[分享]《新科学家》评选出08年度8项“科学之最” [复制链接]

    无论你如何凝视它，你终将无法看到它的存在。今年6月份，研究人员找到了建立迄今世界上最短暂脉冲光的方法，所建立的脉冲光只能持续80阿秒（1阿秒为10的-18次方秒，飞秒的千分之一）长。在此之前，由于激光脉冲太短，而无法捕捉到该激光脉冲的图像。

    负责该项研究的是德国马普量子光学研究所的埃利弗舍瑞奥斯－古尔利马基斯（Eleftherios Goulielmakis）和他的研究同事。他们制造光脉冲的方法是将相对更长（实际上也很短，只有2.5飞秒）的激发脉冲射向氖气云，受激的氖原子会以极紫外光（EUV）短脉冲的形式释放出能量。

    需要指出的是，激发脉冲只包含一两个光波振动，因此其中蕴藏着紧密的能量冲击。为了实现这一点，研究人员利用了一种名为“啁啾反射镜”（chirped mirror）的装置，这种多层镜能够优化色散补偿，使处于脉冲前端的光子比较慢的后方光子传播更远的距离，这使“反射标记”有时间追上，从而创造出紧密的光子“包裹”，几乎在同一时间击中氖原子。

    为了确证源自氖原子的闪光到底有多短，古尔利马基斯等人将它们作为激发光，引入第二团氖气云。受激氖原子释放的电子被用作“闪光枪”（flashgun），照亮了一些初始的2.5飞秒激发脉冲。他解释说：“只有以（比2.5飞秒）更短的时间取样，才能让它们变得可见。”

    通过纪录穿过脉冲的电子能量，研究人员得到了初始激光束的侧面图（如图），这有些类似于径赛中的终点摄影图像（photo-finish image）。利用电脑进行图像分析的结果表明，激发这些电子的新创造光脉冲持续时间仅有80阿秒，这是迄今为止的最短纪录。此前的记录为2007年创造的130阿秒。英国帝国理工学院的乔纳森－马拉古斯（Jonathan Marangos）表示，“从130到80是重要的一大步，”新的研究成果可以让科学家对较大原子的电子运动进行成像，而“任何对微观世界更好的理解都将对整个科学领域产生影响。”

    古尔利马基斯未来的打算是创造24阿秒的光脉冲，这是原子单位的时间（氢原子电子从轨道一端到另一端的时间）。而马拉古斯则认为，更短的仄秒（zeptosecond，千分之一阿秒）也是有可能实现的，它将能够成像原子核内部粒子比如质子的运动。

    今年10月份，科学家发现了迄今温度最高的一颗行星，它的温度高达2250摄氏度，已经和某些恒星的温度相当。这一发现将挑战目前行星距离自己围绕的恒星最近距离的有关认识。

    这颗被命名为WASP-12b的行星体积大约是木星的1.5倍。令人难以置信的是，它围绕恒星运转一周只需要一天。它距自己恒星的距离大约是地球距离太阳距离的1/40。在恒星的照射下，它的温度高达2250摄氏度，这一数字约为太阳温度的一半，和其他一些恒星相当。

    英国圣安德鲁斯大学的莱斯利－赫伯（Leslie Hebb）说：“所有这些数据让WASP-12b成为迄今发现的温度最高和运行速度最快的行星。”Hebb和他的同事是在一次称为超级广角行星搜索（ SuperWASP ）的大范围寻找中发现这个大家伙的。这次搜寻动用了两套望远镜，一个在西班牙加那利群岛，另一套在南非。这次研究是通过观测行星扫过表面黯淡恒星时的踪迹，搜索到在地球上能够看到的过境行星。

    太阳系外行星太过暗淡，因而不能直接通过捕捉它们发出的红外线和热量发现它们。但天文学家通过上述的过境观察能够了解行星的大小和运行轨道。通过这些数据，就可以算出有多少恒星光照到达了这颗行星，从而了解他们表面的温度。

    最热行星的记录一直在被不断刷新。这次被WASP-12b超过的那颗行星叫HD 149026b，它的表面比木炭还黑，温度高达2040摄氏度。

    而WASP-12b围绕自己的恒星运行速度是目前已知行星中最快的，这项新纪录估计短时间内很难被打破。天文学家们一直认为木星大小的系外星系通常会距离自己的恒星较远，然后才慢慢迁移到距离较近的轨道。这是因为距离恒星太近，行星自己就无法聚集足够的气体和尘埃形成自己较大的体量。绝大部分已观测到的系外行星轨道周期都在三天或者更长，这说明存在一种机制组织了这些行星迁移到距离恒星更近的轨道中。赫伯说：“当行星形成后向恒星靠近时，某个因素就会在其轨道周期达到三天左右的时候制止行星进一步靠近。但WASP-12b轨道周期这么短实在是太令人惊奇了。”

    今年11月份，科学家在德国萨克森－安哈尔特的奥伊劳发现迄今最古老的基本家庭结构的墓室，这个墓室已有4600年历史，其中埋葬着一位父亲，一位母亲，以及两个男孩子的尸骸。

    依据尸体摆放的位置，考古学家们推测他们很可能死于一次部落暴力冲突。同时，这项发现还为科学家提供了公元1万年前石器时代末期早期人类的社会结构状况。据悉，这些尸骸是在2005年被挖掘发现的，挖掘地点位于德国尤劳地区（Eulau）。

    在对四个不同的墓室挖掘中，共发现13具尸体，其中5具成年人尸体，8具儿童尸体。对于这个基本家庭，考古学家经过DNA分析显示他们之间具有亲缘关系，是四口之家，两个男孩的年龄分别在4-5岁和8-9岁。澳大利亚阿德莱德大学沃尔夫冈－哈克（Wolfgang Haak）是该项研究的负责人，他说，“我们非常幸运地发现这个考古遗址，正常地讲，一个基本家庭是不会同时死亡，也不会在同一时候被埋葬起来。”他强调称，在新石器时代出现了多样性埋葬特征，但是单个的尸体埋葬存在于不同的时期，有时家庭成员相隔多年进行埋葬。

    放射性碳年代测定法显示这个家庭生活于公元前2600年，属于绳纹器文化时期（Corded Ware culture）。然而，考古学家们对于绳纹器文化时期了解甚少，很少发现该时期的远古人类尸骸和使用过的器皿。因此，他们依据埋葬地点的信息拼凑了该时期远古人类的文化特征。 这项最新发现暗示着4600年前，远古人类的家庭关系在社会中扮演着一个重要角色，该项研究发表在《美国国家科学院学报》杂志上。

    今年4月份，瑞典研究人员称发现了迄今世界上“最古老的树”。这棵4米高的“树王”，树干年轮约有600年，但瑞典于默奥大学的研究团队认为，它的根系已生长了9555年，这是因为具备了“克隆自身”能力，老树干死后，新树干立刻从树根中生长出来。

    需要说明的是，在此之前前植物界的“高龄之王”是美国加州的狐尾松，根据年轮测定，其树龄约为5000年。瑞典杉树的树龄是用碳同位素测年法测定其根系后确定的。研究显示，澳大利亚塔斯马尼亚岛上泪柏（Huon　Pines）的树龄可能要追溯至一万年前，但这个说法有待进一步确认。

    今年11月份，通过哈勃太空望远镜、“钱德拉”X射线望远镜和美国国家射电天文台的高功率观测仪器，科学家们发现了迄今为止最为庞大的超级黑洞。

    科学家们介绍称，这一超级黑洞位于MS0735.6+7421星系群中，距离地球约26亿光年。围绕在该黑洞周围的总共有大约10个星系。初步的估算显示，该黑洞是天文学家们到目前为止发现的质量最大的黑洞，其总质量大约相当于太阳的1万亿倍。

    专家们指出，该黑洞的发现主要得益于其产生的强烈无线电辐射以及其喷发出的温度接近5000万摄氏度的炙热气体。需要说明的是，由于喷发出的物质数量极其庞大，以至于它们散布的空间居然超过了我们所处的银河系。

    科学家们表示，该黑洞一次喷发出的气体质量和产生的无线电辐射的强度，相当于太阳在1亿年内喷发的总量。

    今年4月份，美国天文学家宣称，他们发现了其自认为质量最小的黑洞——质量是太阳的3.8倍，直径只有25公里(15英里)。

    美宇航局戈达德太空飞行中心天文学家尼古拉－沙波什尼科夫及同事在加州洛杉矶举行的美国天文学会高能天体物理分会的会议上公布了这一发现。这个“小”黑洞的名称为XTE J1650-500，2001年在一颗正常恒星的双星系统中被发现的。天文学家多年来对这个双星系统的情况有所了解，最近他们使用美宇航局罗西X射线时变探测器(RXTE)对其质量进行测定，从而获得了精确的测量数据。

    黑洞本身是肉眼所看不见的，它们往往被盘状热气和尘埃团团包围。当热气越聚越多，就会隔一段时间释放X射线流。天文学家长久以来怀疑，这些X射线爆发的频率取决于恒星质量。随着黑洞质量增长，吸积盘也会向外不断扩展；此时，X射线喷射并不频繁。通过用这种方法同其他成熟的测量黑洞质量的方法进行比照，沙波什尼科夫的研究小组自信，他们获得了测量黑洞质量的“金钥匙”。

    当他们将这一测量方法应用于XTE J1650-500黑洞的时候，发现这个黑洞的质量仅是太阳质量的3.8倍，比之前保持着最小质量记录的黑洞小了不少，它是太阳质量的6.3倍。那么最小黑洞的质量究竟有多少？按照天文学家估计，应是太阳质量的1.7倍至2.7倍。比这还小的天体只能是中子星了。找到迫近这一下限的黑洞，有助于物理学家更好地理解物质在这种极端环境下被碾碎时的表现。

    12月14日，美国科学家宣称，他们最近在银河系中发现了两颗迄今亮度最暗的恒星，亮度仅相当于太阳亮度的百万分之一。

    美国麻省理工大学的天文学家伯加瑟尔负责此项研究，据他介绍称，“这两两颗恒星是我们所知道的所有恒星中光线最弱的两颗。通过这种微弱的特征，我们希望能够发现其他更多的褐矮星。因此从某种意义上讲，这两颗应该算是这些最‘常见’褐矮星中最早被发现的，而其他的褐矮星暂时还没有被发现，仅仅是因为它们的光线实在是太弱了。这对褐矮星之所以被发现，也是因为它们突破了它们发光功率的上限，其亮度相当于太阳亮度的百万分之一。”

    天文学家们曾经认为，这对昏暗的“灯泡”仅仅是一颗单一的褐矮星。但是，在伯加瑟尔利用美国宇航局的“斯皮策”红外线太空望远镜观测到这种褐矮星后，科学家们终于首次实现了对褐矮星的微弱光线和低温的精确测量。“斯皮策”太空望远镜的观测数据表明，这一看起来像一颗单一褐矮星的物体，其实是一对“双子星”。它们被命名为“2M 0939”。伯加瑟尔认为，研究这些星体可以帮助天文学家们弄清褐矮星的结构和进化过程。早期研究表明，若干个中等尺寸的褐矮星被行星形成前的圆盘所包围，但天文学家使用地基望远镜很难研究这种盘状物。同褐矮星发出的红外辐射相比，这些圆盘显得十分暗淡，而“斯皮策”红外太空望远镜解决了上述问题。“斯皮泽”望远镜对观测长波红外光十分灵敏。研究人员发现，对褐矮星周围的圆盘仅曝光20秒，就发现了圆盘的踪迹。

    观测数据显示，该物体表面大气层的温度介于华氏560到680度之间。它比木星高出好几百度，却又比恒星冷得多。实际上，这两颗褐矮星也是到目前为止所测量出来的温度最冷的褐矮星。为了计算出该星的亮度，研究人员必须首先要确定其与地球的距离。经过三年的精确测量，科学家们终于测出了“2M 0939”的位置。它距离“唧筒座”大约17光年，是距离地球最近的五颗褐矮星之一。这一测量数据也可以作为其低温和光线极其暗淡的解释。但令人费解的是，根据其温度推测，“2M 0939”的亮度却又比一般褐矮星预想的亮度高出一倍。这又如何解释呢？科学家们认为，该星肯定比其他褐矮星表面积也大一倍。换句话说，它是“双子星”，每个星体负责一半的亮度，每个星体质量都是木星质量的30到40倍。它们的亮度仅是太阳亮度的百万分之一。