土星的冰環(huán)可能正在加熱它的大氣， 令其發(fā)出紫外光

土星的冰環(huán)可能正在加熱它的大氣， 令其發(fā)出紫外光

肯·克羅斯韋爾

令土星呈現(xiàn)如此壯觀景象的冰環(huán)有可能正在對其大氣進行加熱，并使其發(fā)出紫外光。

研究人員在土星北半球探測到大量來自于氫原子的紫外線輻射。這種輻射被稱為萊曼- 阿爾法（Lyman-alpha）輻射，有可能是由行星環(huán)落入大氣中的水冰造成的，這些水冰中含有氫。研究人員在3 月30 日出版的《行星科學雜志》（Planetary Science Journal）上提交了他們的報告。

對一個遙遠世界類似輻射的探測或可在某一天引領發(fā)現(xiàn)圍繞另一顆恒星運轉(zhuǎn)的類土星行星。

這項發(fā)現(xiàn)的關鍵之處來自于兩架航天器——哈勃太空望遠鏡和卡西尼號探測器——于2017 年同時對土星的觀察，這些觀察發(fā)生在卡西尼號縱身沒入這顆行星的大氣層之前，來自于巴黎天體物理研究院的天體物理學家洛特菲·本- 賈菲爾（Lotfi Ben-Jaffel）說道。

這使得本- 賈菲爾及其同事可以校準這些航天器上的紫外光探測器，以及于1980 年和1981 年飛越土星的旅行者1 號和2 號上面的探測器，同時還可以校準觀察土星的地球軌道衛(wèi)星“國際紫外探測器”（InternationalUltraviolet Explorer）。對比這些紫外線觀察結(jié)果，揭示出土星北緯5°至北緯35°范圍之間存在著大量萊曼- 阿爾法輻射。

研究人員對于這些特殊的紫外光的解釋是可靠的，來自于美國航空航天局艾姆斯研究中心（Ames ResearchCenter）的行星科學家保羅·埃斯特拉達（Paul Estrada）表示道，他沒有參與到此項新研究中。

“我們知道物質(zhì)正在從星環(huán)中掉落，”他說道，因為卡西尼號在螺旋墜入土星的過程中探測到了它們。“星環(huán)主要為水冰，它或許是原子氫的來源。”原子氫釋放出的萊曼- 阿爾法輻射被研究人員探測到。

當冰環(huán)顆粒墜入到土星的大氣中，它們攜帶有動能。“它們向周圍氣體中釋放出能量，”本- 賈菲爾說道，同時這些能量將大氣加熱。當冰顆粒蒸發(fā)時，它們釋放出額外的能量，進一步加熱大氣，并令其發(fā)出紫外光。研究人員猜測，這種輻射同樣會在行星的南半球顯現(xiàn)。

我們太陽系中所有的巨行星都有星環(huán)，但是只有土星星環(huán)如此明亮且美麗。天文學家迄今為止還不知已發(fā)現(xiàn)的圍繞其他恒星運轉(zhuǎn)的成千上萬的世界是否同樣擁有如此壯麗的星環(huán)。

最新的發(fā)現(xiàn)有助于天文學家確定那些壯觀的星環(huán)世界，如果它們存在的話。未來的行星獵手或可搜尋萊曼- 阿爾法輻射泄漏出的紫外光，本- 賈菲爾說道，之后經(jīng)過進一步的觀察便能確認星環(huán)的存在了。

王麒 譯自 《科學新聞》（Science News）2023 年5 月6 日

機器學習使得首張黑洞圖像變得更加清晰

艾米麗·科諾弗

如果首張黑洞圖像看起來像是一個模糊的甜甜圈，那么這張就是細洋蔥圈了。

使用一種機器學習技術(shù)，科學家令M87 星系中心的特大質(zhì)量黑洞圖像得到銳化，所展現(xiàn)出的閃亮氣體光環(huán)比此前觀測到的要細得多。

2019 年， 在事件視界望遠鏡（Event HorizonTelescope）的幫助下，科學家公布了M87 的黑洞圖像。

這是首次拍攝到的黑洞圖像，其顯示出的一條模糊的橙色旋轉(zhuǎn)氣體環(huán)是由這個“黑色巨獸”所映射出來的。盡管還是以相同的數(shù)據(jù)為基礎，新環(huán)的粗細也只有原始環(huán)的一半，研究人員在4 月13 日出版的《天體物理學報通信》（Astrophysical Journal Letters ） 上就此作了報告。

事件視界望遠鏡采集來自于全球望遠鏡網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，但是這項技術(shù)在數(shù)據(jù)方面是有漏洞的?！耙驗槲覀儾荒苡猛h鏡覆蓋整個地球，那便意味著存在某些信息缺失。”

來自普林斯頓高級研究院的天體物理學家利亞·梅代羅斯（Lia Medeiros）說道。“我們需要一種能夠填補那些缺失的算法?！?/p>

此前的分析曾使用某些假設填補那些缺失，諸如提升圖像的平滑度。但最新的技術(shù)以30 000 張物質(zhì)圍繞黑洞轉(zhuǎn)動的模擬圖像為基礎，使用機器學習填補那些數(shù)據(jù)缺失，從而創(chuàng)造出了更加清晰的圖像。

未來，這項技術(shù)或可幫助科學家更好地掌握黑洞的質(zhì)量，并進行改進的引力測試，以及其他的黑洞物理研究。

王麒 譯自 《科學新聞》（Science News）2023 年5 月6 日

科學新聞

（2023-05-06）

The Cover 封面故事

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Features 特寫

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科學新聞

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（王 麒 編譯）