來(lái)自超新星的隕石雨，其穿越大氣層的速度可達(dá)光速的1%

2023.04.08 云南

當(dāng)有流星撞擊大氣層的時(shí)候，它只會(huì)以很小一部分光速劃破夜空

地球偶爾被宇宙的隕石襲擊已經(jīng)是眾所周知的事情。隕石既會(huì)在我們的大氣層爆炸，也會(huì)沖撞在地球表面。此外，我們的星球經(jīng)常會(huì)經(jīng)歷流星雨，每當(dāng)星球的運(yùn)行軌道引起星球通過(guò)太陽(yáng)系中的碎片云。然而，有一些物體——大約1mm左右，是足夠小而被忽視的。地球經(jīng)常被這些物體頻繁撞擊也是被確定的。

根據(jù)哈佛大學(xué)天文學(xué)家阿米爾·西拉吉和教授亞伯拉罕·勒布的新研究顯示，地球的大氣層被較大的流星連珠炮似的撞擊是有可能的。這些流星從1mm到10cm（0.04到4英寸）不等，它們?nèi)珉姽饣鹗话泔w馳而過(guò)。這些研究人員聲稱，這些流星能作為附近有超新星的證據(jù)。超新星能引起顆粒加速到比相對(duì)論低一點(diǎn)的速度，甚至和相對(duì)論一樣的速度——幾千倍的聲速到一小部分光速。

他們以“亞相對(duì)論流星的觀測(cè)特征”為課題的研究，在網(wǎng)上出現(xiàn)了且這項(xiàng)研究正被考慮發(fā)表在《天文物理期刊》上。他們所做的工作解決了天體物理學(xué)中的一個(gè)持續(xù)之謎，即超新星的拋出物是否可以加速到相對(duì)論速度并穿過(guò)星際介質(zhì)到達(dá)地球的大氣層。

關(guān)于隕石進(jìn)入地球大氣層的專(zhuān)家表示。資料來(lái)源：牛津大學(xué)。

過(guò)去曾有幾位天文學(xué)家（如Lyman Spitzer和Satio Hayakawa）提出，存在這些直徑約為1mm（0.04英寸）的流星。且它們是否能在星際空間旅行中幸存的問(wèn)題也得到了詳細(xì)的研究。正如Siraj通過(guò)電子郵件在《今日宇宙》里解釋的那樣，“實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，過(guò)去至少有一顆超新星曾在地球上落下大量重元素。眾所周知，超新星能夠釋放數(shù)量可觀的以亞相對(duì)論速度飛行的塵埃。我們也看到在超新星拋出物中有這樣塊狀或“子彈”狀物質(zhì)的證據(jù)。雖然小塊物質(zhì)所占的比例是未知的，但即使超新星拋出物中毫米級(jí)及以上這樣的塵埃只占0.01%，那么根據(jù)銀河系中超新星的速率我們就可以預(yù)期，每個(gè)月都會(huì)有一顆亞相對(duì)論速度流星墜入地球的大氣層。“

盡管我們有充足的理論基礎(chǔ)，仍然存在這樣一個(gè)問(wèn)題，就是比流星大的塵埃是否會(huì)以亞相對(duì)論或相對(duì)論速度進(jìn)入地球大氣層。這些流星中有小到直徑1毫米或1厘米的，大到直徑10厘米的。而大部分問(wèn)題都與我們當(dāng)前的搜索方法有關(guān)，我們的搜索方法并不是簡(jiǎn)單的用來(lái)尋找這些物體的。

“通常來(lái)說(shuō)流星移動(dòng)的速度相當(dāng)于光速的0.01%。”西拉杰（Siraj）說(shuō)，“因此有必要對(duì)當(dāng)前的搜索進(jìn)行調(diào)整，以期找到以該速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的信號(hào)。來(lái)自超新星的流星將以100倍的速度移動(dòng)，大約是光速的1%。然后這些以光速1%移動(dòng)的流星的信號(hào)和一般流星將會(huì)呈現(xiàn)出顯著的不同，這讓它們更容易被當(dāng)前的調(diào)查所忽視。”流星是彗星碎片和小行星碎片在靠近大氣層時(shí)被吸入大氣層，與大氣層沖撞，瞬間燃燒起來(lái)形成的火花。

功勞：Jimmy Westlake（吉米·威斯特萊克）為了他們的學(xué)習(xí)，西拉杰（Siraj）和勒布（Loeb）開(kāi)發(fā)了一個(gè)流體力學(xué)和輻射模型來(lái)追蹤由亞相對(duì)論性流星穿過(guò)我們的大氣層而產(chǎn)生的熱等離子體圓柱體的演化。從這個(gè)模型，他們可以有能力去計(jì)算是哪一種信號(hào)將會(huì)被發(fā)出，從而為天文學(xué)家應(yīng)該注意的問(wèn)題提供了一個(gè)指示。

然后西拉杰（Siraj）解釋道:“我們發(fā)現(xiàn)可以被顯微鏡探測(cè)到的亞相對(duì)論性流星會(huì)產(chǎn)生沖擊波，還會(huì)產(chǎn)生一種可見(jiàn)的明亮的波長(zhǎng)輻射閃光--兩者都持續(xù)了大約十分之一毫秒。對(duì)于小到一毫米的流星，一個(gè)一平方厘米的光學(xué)探測(cè)器就可以很容易地探測(cè)到地平線外的閃光。”

考慮到這一點(diǎn)，Siraj和Loeb繼續(xù)描述出一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，它能讓天文學(xué)家確認(rèn)這些天體的存在并研究它們。例如，新的調(diào)查包含次聲麥克風(fēng)和光學(xué)紅外儀器，這將能探察到這些天體進(jìn)入我們的大氣和由此產(chǎn)生的爆炸所產(chǎn)生的聲波標(biāo)記圖和光學(xué)閃光。

根據(jù)他們的計(jì)算，他們建議一個(gè)覆蓋全天空的大約600個(gè)探測(cè)器組成的全球網(wǎng)絡(luò)，可以每年探測(cè)到一些這種類(lèi)型的流星。還可以選擇通過(guò)現(xiàn)有數(shù)據(jù)搜索亞相對(duì)論性和相對(duì)論性流星的跡象。最后，有可能用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)尋找這些天體的跡象。

天體圖顯示了CNEOS(近地天體研究中心)探測(cè)到的流星爆炸的位置和能量。

Siraj解釋道，一個(gè)很好的數(shù)據(jù)來(lái)自NASA的近地天體研究中心網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)：此外，我們注意到，美國(guó)政府提供CNEOS 的《火球與火流星報(bào)告》數(shù)據(jù)庫(kù)的全球傳感器分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)（包括麥克風(fēng)和光學(xué)探測(cè)器）可能包含一個(gè)可行的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。

我們敦促美國(guó)政府去分類(lèi)更廣泛的CNEOS數(shù)據(jù)網(wǎng)，這樣科學(xué)家就可以在不花納稅人更多錢(qián)區(qū)開(kāi)發(fā)一個(gè)新的全球網(wǎng)絡(luò)的情況下，來(lái)研究亞相對(duì)論性流星—有一個(gè)已經(jīng)在運(yùn)作。

這樣做相當(dāng)于研究一組全新的、定期與地球大氣相互作用的天體。它也將會(huì)為超新星研究提供一個(gè)新的視角，使天文學(xué)家能夠?qū)λ麄儺a(chǎn)生的噴出物施加重要的限制?？紤]到這一點(diǎn)，一個(gè)低成本，全球網(wǎng)絡(luò)的全天空相機(jī)似乎很值得投資！

參考資料

1.Wikipedia百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.遙。，火晶柿子，Bluesweet.游，『殘陽(yáng)如血』-universetoday

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參考資料

1.WJ百科全書(shū)