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  • 来自超新星的陨石雨,其穿越大气层的速度可达光速的1%

    当有流星撞击大气层的时候,它只会以很小一部分光速划破夜空

    地球偶尔被宇宙的陨石袭击已经是众所周知的事情。陨石既会在我们的大气层爆炸,也会冲撞在地球表面。此外,我们的星球经常会经历流星雨,每当星球的运行轨道引起星球通过太阳系中的碎片云。然而,有一些物体——大约1mm左右,是足够小而被忽视的。地球经常被这些物体频繁撞击也是被确定的。

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    根据哈佛大学天文学家阿米尔·西拉吉和教授亚伯拉罕·勒布的新研究显示,地球的大气层被较大的流星连珠炮似的撞击是有可能的。这些流星从1mm到10cm(0.04到4英寸)不等,它们如电光火石一般飞驰而过。这些研究人员声称,这些流星能作为附近有超新星的证据。超新星能引起颗粒加速到比相对论低一点的速度,甚至和相对论一样的速度——几千倍的声速到一小部分光速。

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    他们以“亚相对论流星的观测特征”为课题的研究,在网上出现了且这项研究正被考虑发表在《天文物理期刊》上。他们所做的工作解决了天体物理学中的一个持续之谜,即超新星的抛出物是否可以加速到相对论速度并穿过星际介质到达地球的大气层。

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    关于陨石进入地球大气层的专家表示。资料来源:牛津大学。

    过去曾有几位天文学家(如Lyman Spitzer和Satio Hayakawa)提出,存在这些直径约为1mm(0.04英寸)的流星。且它们是否能在星际空间旅行中幸存的问题也得到了详细的研究。正如Siraj通过电子邮件在《今日宇宙》里解释的那样,“实验证据表明,过去至少有一颗超新星曾在地球上落下大量重元素。众所周知,超新星能够释放数量可观的以亚相对论速度飞行的尘埃。我们也看到在超新星抛出物中有这样块状或“子弹”状物质的证据。虽然小块物质所占的比例是未知的,但即使超新星抛出物中毫米级及以上这样的尘埃只占0.01%,那么根据银河系中超新星的速率我们就可以预期,每个月都会有一颗亚相对论速度流星坠入地球的大气层。“

    尽管我们有充足的理论基础,仍然存在这样一个问题,就是比流星大的尘埃是否会以亚相对论或相对论速度进入地球大气层。这些流星中有小到直径1毫米或1厘米的,大到直径10厘米的。而大部分问题都与我们当前的搜索方法有关,我们的搜索方法并不是简单的用来寻找这些物体的。

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    “通常来说流星移动的速度相当于光速的0.01%。”西拉杰(Siraj)说,“因此有必要对当前的搜索进行调整,以期找到以该速度进行运动的对象的信号。来自超新星的流星将以100倍的速度移动,大约是光速的1%。然后这些以光速1%移动的流星的信号和一般流星将会呈现出显著的不同,这让它们更容易被当前的调查所忽视。”流星是彗星碎片和小行星碎片在靠近大气层时被吸入大气层,与大气层冲撞,瞬间燃烧起来形成的火花。

    功劳:Jimmy Westlake(吉米·威斯特莱克)为了他们的学习,西拉杰(Siraj)和勒布(Loeb)开发了一个流体力学和辐射模型来追踪由亚相对论性流星穿过我们的大气层而产生的热等离子体圆柱体的演化。从这个模型,他们可以有能力去计算是哪一种信号将会被发出,从而为天文学家应该注意的问题提供了一个指示。

    然后西拉杰(Siraj)解释道:“我们发现可以被显微镜探测到的亚相对论性流星会产生冲击波,还会产生一种可见的明亮的波长辐射闪光--两者都持续了大约十分之一毫秒。对于小到一毫米的流星,一个一平方厘米的光学探测器就可以很容易地探测到地平线外的闪光。”

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    考虑到这一点,Siraj和Loeb继续描述出一种基础结构,它能让天文学家确认这些天体的存在并研究它们。例如,新的调查包含次声麦克风和光学红外仪器,这将能探察到这些天体进入我们的大气和由此产生的爆炸所产生的声波标记图和光学闪光。

    根据他们的计算,他们建议一个覆盖全天空的大约600个探测器组成的全球网络,可以每年探测到一些这种类型的流星。还可以选择通过现有数据搜索亚相对论性和相对论性流星的迹象。最后,有可能用现有的基础设施来寻找这些天体的迹象。

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    天体图显示了CNEOS(近地天体研究中心)探测到的流星爆炸的位置和能量。

    Siraj解释道,一个很好的数据来自NASA的近地天体研究中心网络和数据库:此外,我们注意到,美国政府提供CNEOS 的《火球与火流星报告》数据库的全球传感器分类网络(包括麦克风和光学探测器)可能包含一个可行的现有基础设施。

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    我们敦促美国政府去分类更广泛的CNEOS数据网,这样科学家就可以在不花纳税人更多钱区开发一个新的全球网络的情况下,来研究亚相对论性流星—有一个已经在运作。

    这样做相当于研究一组全新的、定期与地球大气相互作用的天体。它也将会为超新星研究提供一个新的视角,使天文学家能够对他们产生的喷出物施加重要的限制。考虑到这一点,一个低成本,全球网络的全天空相机似乎很值得投资!

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3.遥。,火晶柿子,Bluesweet.游,『残阳∮如血』-universetoday

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