太空網評2017十大天文進展：引力波天文學的豐收年|引力波|天文學|黑洞

　　新浪科技訊 北京時間12月25日消息，據國外媒體報道，對於空間科學而言，2017年是一個大年，因此要想選出今年最重要的天文大事件並非易事。但儘管如此，各大媒體依然給出了各自的答案。以下，我們參考美國太空網給出的2017十大天文事件盤點：

　　一）雙中子星合併事件

　　今年的8月17日將被載入天文學史冊，因為它標誌著一個全新時代的開端。在這一天，天文學家們宣布他們首次同時透過光學和引力波兩種手段觀測到同一個天文事件。這被稱作「多信使天文學」（multi-messenger astronomy）。

　　它有什麼意義？這幾乎就相當於一個人獲得了一種新的知覺。人類自古以來就一直通過光學波段觀察宇宙，而現在，他們第一次透過引力波「聽見」了宇宙。當這兩種方式結合起來，將產生一加一遠遠大於二的效果。事實上，《科學》雜誌將這項發現評為了2017年年度科學突破。

　　這次雙中子星合併事件是由設在美國的「激光干涉引力波天文台」（LIGO）以及歐洲的「室女座」引力波觀測台各自獨立觀測到的，並隨後由設在地面和太空中的超過70台望遠鏡進行了追蹤觀測。引力波觀測的數據顯示這一事件的本質是兩顆中子星的相撞，而光學波段的望遠鏡觀測則能夠給出更多的細節信息，包括確認了這種中子星合併機制是產生宇宙中很大一部分重元素的機制，比如說黃金。因此可以說，這一發現確認了我們都是由中子星物質組成的。這項發現是我們藉助多信使天文學手段能夠取得何種進展的第一項證明。

　　二）TRAPPIST-1周圍的七行星系統

　　在今年一月份，科學家們宣布在一個編號TRAPPIST-1的恆星周圍發現了不是一顆行星，也不是兩顆行星，也不是三顆行星——而是7顆行星！美國宇航局很快發布了這幾顆行星的藝術想像圖，並設想了如果人類在上面生存將會有何種體驗。甚至還推斷出，由於這幾顆行星之間軌道距離很近，因此如果有其中一顆星星上出現生命的話，它們應該能夠很容易通過小行星等渠道在不同行星之間相互傳播擴散。

　　當然，科學家們從一開始就非常謹慎，不斷提醒公眾，要想判斷這些星球上有無生命，我們還需要未來更加先進的設備做更多的觀察。這一發現實際上和宇宙中可能存在生命的話題關係並不大，它更多的是提醒我們宇宙所擁有的巨大潛力。它也催促我們必須去設計研製更加先進的下一代望遠鏡，以便在這方面取得進展。TRAPPIST-1行星系統看上去幾乎就像是從科幻書中跳出來的，它讓我們知道宇宙遠比我們想像的更加豐富多彩。

　　三）北美日全食

　　今年8月18日，出現了一次橫貫整個北美大陸的日全食天象，這幾乎是近100年來未曾有過的。寬度僅有70英里（約合112公里）的狹窄日食帶從美國西北部的俄勒岡州一路向東南延伸到南卡羅來納州。

　　日全食發生前一段時間，沿著日食帶附近的美國城市，不論大小都迎來了大批來自全球各地追逐日食的遊客和科學家，人們不斷祈禱日食期間天公作美，不要有雲。當然，更多的人們通過互聯網觀看了現場直播，一同領略了這次天空奇景。

　　四）土衛二的海洋

　　在今年4月份，美國宇航局的科學家們宣布在土衛二海洋中找到了或許能夠為生活在那裡的生命提供能量的來源——如果那裡的海洋里真的存在著生命的話。卡西尼探測器在穿越土衛二極地上空時 ，獲取到從土衛二冰層下方海洋通過冰裂隙噴射出的水汽樣本。

　　不久之前 ，我們曾經認為土衛二就是一顆圍繞土星運行的冰塊星球，但現在這一觀點已經被完全改變。我們認為土衛二冰層下方存在一個巨大的冰層下海洋，那裡是太陽系中除了地球之外最有希望存在生命的地方。在那些海洋的底部或許和地球上一樣存在一些熱液噴流，根據地球的情況分析，那樣的地方很有可能會孕育生命。

　　而4月份的最新發現顯示，土衛二下方噴出的水汽中含有氫分子成分，這可以成為生命的能量來源。氫分子可以透過高溫水體和岩石之間的反應產生，在這一過程中將能夠為生命提供能夠。

　　五）卡西尼探測器的「壯麗終章」

　　卡西尼飛船是美國宇航局最偉大的探測任務之一。在它圍繞土星工作的13年間，它讓我們對於土星和它的光環乃至衛星系統都有了大大深入的了解。卡西尼探測器的工作還讓我們見識了土星衛星系統遠超原先設想的複雜性和多樣性。

　　美國宇航局最終被迫在9月15日結束卡西尼的使命，因為這台探測器的燃料正逐漸耗盡。在它生命的最後階段，它為科學家們獻上了它最後的大禮——通過穿越土星與它光環之間的狹窄縫隙，並最終一頭沖入土星大氣層之中，以這樣的方式獲取最後一批珍貴的數據。在此之前還從未有探測器沖入土星大氣層，因此這些數據尤其可貴，科學家們目前仍在對相關數據結果進行分析。

　　六）如火如荼的引力波探測

　　今年距離科學家們宣布首次探測到引力波信號已經過去兩年之久。這是100多年前由愛因斯坦的廣義相對論最早預言的一種時空中的漣漪。而現在，這一研究領域正進入蓬勃發展的新時期。

　　美國政府資助的「激光干涉引力波天文台」（LIGO）在2015年作出了首次引力波發現，而在今年他們又宣布探測到來自雙中子星合併的引力波信號，並且與此同時全球各地超過70架望遠鏡同步觀測到這次事件的光學對應體。這是一次重大的歷史性事件。

　　緊隨其後，將引力波科學領域的關注熱度推向最高峰的還是三位LIGO創始科學家被授予了今年的諾貝爾物理學獎。

　　LIGO還宣布了另外三起來自黑洞合併的引力波事件，從而使其發現的已確認黑洞合併導致的引力波信號數量達到5個。這些發現本身就非常引人入勝，但科學家們更加感興趣的是這些探測結果讓我們有了很多可供進一步研究的雙黑洞系統。當我們擁有更多樣本，我們將可以開始觀察它們之間是否存在某些共性，或者那些差異性，而這些對於我們研究這些神秘天體，以及它們在宇宙中的地位都將擁有重要意義。

　　還有一件事必須提及，那就是設在義大利境內的歐洲引力波探測設備——室女座引力波探測器（Virgo）在今年8月份開始投入工作，並幾乎立即就獲得了它的首次引力波發現，與LIGO共同獨立探測到一次來自黑洞合併的引力波信號。兩座引力波天文台之間的合作將讓我們能夠更好地探測引力波信號，並縮小對其來源位置估算的誤差範圍。總之一句，今年是引力波天文學的大年。

　　七）首個來自太陽系外的小天體被發現

　　研究人員今年可能首次觀測到了一個源自太陽系之外的小天體。這個被稱作「奧陌陌」（Oumuamua）的小天體最早是在今年10月份被設在夏威夷的Pan-STARRS 1巡天望遠鏡發現的。

　　來自太陽系之外的小天體穿過太陽系這件事情本身並不奇怪，但問題就在於要想發現並識別出它們則是一件相當困難的事情。在這一案例中，研究人員通過觀測發現這顆小天體的軌道方向並非圍繞太陽的，並且軌道傾角極大。

　　八）穀神星上的生命元素

　　穀神星是位於火星與木星之間小行星帶中最大的天體，目前，根據最新分類，穀神星已經被歸入矮行星行列。乍一看，穀神星表面撞擊坑遍布且一片荒蕪，顯然不可能是生命的棲息之所，但隨著科學家們對這顆星球的了解越多，這裡便顯示越多的宜居證據。

　　在今年2月份，研究人員宣布他們在穀神星表面發現了有機物分子。科學家們認為，有機分子是構成生命的必要成分，儘管有機分子的存在本身並不代表那裡就存在生命。這一發現，再加上科學家們懷疑在穀神星地表下方可能存在著一個地下海洋。兩個消息一起看，液態水加上有機物分子，這就大大增加了穀神星上可能孕育生命的可能性。

　　九）首次直接觀測地球大小系外行星的大氣層

　　科學家們首次確認，在一顆僅比地球稍大一些的遙遠系外行星上存在大氣層。這顆系外行星編號為GJ 1132b，它似乎擁有一個厚度巨大且溫度很高的大氣層，這也驗證了此前科學家們的猜測，那就是這顆行星的環境可能更像金星，而不是地球。

　　對這一系外行星大氣的直接觀測具有重要意義，因為此前科學家們只研究過木星大小的系外行星大氣，在最小的案例中，科學家們觀測到大氣現象的系外行星，其質量也有地球的8倍之多。而相比之下，此次觀測的GJ 1132b的質量僅有1.6倍地球質量，而半徑也僅有地球的1.4倍左右。

　　對系外行星大氣的觀測將有望讓我們了解那裡是否存在生命跡象，因此科學家們一直在努力弄明白該去搜索哪些信號？哪些信號可能意味著生命的存在？以及，如何去找到這樣的信號？在目前的技術手段下，對系外行星開展大氣層研究仍然是極具挑戰性的工作，隨著新一代望遠鏡的研製成功並投入使用，這一領域的研究或許將得到極大的推動。

　　十）火星上存在液態水的證據面臨挑戰

　　在2015年，研究人員宣稱他們在火星上找到了其地表存在液態水的證據。隨後，美國宇航局召開新聞發布會宣布了這項消息，稱所謂的「季節性復現斜坡條痕」（RSL）可能是高鹽度液態水在火星地表上沿著斜坡流淌時產生的。由於水體的高鹽度，其不容易結冰，從而能夠在火星的極端低溫低壓條件下存在。

　　但也有一部分學者並不同意這一解讀。今年11月份，美國聯邦地質調查局（USGS）的科學家發表論文，駁斥了火星地表液態水的解讀，並認為這種條痕的形成不需要水體的參與，而更可能是沙粒沿著斜坡下滑時留下的痕迹。但研究人員同時也謹慎地指出，要想最終得到確鑿結論，最佳辦法是對這些條痕區域的物質進行直接取樣分析，但很顯然這種做法在近期內還難以做到。（晨風）