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每年，研究人员都会进行新的观察，重新审视旧数据，重新定义我们对地球、太阳系、星系乃至整个宇宙形成过程的认识。
从令人惊叹的图景到揭示真相的计算，从黑洞和中子星到气体云与引力透镜，Gizmodo网站精选了2024年天体物理学领域年度发现。
迄今最古老的黑洞
1月，研究人员发现一个来自早期宇宙的黑洞，其形成时间可追溯至宇宙大爆炸大约4亿年后，换言之，它的年纪超过130亿岁。要知道宇宙本身也只有137.7亿年历史，所以这个古老巨物几乎就生于宇宙黎明。从宇宙诞生到该黑洞形成，这段时间跨度甚至短于地球寒武纪生命大爆发与你眼前这篇文章的距离。
首次仔细端详银河系外的恒星
11月，欧洲南方天文台的甚大望远镜干涉仪（Very Large Telescope Interferometer）拍摄到一颗恒星，其直径是太阳的2000倍，距离地球16万光年开外！这颗恒星是大麦哲伦星云中的一颗红超巨星，周围环绕着一层茧状结构。研究人员认为，这颗恒星的外层正在脱落，正冲向自己最终的命运——超新星爆发。
艺术家对这颗恒星的构想
木星的等离子喷流
1月，科学家发表了针对美国宇航局（NASA）旅行者2号（Voyager 2）任务在45年前提供的数据的分析。该工作揭示了木星磁鞘中的喷流。木星的磁层是太阳系最大的存在，其直径约为太阳直径的15倍。
机智号，一路走好！
1月，NASA的机智号直升机（Ingenuity）在火星上开展了第72次飞行。事实证明，这也是它的最后一次飞行：火星直升机在一次糟糕的着陆中折断旋翼桨叶，就此结束职业生涯。但机智号对航天历史的贡献不容忽视。它实现了在另一个星球上的首次受控动力飞行，给未来的地外飞行器打了个样。
小行星的宝藏从罐子里释放
美国派出的首个小行星采样探测器奥西里斯-Rex（OSIRIS-REx）似乎收获颇丰，不过要先拆卸其触碰式取样装置头部，才可见样本真容。相关团队于1月发文表示：他们打开了藏宝铝罐，发现里面装有大量太空岩石；样本取自小行星贝努（Bennu），将有助于揭示小行星化学成分以及太阳系历史的更多信息。
好多螺旋星系！
韦布空间望远镜持续拍出关于宇宙天体的惊艳照片。2024年初，近邻星系高角分辨率物理学（简称PHANGS）项目公布了19张螺旋星系的正面照。这些令人惊叹的图像提醒我们宇宙天体的宏伟以及地球的渺小。
新出现的卫星
2月，天文学家观察到此前未见的三颗围绕天王星和海王星运行的卫星。这些卫星是通过地面望远镜发现的，其中一颗直径仅有8公里宽，最大的是23公里。它们的轨道周期短至680天，多达27年。
超新星爆发，黑洞诞生
超新星璀璨的爆发是恒星壮烈的死亡。当恒星的核心坍缩时，外层物质会以光速被抛向太空。这就是超新星爆发。而坍缩也会导致黑洞形成。3月，天文学家捕捉到一颗恒星的超新星爆发景象。
JWST发现的最遥远星系
5月，科学家宣布发现迄今为止最遥远且最古老的星系，它的存在始于宇宙大爆炸的2.9亿年后，位于距离地球130亿光年之外。
发现宇宙黎明的古老星系，表明JWST有能力穿透星际尘埃，拍摄到宇宙中杳而不可寻的天体。观测团队的分析表明，该星系的光主要来自大恒星，而非落入超大质量黑洞的物质。
迄今为止最遥远的合并类星体
6月，一组天文学家描述了迄今为止最遥远的合并类星体。类星体是一种具有极高亮度和红移特征的活动星系核，可谓宇宙中最亮的“仔”。
新发现的这一对是首度确认的来自宇宙黎明的合并类星体，每个类星体核心的黑洞质量约为太阳质量的1亿倍。此观测结果或可帮助研究者模拟早期宇宙及其演化。
月球上的隧道
7月，有研究团队发表论文提出：月球上的一处陨石坑其实包含着一条隧道。该结构位于月球的静海（Sea of Tranquility），也就是1969年阿波罗11号着陆之处。月球隧道有望助力未来的探月任务，因为它可以保护宇航员免受宇宙射线和太阳辐射伤害，并在昼夜温差巨大的月表提供比较稳定的热力学环境。
静海的陨石撞击坑
揭秘“WOW!”信号
1977年，美国俄亥俄州立大学的“大耳朵”射电望远镜收到了一个似乎来自外星文明的无线电信号为“Wow!”。
天文学家杰瑞·埃曼（Jerry Ehman）发现了Wow!信号
今年8月，研究人员通过对波多黎各阿雷西博天文台的数据的分析，提出“Wow!信号可能因磁星激发氢云中原子而产生”的推论。磁星是一种高度磁化的中子星。
参宿四可能有个好基友
9月，一组天文学家假设，红超巨星参宿四（又名猎户座α星）奇怪的变暗模式可能由其伴星，也就是号称“参宿四的伙伴”的一颗小恒星围绕主星旋转造成。参宿四非常明亮，以至于伴星无法被观察到，但该天文团队的理论可以解释为什么我们从参宿四上看到光亮的强弱波动——以后它可能变成超新星。
2020年哈勃太空望远镜拍摄的参宿四图像
巨人般的黑洞喷流
黑洞有时会喷射出接近光速的物质流。它们是宇宙里最极端的一种结构。9月，科学家描述了迄今为止最大的黑洞喷流，其总长度达2300万光年，约合140个银河系首尾相连。研究团队以希腊神话中的巨人“波尔费里翁”来为其命名，并判断这个“巨流”可能在塑造其周围环境方面发挥了重要作用。
艺术家创作的巨大黑洞喷流
同样在9月，另一个团队发现黑洞喷流可导致恒星爆炸。
暗物质粒子的云？
蟹状星云（Crab Nebula）中心的一颗中子星
根据科学推算，暗物质约占宇宙总质量的27%。但它们具体由何构成呢？目前我们仍无从得知。科学家无法直接观察暗物质，不过可以研究它们与普通物质间的引力相互作用。
10月，有团队提出假设：作为暗物质候选者之一的轴子可能在中子星周围形成可观测的云。这为学界寻找暗物质粒子解锁了新场景。包括欧洲空间局欧几里得望远镜在内的许多太空望远镜在暗物质搜索方面全力输出，但新理论告诉我们，似乎太空射电望远镜是那个最有价值的搜索者，是帮科学家探究中子星周围极端物理现象的强力辅助。
阿雷西博坍塌报告
11月，美国国家科学、工程和医学研究院发布报告解释了阿雷西博天文台于2020年12月倒塌的主要原因。如前所述，这座著名天文台提供的数据给WOW!信号分析带来极大帮助。由报告可知：飓风玛丽亚造成的破坏因望远镜电缆插座中锌被腐蚀而加剧；多种压力叠加在一起，导致电缆断裂，天文台的悬挂平台从望远镜的巨型天线中坍塌。
阿雷西博望远镜于2021年12月被拆除
毅力号终于出坑！
毅力号火星车拍摄的景象
12月，NASA喷气推进实验室的科学家宣布，毅力号火星车已成功爬出它在2021年2月着陆的耶泽罗陨击坑。现在，毅力号将探索大约40亿年前的岩石；这些岩石可为科学家提供关于火星形成的线索，也将引导火星车寻找古代微生物的生命迹象。
宇宙膨胀的谜团
11月，JWST从太空中发现的“爱因斯坦之字形”（Einstein zig-zag）为天体物理学家提供了一个测量哈勃常数的新机会。
哈勃常数用以描述宇宙膨胀的速度，但它会因计算方式不同而给出不同数值。爱因斯坦之字形本质上就是个复合引力透镜，可以通过显示哈勃常数与宇宙学模型的匹配程度来限制其范围。
星系团Abell 370是距离我们40亿光年的引力透镜
所谓引力透镜是指时空中光线被黑洞或星系团等大型结构的质量弯曲的区域。由于引力透镜现象，更遥远、更古老光源的光线被弯曲，科学家可以凭此看到那些光源。10月的一项研究介绍了一颗超新星在一张图像里的三次出现——这是引力透镜，也就是距地球36亿光年的星系团PLCK G165带来的特效。
星系团PLCK G165（左）与三重成像超新星（右）。
天王星附近有水吗？
10月，有科学家撰文提出新见解：天王星卫星米兰达（Miranda）可能拥有藏于地表下的液态水海洋——或曾在很久以前拥有过海洋。此项成果给天体生物学领域本就不断壮大的关注名单新添一颗或存生机的卫星。液态水是生命存在的前提，因此科学家认为米兰达和木卫二等卫星的地下海洋是寻找生命的好地方。
1986年旅行者2号拍摄的米兰达
超级计算机的宇宙模型
11月，科学家利用当时世界上速度最快的超级计算机Frontier模拟了宇宙的常规物理现象以及暗物质的行为和特性。Frontier每秒可进行1018次计算。
模拟工作揭示了宇宙在膨胀过程中的演变，以及星系在宇宙扩张过程中的形成和运动。当然，Frontier不再是最快的计算机——同样是在11月，它被El Capitan超越。
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