詹姆斯·韦伯太空望远镜第一次观测到一颗系外行星的内部

作者:小菜 更新时间:2024-05-23 点击数:
简介:一位艺术家的WASP-107 b概念展示了行星气体外壳内的湍流大气混合。

资料uux.cn/Roberto Molar Candanosa/约翰斯·霍普金斯大学据约翰霍普金斯大学(Roberto Molar Candanosa):在类似棉花糖的行星WASP-107b中隐藏着数量惊人的低甲烷和超大核心。

根据詹姆斯·韦伯太空望远镜获得的数据,这些发现标志着首次对系外行星核心质量的测量,并可能为未来对行星大气层和内部的研究奠定基础,这是

【千问解读】

一位艺术家的WASP-107 b概念展示了行星气体外壳内的湍流大气混合。

资料uux.cn/Roberto Molar Candanosa/约翰斯·霍普金斯大学据约翰霍普金斯大学(Roberto Molar Candanosa):在类似棉花糖的行星WASP-107b中隐藏着数量惊人的低甲烷和超大核心。

詹姆斯·韦伯太空望远镜第一次观测到一颗系外行星的内部

根据詹姆斯·韦伯太空望远镜获得的数据,这些发现标志着首次对系外行星核心质量的测量,并可能为未来对行星大气层和内部的研究奠定基础,这是寻找太阳系以外宜居世界的一个关键方面。

首席作者、约翰斯·霍普金斯大学布隆伯格地球与行星科学杰出教授David Sing说:观察数百光年外的行星内部听起来几乎是不可能的,但当你知道它的质量、半径、大气成分和内部的温度时,你就已经掌握了了解内部内容和核心有多重所需的所有信息。

这是我们现在可以为不同系统中的许多不同气体行星做的事情。

今天发表在《自然》杂志上的这项研究表明,这颗行星的甲烷比预期少一千倍,核心质量是地球的12倍。

WASP-107b是一颗巨大的行星,被像棉花一样蓬松的灼热大气层包裹,围绕着一颗大约200光年外的恒星运行。

它之所以膨胀是因为它的构造:一个木星大小的世界,质量只有木星的十分之一。

尽管它有甲烷——地球上生命的组成部分——但由于靠近母恒星且缺乏固体表面,这颗行星不被认为适合居住。

但它可能为行星后期进化提供了重要线索。

在今天发表在《自然》杂志上的另一项研究中,其他科学家也用韦伯望远镜发现了甲烷,并对该行星的大小和密度提供了类似的见解。

詹姆斯·韦伯太空望远镜第一次观测到一颗系外行星的内部

Sing说:我们想观察与我们太阳系中的气态巨星更相似的行星,它们的大气层中有大量甲烷。

这就是WASP-107 b的故事变得非常有趣的地方,因为我们不知道为什么甲烷水平如此之低。

艺术家的概念WASP-107 b,一颗大约200光年外的温暖海王星系外行星。

资料uux.cn/Roberto Molar Candanosa/约翰斯·霍普金斯大学新的甲烷测量表明,当分子从行星内部向上流动时,它会转化为其他化合物,与高层大气中其他化学物质和星光的混合物相互作用。

该团队还测量了二氧化硫、水蒸气、二氧化碳和一氧化碳,发现WASP-107 b比天王星和海王星含有更多的重元素。

Sing说,这颗行星的化学性质开始揭示行星大气层在极端条件下如何表现的难题中的关键部分。

他的团队将在明年用韦伯望远镜对另外25颗行星进行类似的观测。

Sing说:我们从未能够详细研究系外行星大气中的这种混合过程,因此这将大大有助于理解这些动态化学反应是如何运作的。

当我们开始研究岩石行星和生物标志物特征时,这是我们绝对需要的。

詹姆斯·韦伯太空望远镜第一次观测到一颗系外行星的内部

约翰斯·霍普金斯大学行星科学博士生扎法尔·鲁斯塔姆库洛夫(Zafar Rustamkulov)是这项研究的共同负责人,他说,科学家们推测,这颗行星的过度膨胀半径是由内部热源造成的。

通过将大气和内部物理模型与韦伯的WASP-107 b数据相结合,该团队解释了行星的热力学如何影响其可观测的大气层。

鲁斯塔姆库洛夫说:这颗行星有一个热的核心,这个热源正在更深地改变气体的化学成分,但它也在推动这种强烈的对流混合从内部冒出气泡。

我们认为,这种热量正在导致气体的化学成分发生变化,特别是破坏甲烷,并产生大量的二氧化碳和一氧化碳。

鲁斯塔姆库洛夫说,这些新发现也代表了科学家们能够对系外行星内部及其大气层顶部建立的最清晰的联系。

去年,韦伯望远镜在大约700光年外的另一颗名为WASP-39的系外行星上发现了二氧化硫,这为星光驱动的反应产生大气化合物提供了第一个证据。

约翰斯·霍普金斯大学的团队现在正专注于可能保持核心温度的因素,并预计可能会产生类似于导致地球海洋高潮和低潮的力。

他们计划测试这颗行星是否被其恒星拉伸和牵引,以及这可能是核心高温的原因。

探秘太空中的危险隐患:超新星加伽马射线

宇宙中的超新星爆发是非常致命的事件,一旦摊上这事儿,谁也救不了谁。

超新星爆发产生的冲击波对地球生命而言是个噩耗,在地球诞生初期,太阳系的位置与现在不同,一颗超新星爆发洗礼了地球上的生命,深海中发现的史前鹦鹉螺化石证实了这个推测。

当时太阳系穿过超新星爆发的区域,地球海洋中的无脊椎动物便受到超新星爆发的强烈影响,今天在多种海底生物化石中可发现这些痕迹。

在过去五亿年内,地球曾经非常靠近超新星爆发影响区域,比如距离地球约7500光年外的船底η星云。

这里有一颗质量至少是太阳的90倍的恒星,它可能将终结地球上的生命。

船底η星云是一个即将结束中央核聚变的天体,发生超新星爆发后可对周围时空产生影响,船底η也被称为二,距离我们7500光年,这个距离是非常近的,正处于发生超新星爆发的边缘。

美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜一升空就对其展开观测,发现它进入了20年一个周期的不稳定期。

目前,船底η星云已经向外喷射出超过10倍太阳质量的物质,恒星风速度可以达到每小时数百万公里,按照这个速度,大约1000年的时间内就会损失一颗太阳的质量。

船底η超新星一旦爆发,可产生强烈的伽马射线暴,这是宇宙中致命的射线,如果对准地球的方向,我们可能受到它的影响。

地球上的一切生命暴露在强烈的伽马射线暴下,几乎没有生命可以存活,而且地球大气中的臭氧层会被摧毁。

约翰霍普金斯大学的天文学家发现两百万年前的一次大灭绝可能来自超新星爆发,上新世和更新世交替阶段发生了浮游生物、软体动物等大灭绝,同位素铁-60的研究发现,超新星爆发确实对地球产生了影响。

这颗超新星位于100光年左右,处于半人马座方向,其威力足以破坏地球臭氧层,让浮游植物出现大灭绝。

如果在这个距离上再次爆发超新星,地球上的生命势必受到巨大的影响,银河系已经有数百年没有超新星出现了,已经远远超过了平均一百年一颗的频率,下一次超新星会在哪儿,希望不要在太阳系附近。

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安东·韦伯恩是怎么样一个人?关于他的评价如何

在交响音乐发展的历史中,没有几部能比韦伯恩的《交响曲》更奇怪:两个简短的、的乐章组合,一个有节制的乐队,弦乐没有低音提琴,加入一架竖琴以及一对单簧管和圆号。

这对他本人来说也是一个奇怪的变化。

1924年,他接受了勋伯格的新的十二音技法,但其音乐风格改变甚微;1927年11月,当他在创作他的《交响曲》时,他的音乐开始产生了变化。

至此,韦伯恩开始显露作为后世先锋派鼻祖的创新精神。

突然,音乐变得轻了、有秩序了。

韦伯恩意识到序列的原则不仅允许他保持其音乐中习惯的半音化,而且他还可以将这些序列加以排列,使其具备对称或镜像的特征。

在这部或许是世界上最短的《交响曲》中,所有的一切都来源于这个序列,而且序列本身就是一种微型的镜像——序列的前六个音(A-#F-G-bA-E-F),然后是前六个音的在移高三全音上的逆行(B-bB-D-#C-C-bE),即前六个音从后向前进行——如同一个图像在镜子之中的影像。

第一乐章开始的二声部卡农围绕着还原A音构成了严格的音符上的对称。

接下来的乐章建立在这个序列基础上的一组变奏,主题在单簧管上呈示,同时与圆号和竖琴的逆行形成对照。

乐章共有七个变奏,大部分是卡农式的,节奏与织体是多种多样的。

第一变奏是弦乐四重奏的二声部卡农,韦伯恩解释道:“这不可能获得较强的聚合力。

甚至荷兰人(即约斯坎和他的后继者)也无法做到。

”尾声是一个具有总结作用的小的镜像结构。

然而,这些音乐上的精妙设计却很难通过听觉感知。

韦伯恩《弦乐三重奏》 1928年7月,韦伯恩完成了这部交响曲,他在给抒情诗人西德加尔德·乔(Hildegard Jone,1891-1963)的一封信中宣布了这件事情;而从此之后,韦伯恩的声乐作品所选用的所有歌词都是乔的诗歌。

《眼中的光芒》(Das Augenlicht)完成于1935年,是韦伯恩用乔的诗歌创作的三首较大规模的合唱作品的第一首,用了明亮的音色来与所选歌词相对应:乐队包括木管独奏的“大杂烩”、有音高的打击乐器以及没有低音提琴的弦乐队。

作品中的卡农亦为现代的安排,一个声部歌唱时同时与其逆行形成对照。

但是合唱也是以四声部的和声创作的,这一种和声——与卡农式和变奏技术结合,这是与其《交响曲》一脉相承的——贯穿了韦伯恩后期的创作。

在完成两首器乐小品钢琴变奏曲和弦乐四重奏之后,他将目光集中于为乔的诗篇创作一首歌曲,最终形成了他第一首《康塔塔》(1938—1939)的中间乐章,乐队的编制与《眼中的光芒》相近。

然而在其卡农的、和声的和序列的构造方面,这部作品与《交响曲》非常相似,而且在作品中我们还可以很有趣地发现韦伯恩惊讶于乔的歌词与他已经发现的音乐规则具有一致性。

他为这首诗所写的女高音歌曲“可能是前所未有的一首如此松散的作品”。

毫无疑问,这是在节奏和织体上的松散,或是一种音乐听觉上的松散;然而从其音乐的构成来看却是极端紧凑的。

因此这种松散较之于在此之前的作品来说,是“一种较为严格的有规律的程序的产物”,因为就像是在这首诗中那样,每一个音乐的动机都与整个曲式相对应,“多么令人惊讶,这些诗行与我在半路上不期而遇!”《康塔塔》的终曲——最初是作为第一乐章来构思的,可以让我们回忆起《交响曲》的第一乐章——韦伯恩将其作为一部四声部的赋格、一首谐谑曲和一组变奏来构思。

琥珀四重奏演奏韦伯恩《缓慢的乐章》 《乐队变奏曲》(1940年)与卡农式的变奏相对应,与三度和小二度对称结构的序列设计相对应,与在不同音阶上呈示的自我相似的顺序相对应。

如同韦伯恩写给乔的信中所说的那样:“在一个由模进和节奏所决定的外形中,给定六个音符,之后(这部作品总长持续二十分钟,他习惯于过多地估计他作品的时间)除了这个外形一遍遍地重复之外,别无它物!!!”也就是说,韦伯恩的这首《乐队变奏曲》完全是由六个音的前行与逆行构成的,这一点与《交响曲》的布局完全一致。

然而,这六个音的呈示方式却比《交响曲》更胜一筹:韦伯恩将这两个六音组分成了(4+2)+(2+4)的形式。

除了前四音组——动机和和弦——较之于六音组的作品更具个性化之外,六音组基因最初的呈示是由低音提琴演奏四个音,之后由双簧管演奏后两个音,同时紧接着演奏了两个音开始逆行,并由长号完成了后四个音。

作品中也有四个乐器组:木管乐器、铜管乐器、弦乐器和旋律化的打击乐器(竖琴和钢片琴)。

音乐的结构为一个主题和六个变奏的变奏曲式,或是作为一个有引子、主部(旋律与反复的和弦相对,一个乐器组一个乐器组地演奏)、连接部(完全是和弦式的)、第二主题(织体松散)、再现部(二声部卡农)、过渡和尾声的类似于奏鸣曲式的结构。

韦伯恩接下来的作品是它的最后一部也是最长的一部作品:《第二康塔塔》(1941—1943)。

这部作品和《乐队变奏曲》的关系和《第一康塔塔》与《交响曲》的关系颇为相似,尽管有着更多的木管乐器(七位演奏者而不是四位)以及旋律化的打击乐器(第二乐章用了一个钟,第四乐章用了一个钟琴),但二者的乐队配置也相近。

就像在《第一康塔塔》中的那样,作品开始时也是一首女高音和乐队的歌曲。

要给这种“宣叙调”以“咏叹调”,韦伯恩立即继续了女高音、合唱、独奏小提琴和乐队的此起彼伏对话,关于这一点韦伯恩对乔解释说是围绕着关于耶稣钉死在十字架上的诗行的一种回文。

对于旋律和规则,它采取了古希腊的“诺莫斯”(Nomos)一词,并且把第四乐章中女高音的旋律作为整部作品的“诺莫斯”,“与巴赫改编的众赞歌旋律非常相似”。

随之而来的是一个类似众赞歌的“诺莫斯”的曲调,这个曲调存在于一种合唱镜像卡农的结构中,同时伴有相隔八度的乐器。

在此之后,韦伯恩开始在相同的宣叙调-咏叹调-合唱形式中继续“一种新的部分”,但是这一次是男低音独唱和全部女声的合唱。

为合唱队写的第七部分已经开始创作,但不久就停止了,因为对于韦伯恩来说这六个已经完成的乐章呈现了一种非常令人满意的顺序,即已经创作完成的音乐上的、织体上的和叙述这个事件的原因。

不同于与巴赫的康塔塔(通过乔的基督教-泛神论者的诗歌中的甜蜜、虔诚和对家庭生活的喜爱得以加强)的关系,他把这部作品看作类似于一部弥撒。

韦伯恩最后的声乐作品的思想是对古代形式的复兴,在1911到1913年,他已经开始反复考虑马勒声乐交响曲的主题——关于山地和死亡的主题。

这最终以《五首乐队小品》(Op.10)的方式出现,但是他遗留了其他几个乐队的乐章和一首歌曲《伯杰温柔的光芒》(O sanftes Glühn der Berger)。

这首歌曲与另外两首《静谧的芳香》(Leise Düfte)和《明III》(Kunfttag III)都作于1914年,但都直到1965年才为人所知,汉斯·摩登豪尔(Hans Moldenhauer)在韦伯恩的遗物中发现了它们,同时发现的还有五首被韦伯恩废弃了的创作于1913年的管弦乐小品以及其他一些作品。

韦伯恩保存了《伯杰温柔的光芒》和《静谧的芳香》,可能是因为他不太愿意将这些诗歌公诸于众,是一种感到害羞的心理:他仅仅在1912年的一封信中告诉了贝尔格,说这些作品中的大部分都与自己母亲的去世有关。

至于他藏匿的这几首管弦乐小品,可能是《五首乐队小品》(Op.10)中不需要它们。

倾听这些被放弃但是又被保存下来的作品,我们会疑虑为什么他选择这样的五首作品组成了Op.10。

或许,我们还可以重新构建起他的声乐交响曲的样式,把作品10之2、3放置于《伯杰温柔的光芒》之后,终曲是作品10之5。

音乐史上,韦伯恩的作品往往被人们以一种实验音乐来看待,人们大多认为其音乐的可听性不如勋伯格的另一位学生贝尔格。

但是,其音乐中对于序列的不同排列方式,以及大量运用的卡农和变奏的主题发展方式却丰富并发展了其恩师勋伯格的十二音体系,并为后世先锋派音乐的创作埋下了伏笔。

他的音乐至今仍被认为是奇特的,而他的死与他的音乐一样奇特:因香烟的亮光而招致了盟军士兵对其的误杀。

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