 白矮星是一种  
A白色的主序星
B原恒星
C中子星
D中低质量恒星的遗骸

13. 海王星冲日大约多久发生一次  
A30年 B10年 
C5年   D1

14. 土星的卫星有  
A53颗 B62颗 
C79颗 D82

15. 太阳绕银河系中心运动的速度约为  
A86 km/s   B170 km/s
C220 km/s D350 km/s

16. M57星云的白矮星周年视差约为1.3毫角秒这个星云到我们的距离约  
A385 pc   B770 pc
C1300 pc D1540 pc

17. 现代观测表明宇宙正在  
A减速膨胀 B加速膨胀
C匀速膨胀 D保持静态

18. 对比四五年前今天下列哪种现象变得更罕见  
A国际空间站过境
B哈勃望远镜过境
C铱闪
D星链过境

19. 大陵型变星的原型星“大陵五”位于  
A武仙座 B英仙座
C仙王座 D鲸鱼座

20. 一台望远镜的焦距为900mm口径为70mm目镜焦距为20mm其角放大率为  
A3.5倍 B13
C45倍  D100

Ⅱ. 本部分包含第 21-25 小题请在下面给出的备选答案中选取最合适的答案填入下图中带题号的框里并在答题卡上将所选答案编号对应的选项涂黑每个备选答案在本部分中最多使用 1 次

1575453504477947.png

①东方照②西方照③东大距④西大距⑤冲⑥合⑦上合⑧下合

21.  A.⑤ B.⑥ C.⑦ D.⑧

22.  A.⑤ B.⑥ C.⑦ D.⑧

23.  A.① B.② C.③ D.④

24.  A.① B.② C.③ D.④

25.  A.① B.③ C.⑤ D.⑦

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 不完整的星图

  某天文社准备在2020年某日组织社员到户外观测他们在策划会议前打印了北京时间凌晨2:30时观测地的星图附录图1-A会议中搬完杂物的副社长因为没洗手就碰了星图手上未干的油墨把星图的一部分染污了请根据星图回答 26-31 小题

26. 社团计划外出观测的日期是  
A12-3
B321-22
C51-2
D102-3

27. 图1-A中被白框标记的污迹下的星空最接近以下哪项  

1575455776349508.png

28. 用☆符号标注的恒星是  
A大犬座α B天琴座α
C天鹰座α D船底座α

29. 在星图对应的时间里位于该地的观测者看不到以下哪项  
A乌鸦座 B天狼星
C大陵五 D飞马座

30. 下列哪个梅西叶天体位于图1-A中用虚线标注的六边形区域内  
AM31 BM33 
CM35 DM7

Ⅱ. 日全食

  爱因斯坦的广义相对论预言光线通过太阳表面附近的空间后会发生偏折一颗在太阳视圆面边缘的恒星发生的视位置变化是牛顿引力理论预言的两倍为了验证两套理论的正确性亚瑟·爱丁顿组织了一次测量实验他通过拍摄记录日全食过程中太阳附近星点的位置再与太阳远离同一天区的测量结果对比以确定引力造成的恒星位置变化量

31. 为了验证广义相对论19195爱丁顿组织了两支观测队分赴西非的普林西比岛和 观测日全食  
A智利拉塞雷纳
B东欧克里米亚
C巴西索布拉尔
D非洲坦桑尼亚

32. 图2-A1919年日食的预报图根据该图南美洲西海岸的大部分观测者可看到  
A日食全过程
B带食日出
C带食日落
D无日食现象

33. 图2-A网格中间有一串竖着排列的数字它们表示  
A食分   B日食进度
C全食概率 D地理纬度

34. 在观测到最大食分的地区正午太阳高度角约为  
A18° B72° 
C86° D90°

35. 在最大食分点观测到食甚的时刻是  
A太阳上中天后约4分钟
B太阳上中天前约4分钟
C太阳上中天时
D世界时13:00

36. 下列的日食和19195月的日全食属同一沙罗序列的是  
A200881日的日全食
B201973日的日全食
C2009722日日全食
D2015320日的日全食

1575462326312192.png37. 一只皮皮羊为了纪念100年前爱丁顿等人的工作20197月特意跟随逐星科技团队到了智利拉塞雷纳观测日全食它在生光的瞬间拍摄到了右图的现象产生这种现象的直接原因是  
A月球表面的山峰和峡谷
B引力透镜效应
C月球表面覆盖的冰层
D大气抖动

Ⅲ. 星际消光

  银河系中的介质会吸收和散射星光使天体的亮度下降这种现象称为星际消光消光的大小定义为观测视星等与真实视星等没有消光时的星等值之差如果星际消光没得到准确修正天文学家的分析结果可能会和真实情况有很大偏差3-A是天文学家通过实测得出的银河系平均消光曲线请根据该图和你所知道的信息回答 38-44 小题

38. 以下哪项是造成星际消光的主要原因  
A星际尘埃 B星际气体
C恒星   D暗物质

39. 一颗恒星观测视星等为8.1真实视星等为7.6通过观测视星等得到的距离是恒星真实距离的  
A0.5倍   B1.26
C1.56倍 D2.51

40. 根据图2-A下列说法正确的是  
A射电波段受到的消光最严重
B近红外波段受到的消光比紫外光严重
C在可见光波段观测星际消光使天体的颜色相比起它真实颜色要偏蓝
D星际介质在波长217.5nm附近造成的消光比在150nm附近造成的消光强

41. 在近紫外到近红外波段3-A中的消光曲线近似为一条直线虚线表示根据拟合直线B波段波长取442nm的消光𝐴𝐵约为  
A5.1 B4.1 
C3.1 D2.1

42. 结合上题结论我们可发现在上述波段范围内V波段波长取540nm的消光 𝐴𝑉 和色余 𝐸𝐵−𝑉=𝐴𝐵−𝐴𝑉 存在如下关系  
A𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 0.34
B𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 1.3
C𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 3.1
D𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 5.2

43. 上述比值称为总选消光比现在我们通过它修正星际消光通过赫罗图可知A0V型恒星的色指数为0V波段绝对星等约0.7现在测得一颗A0V型恒星B波段视星等为10.6V波段的视星等为10.1这颗恒星的距离是  
A372 pc B603 pc
C759 pc D955 pc

44. 图2-B展示了角直径大于1.3角分的星系在银道坐标中的分布银道附近几乎没有观测数据点以下哪个因素对这一现象的出现贡献最大  
A星系本身的空间分布特征
B星际介质集中在银盘上
C巡天项目覆盖天空的范围
D宇宙在加速膨胀

Ⅳ. 热木星

  凭借发现第一颗太阳系外绕主序星公转的系外行星飞马座51b瑞士天文学家米歇尔·马约尔教授以及迪迪埃·奎洛兹教授获得了2019年诺贝尔物理学奖的青睐受到这个消息鼓舞的某天文社系外行星科创小组决心进行一次致敬两位诺奖学者的研究性学习

45. 经过调研小组成员发现飞马座51b原来是一颗热木星它的发现极大的改变了人们对行星系统形成演化的认知在发现系外行星之前人们普遍认为气态巨行星普遍形成于他们现在公转轨道处而且气态巨行星会在形成的位置一直绕宿主恒星公转下去基于曾经的认识太阳系中能够形成气态巨行星的区域至少距离太阳  
A0.5AU B1AU 
C5AU    D19AU

46. 科创小组选定了一颗热木星X作为观测目标以下4颗系外行星中最有可能是目标系外行星的序号是  

1575465597433710.png

47. 科创小组的组长简艺淼同学整理出了下列几种系外行星的探测方法根据上题中目标天体的质量公转周期以及宿主恒星光谱型这三个参数在发现热木星X的时候使用的方法最有可能是  
A行星掩星法 B视向速度法
C直接成像法 D天体测量法

1575466072230653.png

48. 上题中所描述四种发现系外行星探测的方法中最难发现热木星的探测方法是  
A行星掩星法 B视向速度法
C直接成像法 D天体测量法

49. 经过充分的调研并申请到足够级别的望远镜对热木星 X 进行观测后科创小组成员赖世华发现这一颗行星有一侧始终朝向恒星而另外一侧则永远背对恒星一位在走廊扫地的老爷爷听到大家的讨论忍不住告诉同学们其实这种现象在宇宙中非常常见造成这种现象的原因是  
A磁场牵引 B引力弹弓
C光压效应 D潮汐锁定

50. 由于天体J长期只有一侧朝向宿主恒星因此天体J的表面温度非常惊人根据科创小组的计算天体J向阳面的表面温度达到了4600K所以简艺淼同学笑称热木星J的温度比恒星  的表面温度高多了
A太阳  B心宿二
C参宿七 D五车二

附录

万有引力定律1575467808687671.png

普森公式m=-2.5lgE +常数

距离模数m-M=5lgr-5其中r为天体距离以秒差距为单位

维恩位移定律λmax = b ⁄ T其中λmax为黑体谱峰值波长T为黑体表面温度

100.1=1.26100.2=1.58100.4=2.51

Ⅰ. 不完整的星图

1575468565254337.png

1-A广东某地某日北京时间2:30的星图部分区域被颜料染污

Ⅱ. 日全食

1575469136873801.png

2-A1919529日日全食预报图最大食分出现位置取西经17°北纬上述位置观测到食甚时日下点位置为西经18°北纬22°

Ⅲ. 星际消光

1575469646928277.png

2-A实测得出的银河系平均消光曲线经过归一化处理上方的横坐标是波长单位为 nm下方等距的横坐标是波长的倒数单位为μm-1纵坐标为消光值𝐴单位为星等取自Fundamental Astronomy 5th

1575470131763469.png

2-B角直径大于1.3角分的星系在银道坐标中的分布黑点代表星系本图取自Kraan - Korteweg & Lahav (2000)

低年组答案
1-5     BAADC     6-10  DDABC
11-15 CDDDC    16-20 BBCBC
21-25 BCDAC     26-30 ACDDC
31-35 CBABA     36-40 CAABD
41-45 BCABC     46-50 AACDB


2019年广东省中小学生天文知识竞赛预赛试题高年组
2019121日 14:00-16:00 闭卷

注意事项
1本卷为闭卷考试请答卷人按照自己的真实水平独立完成在监考老师宣布考试结束时应停止答卷交卷时只须将答题卡交回
2选择题全部为 单项选择 选择一个最接近正确的答案答错不扣分用 2B 铅笔将答题卡上相应的答案选框 涂黑涂满 并用钢笔或签字笔在答题卡上写上姓名学校考号等信息切勿用钢笔圆珠笔或自动铅笔涂答题卡以免影响成绩答题卡采用机器阅卷由答卷人填涂答题卡失误或不规范造成的失分由其本人承担
3总分 100 分每题 2 分考试时间 105 分钟
4本场考试允许使用不具编程功能的计算器
5比赛结果将在广东天文学会网站和广东天文学会微信公众号公布

Part 1. 天文热点

1575471151933511.png

1. 这张照片是新视野号近距离拍摄的某柯伊伯带天体下列说法不准确的是  
A该天体编号为 2014 MU69
B该天体叫天涯海角
C新视野号与这颗天体表面的最小距离约3500公里
D该天体是人类已发现的最远的太阳系内天体

2. 2019NASA正式宣布机遇号火星车在失联8个月后唤醒无效结束任务  
A214日 B314
C414日 D514

3. 关于隼鸟2号的探测任务以下说法不准确的是  
A它经过3年半飞行在20186月抵达小行星“龙宫”
B它计划对目标小行星进行2-3次采样
C它计划在2020年返回地球
D它在20194月初进行了第一次采样

4. 20194全球六地的天文学家举办新闻发布会同时发布了人类第一张黑洞照片该照片是由 拍摄的  
A甚大阵VLA
B事件视界望远镜EHT
C央斯基甚大阵JVLA
D哈勃望远镜HST

5. 以下说法不准确的是  
A20194月中旬国家航天局宣布中国第一颗小行星探测任务已经确定将通过一次发射实现一颗近地小行星取样返回和一颗主带彗星绕飞探测
B20198一位美国业余天文学家发现一颗小天体撞击木星产生明亮闪光
C2019624我国的500米球面射电望远镜和天马望远镜首次成功实现联合观测获得甚长基线干涉测量VLBI干涉条纹
D201911广东境内可观测到小行星掩毕宿四

6. 20191111日将发生水星凌日以下哪个地方可见该天象的全过程  
A西雅图
B迪拜
C布宜诺斯艾利斯
D新德里

7. 2019年全球范围发生了几次日食  
A两次日全食
B三次日食
C仅一次日全食
D仅一次日环食

8. 2019725一颗“几乎”撞上地球的小行星在过近地点的前一天被发现该小行星是  
A2019 OK
B2006 QQ23
C2010 RF12
D1036 Ganymed

9. 2019年双子座流星雨极大当天的月龄约为  
A5.5日   B11.6日 
C17.3日 D29.5

10. “个人一小步人类一大步”2019年是人类成功登月 周年  
A30 B50 C70 D100

Part 2. 基础知识

11. 太阳系内拥有最多已发现的卫星的行星是  
A海王星 B天王星
C土星  D木星

12. 截至201911人类已发现的太阳系外行星总数约为  
A4100颗 B6500
C8300颗 D10000

13. 恒星的光度大致和它表面温度的 次方成正比  
A1 B2 C3 D4

14. 礼记·月令记载“仲冬之月日在斗昏东壁中”这里提到的“壁”位于现在的  
A英仙座 B飞马座
C白羊座 D摩羯座

15. 土星的轨道半长轴约为地球的10它的轨道周期约为地球的  
A10倍   B100
C3√100倍 D10√10

16. 太阳內部的金属元素质量大约占太阳质量的  
A2% B5% C10% D15%

17. 今晚参宿七赤经5h 15m赤纬-8°11′在广州东经113°15′北纬23°上中天时当地的恒星时为  
A0h 33m B5h 15m
C5h 46m D1h 4m

18. 一台望远镜的焦距为900mm口径为70mm目镜焦距为20mm其角放大率为  
A3.5倍 B13
C45倍  D100

19. 国际天文学联合会IAU成立于  
A1910年 B1919
C1924年 D1969

20. 赤道式日晷的晷针必须指向  
A南天极 B北天极
C天顶  D北黄极

Part 3. 观测与应用

Ⅰ. 不完整的星图

  某天文社准备在2020年某日组织社员到户外观测他们在策划会议前打印了北京时间凌晨2:30时观测地的星图附录图1-A会议中搬完杂物的副社长因为没洗手就碰了星图手上未干的油墨把星图的一部分染污了请根据星图回答 21-26 小题

21. 社团计划外出观测的日期是  
A12-3
B321-22
C51-2
D102-3

22. 图1-A中被白框标记的污迹下的星空最接近以下哪项  

1575455776349508.png

23. 用☆符号标注的恒星是  
A金牛座α B牧夫座α
C天鹰座α D室女座α

24. 在星图对应的时间里位于该地的观测者看不到以下哪项  
A乌鸦座 B星宿一
C大陵五 D宝瓶座

25. 下列哪个梅西叶天体位于图1-A中用虚线标注的六边形区域内  
AM78 BM31 
CM35 DM37

26. 图中的行星数量为  
A0 B1 C2 D3

Ⅱ. 百年日全食

  请跟随引导完成 26-35 小题

  日全食是一种壮观的天象历史上这种天象也曾帮助我们革新对宇宙的认知Henry Cavendish 和 Johann Georg von Soldner 分别在1784年和1801年根据牛顿力学的计算独立发现了太阳旁边的恒星出现的位置会发生偏移现在我们用一种相对简单的方法来估算牛顿力学框架下这种偏移的大小Soares 2005arxiv0508030

  附录图2-A描述了一个质量为𝑚的粒子受太阳引力影响发生掠射的过程由于粒子速度远大于逃逸速度粒子沿双曲线轨道绕太阳运动到达观测者时入射路径和出射路径存在一个大小为 𝛿N = 𝜋 − 2𝛽 的夹角此即我们现在关心的偏转角

  下面关于双曲线的一些几何性质或许能帮到你

※ 双曲线轨迹往外延伸时会逐渐趋近两条直线称为渐近线不难证明2-Acos 𝛽 = 1 ⁄  𝑒

27. 天体力学的分析给出了如下两个结论
①开普勒轨道的半通径𝑝与二体系统的总角动量𝐿在天体质量𝑀 ≫ 𝑚 时有如下关系𝑝=𝐿2 ⁄ 𝐺𝑀𝑚2“≫”表示远大于
② 𝑒 > 1 时系统总机械能为𝐸 = 𝐺𝑀𝑚 ⁄ 2𝑎
我们可将轨道偏心率表示成  

28. 设粒子经过 C 点时速度为𝑣下列说法中错误的是提醒我们现在采用牛顿力学的模型  
A系统总机械能为
B𝑟 近似等于日心 S 到入射光线的垂直距
C系统总角动量为 𝐿 = 𝑀𝑣𝑟
D当 𝑟 ≥ 𝑅⨀时

29. 结合 26-28 小题的答案可推出 1 ⁄ 𝑒 近似等于  

30. 当 𝑥 很小时例如 𝑥 < 0.1弧度𝑥 ≈ arcsin  𝑥 利用上述关系最后我们可得  

  1911Albert Einstein 应用等效原理和质能方程估算太阳引力造成的光线偏转得到了和牛顿力学的结果一致的结论1916他又发表了应用广义相对论重新计算的结果考虑了太阳对时空的影响后偏转角新结果为𝛿G = 2𝛿N

31. 假设地球公转轨道是正圆日地距离为𝑑根据广义相对论的预言一颗恒星和太阳视圆面中心的角距离为𝜔时恒星会发生多大的位置偏移  

32. 由 31 小题的答案可知真实位置在日面边缘的恒星𝛿G的理论值约为  
A1.75″ B2.00″ 
C0.88″ D1.35″

  牛顿力学和广义相对论对星光偏转角预言的差别提供了一种验证两套理论准确性的途径日全食时太阳被月球完全遮挡仅在这种条件下天文学家可通过摄影术记录太阳周围星点的位置并通过精细的测量确定星点的偏移量

33. 1919Arthur Eddington 组织了两支观测队分赴西非的普林西比岛和 观测日全食检验广义相对论  
A智利拉塞雷纳
B东欧克里米亚
C巴巴西索布拉尔
D非洲坦桑尼亚

34. 表2-A给出了全食阶段太阳附近13颗恒星的位置2-B给出了两支观测队测量到的7颗恒星的平均偏移值真实位置在日面边缘的恒星其位置偏移的测量值约为你可能要用到图2-B的空坐标网格  
A2.6″ B2″ C1.5″ D0.9″

  一只皮皮羊为了纪念100年前爱丁顿等人的工作20197月特意跟随逐星科技团队到了智利拉塞雷纳观测日全食它希望用一台口径305mm焦距3200mm 的折反射望远镜接一台单反相机测量星点的偏移相机CMOS大小为36mm×24mm8688×5792像素2-C 是它计划拍摄的天区

35. 以下说法正确的是  
A相机能拍下整个目标天区
B理论上相机CMOS的分辨率不足以分辨HD49201的位置偏移不考虑大气太阳运动等外部因素
C广义相对论预言HD48805的视位置从真实位置往背离日心的方向移动2.63角秒
D即使拍不到太阳也可以通过测量HD44805HD48913间的角距离粗略验证广义相对

36. 出发当天睡懒觉的皮皮羊出发得太匆忙忘记带赤道仪重锤虽然它看到壮观的日全食但是验证实验泡汤了如果想在2020年完成实验它需要  
A202012月去阿根廷
B20206月去南非
C20206月去西藏
D202012月去南极

Ⅲ. 测距

  在未知星球上的社长已愉快地融入了当地人的生活并继续研究伽伊缈的传说伽伊缈的整个旅程花了6旅途中他注意到夜空中有一些模糊的小光斑当在不同的恒星附近观测这些恒星都不在同一个双星或聚星系统中这些小光斑的相对视位置会有变化社长根据伽伊缈的纪录找出了其中两个观测地点上十几个光斑的位置变化并将信息整理到表3-A这些光斑都能通过裸眼或小型望远镜找到我们先不讨论故事的主角如何实现超光速运动请结合信息回答 37-43 小题

37. 这些小光斑是  
A行星   B彗星
C深空天体 D以上都有

38. 上述小光斑相对位置改变的现象属于  
A自行 B视差
C进动 D哈勃退行

39. 对编号 6 的天体而言两个观测点构成的有效基线长度是“周年视差”对应的有效基线长度的  
A108倍 B107倍 
C106倍 D105

40. 请补全表 3-A 中所有的空白数值下列哪个编号的光斑最可能是社长所在星系内的目标  
A1 B3 C7 D16

41. 在恒星α的一颗行星上与伽伊缈同行的“仆从”告诉了他其中一些小光斑相对他的运动速度相关信息已列在表3-A伽伊缈从中发现了我们称为“哈勃-勒梅特”定律的规律社长根据表3-A 绘制出图3-A的哈勃图请你把编号67的数据点补充到图3-A忽略 5 Mpc以内的数据点估算出的哈勃常数 𝐻0 是  
A88 Mpc/km ∙ s
B50 Mpc/km ∙ s
C62 Mpc/km ∙ s
D74 Mpc/km ∙ s

42. 如果在恒星α附近观测某光斑的角直径为30角分它相对伽伊缈的视向速度为20km/s该光斑的物理大小约为  
A2.4 kpc   B51 kpc
C270 kpc  D条件不足无法估算

43. 这个一万一千年前的故事中仆从曾感叹自己目睹了好多天体的诞生和终结它刚被创造出来的时候哈勃常数是现在11/10如果按照标准宇宙学模型在我们关心的演化阶段内这里𝐻是红移𝑧下的哈勃常数Ω𝑀=0.3ΩΛ=0.7分别𝐻0是今天的物质密度参数和暗能量密度参数的近似值仆从被创造出来时宇宙的背景温度约为现在的提示宇宙背景温度 T∝(1+z)  

A0.6倍 B1.1
C1.2倍 D和现在的一样

Ⅳ. 星际尘埃

  星际介质的主要成分是氢和氦组成的气体对比星际气体星际尘埃的质量仅占星际介质很小的比例但是这些尘埃却参与诸多的天体物理过程在影响星际介质的温度和化学组成塑造天体的光谱轮廓影响恒星形成过程等方面都有起着十分重要的作用星际尘埃首先引起人们关注的地方是它们吸收和散射星光引起的消光和红化效应虽然气体也会散射星光但研究表明星际气体对消光的贡献可以忽略

44. 银河系内星际尘埃的总质量大约占星际介质总质量的  
A5% B1% C0.5% D0.1%

45. 图4-A是通过实测得到的平均消光曲线我们不难发现在近紫外-可见光-红外波段的消光曲线近似为一直线虚线B波段等效波长为442nmV波段的等效波长为540nm根据拟合直线我们可发现在上述波段范围内色余 𝐸𝐵−𝑉 和V波段的消光 𝐴𝑉 存在如下关系  
A𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 0.34
B𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 1.3
C𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 3.1
D𝐴𝑉 ⁄ 𝐸𝐵−𝑉 = 5.2

46. 上述比值称为总选消光比_R_它在不同的方向上会有差异数值一般在2~6左右大部分方向上接近上题答案的值一颗恒星测出B波段和V波段的视星等分别为9.7等和9.5 绝对星等分别为2.9等和2.5如果不修正消光的影响通过V波段数据测出的恒星距离将是真实值的R45小题答案  
A0.62倍 B1.10
C1.33倍 D1.57

47. 消光现象反过来可以帮助我们了解尘埃的物理和化学性质例如根据散射的规律可推知同样条件下紫外-可见光波段上的总选消光比与尘埃大小大致有如下关系  
A尘埃总体大小越大R 越大
B尘埃总体大小接近217.5nmR 最大
C尘埃总体大小越小R 越大
D尘埃整体大小和_R_ 无关

48. 在图 4-A 的消光曲线中可以看到217.5nm附近消光明显增强一开始天文学家猜测这可能是星际介质中的石墨颗粒造成的石墨结构如图 2-B 所示当石墨中的离域π电子发生π → π∗的跃迁时产生的吸收特征恰好在217.5纳米附近达到最强后来天文学家发现单靠石墨无法完全模拟出观测的结构特征他们猜测尘埃中存在另一类含碳原子环和非定域 π电子的物质217.5nm处的吸收特征有重要贡献这类物质最可能是下列四项中的  
A烷烃
B双环 [4.4.0] 癸烷 ( )
C单烯烃
D多环芳烃

49. 根据表4-A以下哪项对裸露在星际空间中的分子破坏最小  
Aγ射线
B宇宙线
CLyα光子莱曼α
D光子巴尔末α

1575486504622648.png50. 尘埃可以参与诸多天体化学过程及提供适合的反应场所例如可以通过右图两种方式吸附气体中的原子或官能团合成新物质以下推测最不合理的是  
A分子云中的氢分子主要通过尘埃催化合成
B消光小的弥漫星际介质中尘埃表面覆盖的分子结构一般会比消光大的巨分子云内部尘埃上覆盖的分子简单
CO 型星附近区域温度较高加速了分子的合成我们能观测到很强的分子谱线
D星际尘埃的消光效应可以保护高密度星际介质内部的复杂有机分子

附录

太阳质量 1.99×1030kg
太阳半径 6.96×108m
太阳光度 3.9×1026W
太阳目视绝对星等 4.83
太阳绝对热星等4.75
地球质量 5.96×1024kg
地球半径 6378km
月球质量 7.35×1022kg
月球半径 1738km
火星质量 6.42×1023kg
火星半径 3397km

万有引力常数G=6.67×10-11N · m2 · kg-1
普朗克常数h=6.63×10-34J/s
波尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K
斯蒂潘-波尔兹常数σ=5.67×10-8W·m-2·K-4
维恩位移常数b=2.898×10−3m · K
真空光速c=3.00×108m/s
元电荷e=1.60×10-19C
辐射常量a=7.57×10-16J · m-3 · K-4
质子质量m=1.67×10-27kg
电子质量m=9.11×10-31kg
中子质量m=1.67×10-27kg

万有引力定律万有引力定律

普森公式m=-2.5lgE +常数

距离模数m-M=5lgr-5其中r为天体距离以秒差距为单位

活力公式活力公式

维恩位移定律λmax = b ⁄ T其中λmax为黑体谱峰值波长T为黑体表面温度b为维恩位移常数

Ⅰ. 不完整的星图

1575468565254337.png

1-A广东某地某日北京时间2:30的星图部分区域被颜料染污

Ⅱ. 百年日全食

1575489313683769.png

2-A 牛顿力学下星光偏折现象的分析图S是太阳中心恒星发出的光子可当作质量很小的粒子经过太阳附近时受引力影响以双曲线轨道掠射C是轨道近日点CS=r 双曲线的半通径为_p_SCS的垂线与双曲线相交与两点其中一点与S连成的线段即半通径渐近线和CS的夹角为_β_ 光子出射和入射方向的角度差为𝛿N现实中𝛿N非常小双曲线轨迹和一条垂直CS的直线非常接近本图为了便于分析夸大表现𝛿N原图取自Soares (2005)

1575489745111101.png

2-B

1575490008466815.png

2-C 计划拍摄的天区模拟图上面标注出了若干恒星的名字星等值和到日心的角距离不考虑引力作用单位为角分

1575490442374731.png

2-A 1919年日全食观测所用到的太阳附近部分恒星的参数Dyson 1917左起第一列是恒星编号第二列是恒星名字第三列是视星等第四列是恒星到日面中心的真实角距离

1575490698269354.png

2-B 1919年爱丁顿实验测出的7颗恒星的位置偏移Dyson 1919左起第一列是恒星编号与表2-A的编号一致第二列是𝛿G的估算值已删除第三列是偏转角的测量均值单位是角秒

Ⅲ. 测距

3-A 在两个相距1024pc的观测点α星和β20个模糊的面源的位置变化情况第一列是天体的编号第二列是α星到面源的连线与α星到β星连线的夹角第三列是在β星观测点上看到的面源视位置相对于在α星观测点上面源视位置之间的角距离第四列是测量面源到α星距离的有效基线长度提示考虑α星和β星的间距以及方向角 i第五列是面源到α星的距离第六列是面源相对于α星观测点的平均视向速度已扣除恒星绕星系中心运动的影响

3-A 根据表3-A 数据绘制的哈勃图图中仍缺编号67的数据点需要你来补充

Ⅳ. 星际尘埃

1575469646928277.png

4-A 实测得出的银河系平均消光曲线上方的横坐标是波长单位为nm下方等距的横坐标是波长的倒数单位为μm−1纵坐标为消光值𝐴单位为星等取自Fundamental Astronomy 5th

4-B 石墨结构的侧视图和俯视图每个碳原子会与同层另外三个碳原子形成σ使得六个碳原子在同一平面形成正六边形环构成了图中的“蜂巢状”结构不同的碳原子层在范德瓦尔斯力的作用下平行累叠而碳原子剩下的一个电子将在离域π轨道上运动成为离域π电子

4-A 一些常见的化学键键能和光致离解需要的光子波长第一列是化学键与键序第二列是键能第三列是使其光致离解所需的光子波长上限所谓光致离解是指分子获得光子的能量后化学键被破坏分子分解为原子或者更小分子的过程

高年组答案
1-5     DADBC     6-10   CBACB
11-15 CADBD     16-20 ABCBB
21-25 ACDDB     26-30 ADCAA
31-35 BACBD     36-40 ACBAC
41-45 DDCBC     46-50 CADDC
广东天文学会第十四届中学生天文知识竞赛组委


  更早年份的天文试题资料也可前往“天文奥赛”网站取得https://www.astro-init.top/

  更多海峡两岸天文试题可在“有趣天文奇观”网站下取得欢迎多加利用https://interesting-sky.china-vo.org/category/cnao/

表情包

选择题单选

1.  以下哪一项将螺旋星系的固有亮度与其渐近旋转速度联系起来
A基本面
B图利-费希尔关系
C普雷斯-谢克特公式
D法伯-杰克逊关系

2.  下面哪一项正确地给出了银河系中星族I和星族II恒星的位置
A星族I-薄盘旋臂星族II-晕核球
B星族I-薄盘核球星族II-旋臂
C星族I-晕核球星族II-薄盘旋臂
D星族I-光晕薄盘星族II-核球旋臂

3.  在红移为1.5 时观察到具有大约为10-12 erg∙ s-1 ∙ cm-2的辐射通量的类星体即它的径向距离约为4.4Gpc该类星体的辐射光度为多少
A6.0×1011 L⨀
B3.8×1012 L⨀
C2.4×1013 L⨀
D6.3×1014 L⨀

4.  现在我们假设观察到前一个问题中谈到的类星体具有一个相距5角秒的伴星系则伴星系与类星体的线距离是多少
A107 kpc B29 kpc
C74 kpc   D43 kpc

5.  一位观测者站在地球上最高的建筑——哈利法塔顶高度=830m纬度=25.2N经度=55.3E下列哪一个选项最接近一年中当地中午建筑物在地面上最短和最长的阴影长度
A10m1050m
B25m950m
C35m850m
D45m750m

6.  以下哪一项最接近地球上最高的珠穆朗玛峰高度=8.8km和火星奥林巴斯蒙斯高度=25km的观察者可以看到的最远的地平线的距离之比
A0.1 B1 C5 D10

7.  设一观察者测量了各种物体的黑体光谱以此来作为长波长极限hc/λ<<kT中温度和波长的函数发现其数据近似符合关系log(i)=a+blog(t)+clogλ这里i是波长的光谱强度t是物体的温度λ是波长下面哪个是bc的值
A1-4 B14
C41  D-41

8.  地球和火星轨道的半长轴分别为1.496×108km2.279×108km假设一个航天器在400km的低地球轨道上运行航天器进行单轨道机动将其置于火星转移轨道∆v是指轨道机动期间速度的变化则所需增加的∆V是多少
A2.94 km/s B3.57 km/s
C6.12 km/s D10.85 km/s
E11.24 km/s

9.  进入火星轨道后探测器发现在火星一年的时间里由于航天器绕太阳运行恒星A的位置变化了613.7毫角秒mas试确定此时探测器与A星的距离
A1.629 pc B2.482 pc
C3.259 pc D4.965 pc
E6.518 pc

10.  质量为3.5M⊙的A23.22年里的径向速度变化为24.2m/s表明其存在一颗绕轨道运行的外行星已知木星的质量MJ下列哪一个最接近外行星的质量假设外行星的轨道是圆形的倾角为90木星的质量是1.898×1027kg且行星的质量比A星小得多
A0.7 MJ B2.1 MJ
C5.6 MJ D9.9 MJ
E13.2 MJ

11.  衍射限制光学系统是否能分辨两个不同的点可用瑞利判据来确定绘架座β-b是最早使用直接成像发现的系外行星之一该系统位于19.44pc以外绘架座β-b位于距主星9.2AU的位置在红外波段λ=1650nm观察时根据瑞利准则能够分辨绘架座β及其外行星的最小望远镜直径是多少
A0.719m B0.877m
C1.142m D1.438m
E1.755m

12.  猎户座星云的天体坐标是RA=05h 35mdec=-5°23’以下哪个时间当地太阳时最接近猎户座星云在201921日晚上穿过子午线的时间2019年春分为320
A08:40 PM B10:22 PM
C12:00 AM D01:38 AM
E03:20 AM

13.  一个位于1.04 kpc以外的黄色超巨星其视星等为1.49B-V波段色余为0.29假设RvV波段消光与B-V波段色余之比3.1确定恒星的绝对星等
A-9.5 B-8.9 C-8.6
D-8.3 E-7.7

14.  pp链是太阳中的主要能量产生机制每一次2H+e→D+v 过程将释放26.73MeV的能量计算火星表面的中微子通量以每平方米的中微子数为单位假设pp链承担了太阳产能的100%火星距离1.52 AU
A2.54×1013 B3.17×1016
C1.37×1014 D5.94×1012
E4.45×1015

15.  以下哪对造父变星的属性使造父变星可以用来确定恒星的距离关系
A质量和温度
B周期和光度
C温度和周期
D质量和光度
E周期和半径

16.  钱德拉塞卡尔极限为1.4太阳质量请估计一个钱德拉塞卡质量大小的黑洞的最大平均密度应该为多少单位kg/m3
A1.5×1022 B4.7×1014
C8.2×1010 D9.4×1018
E7.1×1026

17.  太阳的较差自转可以用公式ω=X+Ysin2(φ)+Zsin4(φ)来估算其中ω是每天度数的角速度φ是太阳纬度XYZ是常数分别等于每天15°-2.5°和-2° 沿同一个太阳子午线发现两个太阳黑子一个在另一个在40°假设太阳黑子不会消失或改变纬度并以与太阳表面相同的速度移动那么这两个太阳黑子会在多少天后再次对齐将答案舍入到最近的一天
A142 B202 C262
D312 E372

18.  假设观察者记录一个双星系统的光变曲线并注意到两个不同的最小值周期性重复以交替的方式光变曲线达到第一个最小值和第二个最小值之间的时间为285.7以一个太阳质量为单位如果这两颗恒星的平均距离为4.1AU根据以上信息请估计该双星系统的总质量
A0.0002 B0.0008
C28 D56 E112

19.  天棓四是天龙座中最亮的恒星其大致坐标为RA17h 56m Dec+51.5°考虑到在观察者所在的位置纬度是+50°而当地的恒星时是14:00那么天棓四会出现在地平线以上多远的地方把你的答案四舍五入到最接近的程度
A26 B54
C59 D89
E该恒星位于地平线以下

20.  位于赫罗图左上方的恒星体必然具有哪些特点
A绝对星等低有效温度低
B绝对星等低有效温度
C绝对星等高有效温度高
D绝对星等高有效温度高
E中等绝对星等中等有效温度

21.  下列距离“指示器”从最近到最远排列正确的一项是
A恒星视差分光视差天琴座RR变星哈勃常数
B分光视差恒星视差天琴座RR变星哈勃常数
C恒星视差天琴座RR变星分光视差哈勃常
D恒星视差分光视差哈勃常数天琴座RR变星
E分光视差恒星视差哈勃常数天琴座RR变星

22.  地球上观测到火星方照时从火星上观测地球的相位为
A
B眉月状
C弦月状
D凸月状
E

23.  在北半球的观察者几乎永远看不到下列哪一颗恒星
A御夫座α B天鹅座γ
C天琴座α D南极座σ
E猎户座β

24.  居住在厄瓜多尔的两名业余天文学家AB分别站在加拉帕戈斯群岛高度0m经度91°W和火山卡扬贝高度5790m经度78°W的赤道上这两位天文学家在2019320日当地正午时测得的太阳高度和太阳天顶距以度为单位有多大差异忽略大气折射并给出最接近的答案
A地平高度15天顶距的差异13
B地平高度13天顶距的差异1
C地平高度13天顶距的差异15
D地平高度11天顶距的差异13

25.  两颗恒星AB的光谱分别在500nm250nm波长处达到峰值如果他们形成黑洞时的史瓦西半径比为8:1那么它们的光度比是多少假设它们在坍塌之前它们的密度是均匀并且在形成黑洞时它们不会失去任何质量
A2:1 B4:1
C1:4 D1:2

26.  当水星处于近日点和远日点时距离太阳100 AU的两个静止观测者观察水星穿过太阳日面直径的凌日现象以下哪一项最接近水星处于远日点时与处于近日点时所测得的完整凌日时间的比率已知水星轨道的半长轴和偏心率分别为0.387 AU0.21
A1:1 B2:1
C4:1 D8:1

27.  五车二与伴星之间的半长轴为0.85 AU周期为0.285求五车二与该恒星组成的双星系统的总质量
A5.5M⊙ B6.5M⊙
C7.6M⊙ D8.5M⊙
E9.5M⊙

28.  新视野号在2019年元旦完成了2014 MU69Ultima Thule中文名天涯海角的飞越2014 MU69是柯伊伯带中的天体半长轴为44.58 AU 假设物体的反照率为零则以开尔文为单位估算2014 MU69表面的最高温度
A41.7K B58.9K
C83.3K D117.9K

29.  HD209458b是一颗太阳系外气体巨行星其半径为1.38木星半径质量为0.69木星质量1木星半径=6.99×107m1木星质量=1.90×1027kg以下哪一个最接近HD209458b中心的压强单位
A109 bar B106 bar
C105 bar D103 bar

30.  想象一下我们的太阳突然被一个质量只有太阳一半的M型矮星所取代如果我们的地球在这个变化过程中保持相同的半长轴那么地球绕M型矮星公转的新轨道周期为多少
A0.707年 B1
C1.414年 D2

解答
BABDB BABDC
BAACB DCCBB
ACDDC BCBBC

资料来源https://usaaao.org/

发布单位台北市立天文科学教育馆

瞬变源

天文学家使用位于南非卡鲁Karoo沙漠的无线电望远镜MeerKAT观测天坛座区域发现奇怪的无线电源在三星期内迅速增亮三倍以上这是MeerKAT发现的第一个瞬变源当天文事件在数秒数天甚至数年内出现或消失称为“瞬变”事件这种事件非常重要因为它们能增进对恒星演化的了解

这颗天体称为MKT J170456.2-482100随后以其他望远镜发现与距离地球约1800光年的恒星TYC8332-2529-1位置相匹配它是约2.5倍太阳质量的巨星由于该恒星相对较亮因此以前曾多次以光学望远镜观测提供了超过18年数据也发现恒星的亮度在21天内会变化研究人员认为光度变化是恒星上如黑子一样的星斑造成天文学家也用南非大望远镜SALT获取恒星的光谱发现恒星具有磁场并且还有一颗伴星这颗伴星比主星暗得多但质量至少是太阳的1.5天文学家不确定这颗伴星是什么由于质量稍大可能不是白矮星此外造成瞬变现象的无线电闪焰通常发生在矮星而不是巨星上但若伴星是矮星则显得亮度太暗因此该团队仍不确定这系统成员是甚么种类的天体值得未来追踪观测相关论文发表在皇家天文学会月报Monthly Notices of the Royal Astronomical Society编译/台北天文馆李瑾

资料来源Science Alert

发布单位台北市立天文科学教育馆

由凯克天文台所拍摄的2I/Borisov照片,右图中的地球为比例尺。

由凯克天文台所拍摄的2I/Borisov鲍里索夫彗星照片右图中的地球为比例尺

耶鲁大学的天文学家Pieter van DokkumCheng-Han HsiehShany DanieliGregory Laughlin20191124日使用夏威夷凯克天文台的低分辨率成像光谱仪拍摄了星际彗星2I/Borisov的图像最新图像显示它的彗尾延伸了约16万公里

2I/Borisov鲍里索夫彗星是Gennadiy Borisov2019830日所发现的天体I代表星际它也是迄今发现第二个来自太阳系以外的天体至于第一个确认的星际天体是2017年发现的1I/ʻOumuamua2I/Borisov的彗核仅约1.6公里然而它的彗尾长度却已超过地球直径的14

2I/Borisov鲍里索夫彗星预计于2019128日在距离太阳3亿公里处经过近日点同时将在201912月下旬以1.9AU的距离接近地球最大总亮度仅约15之后便逐渐离开太阳系台北天文馆王彦翔/编译

资料来源Astronomy Now

发布单位国家天文台

北京时间20191128日凌晨国际科学期刊自然发布了中国科学院国家天文台刘继峰张昊彤研究团队的一项重大发现依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜LAMOST研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新

1 中国科学家发现的巨型黑洞LB-1的艺术想象图中心黑色的点表示黑洞周围红色的圆盘代表截断的吸积盘蓝色圆表示伴星B型星作者喻京川

黑洞英语black hole是一种本身不发光的神秘天体任何物质包括光也无法从它身边逃离根据质量的不同黑洞一般分为恒星级黑洞中等质量黑洞超大质量黑洞这其中恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的是宇宙中广泛存在的“居民”理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞但迄今为止天文学家仅在银河系发现了约20颗恒星级黑洞——而且都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的质量均小于20倍太阳质量的黑洞

找到新的方法发现数量巨大没有X射线辐射的黑洞成了天文学界近年来研究的热点和难点

2016年秋季开始国家天文台领导的研究团队利用LAMOST开展双星课题研究历时两年监测了一个小天区内3000多颗恒星结果发现在一个X射线辐射宁静的双星系统LB-1一颗8倍太阳质量的蓝色恒星围绕一个“看不见的天体”做着周期性运动不同寻常的光谱特征表明那个“看不见的天体”极有可能是一颗黑洞研究人员随即进行了“确认”他们通过西班牙10.4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜进一步确认了LB-1的光谱性质计算出该黑洞的质量大约是太阳的70值得一提的是在两年之久的监测时间里LAMOST共为这项研究做了26次观测累积曝光时间约40个小时刘继峰表示如果利用一架普通四米口径望远镜来寻找这样一颗黑洞同样的几率下则需要40年的时间——这充分体现出LAMOST超高的观测效率

2 LB-1和引力波并合事件X射线方法发现的黑洞的质量分布

目前恒星演化理论预言在太阳金属丰度下只能形成最大为25倍太阳质量的黑洞这颗新发现黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”美国激光干涉引力波天文台LIGO2015年起通过探测引力波的方法发现了数十倍太阳质量的黑洞2017雷纳·韦斯基普·索恩和巴里·巴里什因在LIGO的建造和引力波探测方面的贡献被授予诺贝尔物理学奖LIGO台长大卫·雷茨评论“在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型这一非凡的成果将与过去四年里美国激光干涉引力波天文台LIGO及欧洲室女座引力波天文台Virgo探测到的双黑洞并合事件一起推动黑洞天体物理研究的复兴”接下来利用LAMOST极高的观测效率天文学家有望发现一大批“深藏不露”的黑洞开创批量发现黑洞的新纪元

这项工作是基于LAMOST中国兴隆加纳利大望远镜西班牙加纳利群岛凯克望远镜美国夏威夷钱德拉X射线天文台美国的观测数据完成的本研究共包括55位作者来自中国美国西班牙澳大利亚意大利波兰和荷兰7个国家28家单位

论文链接https://www.nature.com/articles/s41586-019-1766-2


相关资料

/wp-content/uploads/2019/11/20191114_A119_Occ.mp4

  2019111422点左右福建广东等地发生了怒后星掩毕宿四现象备受海峡两岸的关注
  对于掩星观测来说时间越精确采集的数据越有价值这是来自广东邑大天协曾嘉欣拍摄的视频金牛座恒星毕宿四金牛座γ清晰可见掩星发生大约4地点五邑大学广东·江门当然啦几家欢喜几家愁因为小行星掩星的特殊性一部分小伙伴因为各种原因没能成功观测

  请将观测结果提交至紫金山天文台掩星预报网站http://almanac.pmo.ac.cn/mutual-star/predictions.html


相关资料

发布单位台北市立天文科学教育馆

木星大红斑是太阳系中最强大的风暴新的研究表明尽管它看起来明显萎缩了但风暴本身仍然健康较早的研究表明从1878年来风暴一直持续缩小且自2012年以来缩小的步伐似乎更快因此有报导称大红斑即将消失但加州大学伯克利分校的计算物理学家菲利普·马库斯Philip Marcus教授在美国物理学会流体动力学分会上指出没有证据显示推动云层形成的涡旋正在发生变化他认为有关大红斑将死的说法太夸大了由于观察者不是直接看到风暴本身而只能看到上面的云所以尽管云层可能会对涡旋影响但是对于风暴本身并不重要

他和同事们使用电脑模型发现从朱诺号太空船看到的剥落现象实际是木星大气中的气旋与尚未被卷入的云团碰撞撞击使云“破碎”由于云处于风暴之上因此暴露在更多的紫外线下使云块显得较红这给人的感觉是大红斑正在分开Marcus除非发生灾难性事件否则大红斑将持续下去或许还能长达几个世纪但它的未来仍然充满未知编译/台北天文馆李瑾

木星大红斑

资料来源New Scientist