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作者：一毫秒的永恒   2019年1月9日，欧空局(ESA)的银河系测绘航天器盖亚（Gaia）捕捉到的数据首次揭示了白矮星，即我们太阳等恒星的死残骸，在它们内部的热源冷却后，如何变成固体球体。   白矮星内部物质的凝固或结晶过程在50年前就已经被预言过了，但直到盖亚的出现，天文学家才能够如此精确地观测到足够多的白矮星，从而看到揭示这一过程的模式。   英国华威大学的pierre - emmanuel Tremblay是这篇发表在《自然》杂志上的研究报告的主要作者，他说:“以前，我们只能观测到几百颗白矮星的距离，其中很多都是成簇的，它们的年龄都是一样的。”“有了盖亚，我们现在就有了几十万颗白矮星的距离、亮度和颜色，这些白矮星是银河系外圆盘上一个相当大的样本，超越了研究初始时的质量范围和年龄。”正是在对这些恒星距离的精确估计中，盖亚取得了突破性进展，使天文学家能够以前所未有的精度测量它们的真实亮度。 结晶白矮星的核心示意图 | 来源：ESA   在真正的宇宙尺度上，M100被认为是一个宏伟壮观的旋涡星系。它是一个拥有超过1000亿颗恒星的庞大星系，具有清晰的旋臂，与我们的银河系相似。亦称为NGC 4321的M100是处女座星系团中最明亮的成员之一，位于朝向后发座方向、距离我们约5600万光年远处。这幅M100的哈勃太空望远镜影像是最近用3号广角相机拍摄的，它突出了明亮的蓝色星团和复杂蜿蜒的尘埃带，这些都是这类星系的特征。对M100 中变星的研究在确定宇宙大小和年龄方面发挥了重要作用。 恒星的演化 | 来源：ESA   白矮星是类似太阳的中等大小恒星的残骸。一旦这些恒星的核心燃烧完所有的核燃料，它们就会脱离外层，留下一个开始冷却的热核。这些超高密度的残余物在冷却时仍会发出热辐射，天文学家们将其视为相当微弱的物体。据估计，银河系中高达97%的恒星最终会变成白矮星，而大质量的 ...

作者：一毫秒的永恒 在对太阳耀斑的可视化中，紫色代表温度低于100万开尔文的等离子体；红色代表温度在100万到1000万K之间；绿色代表温度高于1000万K   的动画快照以 3D 形式模拟了太阳耀斑的生命周期，并使用不同的颜色来表示耀斑爆发时的不同温度。这些舞动的磁场线先是激增，随后爆发，最终平息。制作模拟动画的模拟系统不仅表现了令人惊叹的太阳耀斑现象，更是为预测太阳天气中的耀斑活动奠定了重要的基础   太阳耀斑是我们太阳系中最强大的爆炸，它们是壮观的事件。它们形成于太阳黑子附近——太阳表面的黑色斑点，比周围翻滚的等离子体更冷。据美国宇航局称，太阳黑子是由强磁场抑制对流造成局部降温形成的。当能量积聚并突然释放到太阳表面时，就会产生环状的耀斑结构。为了从头到尾模拟太阳耀斑，研究人员需要计算模拟相关区域内形成太阳耀斑所需要的能量。研究人员报告说，该模型的数据在太阳表面以下6000多英里(1 万公里)，并延伸到太阳表面以上近2.5 万英里(4万公里)，已经进入了日冕。一旦建立好太阳模拟系统，研究人员便让模型自行演化，观察其中是否会自然产生太阳耀斑。   而结果证明，它确实产生了耀斑。   太阳耀斑。虽然太阳耀斑发生在距地球约 9300 万英里 (1.49 亿公里 )的地方，但它们可能对地球产生巨大影响。太阳耀斑有时会伴随着强烈的太阳风暴，这些事件会将大量带电粒子和等离子体抛向太空。当它们与地球磁场相互作用时，可能引发地磁暴，进而影响通信网络、电力系统以及卫星运行。太阳风暴还可能干扰部分依靠地球磁场进行导航的动物， 例如鲸鱼的迁徙活动。 参考资料： https://www.space.com/43034-solar-flare-animation.html https://www.livescience.com/60326-sun-unleashes-decades-s ...

作者：一毫秒的永恒 美国国家航空航天局的卡西尼号飞船拍摄的照片显示，2016年土星的北半球正接近夏至。土星上的一年是29个地球年;根据对“卡西尼”号数据的最新分析，一天的时间只有10:33:38   利用来自美国宇航局卡西尼号宇宙飞船的新数据，研究人员相信他们已经解开了太阳系科学中一个长期存在的谜团：土星上一天的长度，那就是10 小时33 分38 秒。而为了获得这一数字，几十年来行星科学家一直在做努力尝试，因为这个气态巨行星在旋转过程中没有固定的表面可以追踪，而且它有一个不寻常的磁场，掩盖了行星的自转速度。   但其实，答案就隐藏在土星环里。   在卡西尼号的土星轨道上，仪器以前所未有的细致程度检查了冰冷的岩石环。克里斯托弗·曼科维奇(ChristopherMankovich) 是加州大学圣克鲁斯分校天文学与天体物理学专业的研究生，他利用这些数据研究了土星环内的波动模式。他的工作确定了土星环会对行星自身振动做出反应，类似于用来测量地震震动强度的地震仪。土星内部的振动会使其内部质量分布发生极其微小的周期性变化，从而引起周围引力场的波动。而这些土星环，反过来也会受土星磁场的影响。曼科维奇表示整个环中的粒子都会在重力场中感受到这些振荡。在环中的特定位置，这些振荡会在合适的时间影响环中的粒子，使其在轨道上逐渐积累能量，而能量则以可观测的波的形式被带走。   曼科维奇的研究发表在 2019 年 1 月 17 日的《天体物理学杂志》上，论文详细描述了他是如何开发出与土星环波相匹配的内部结构模型，从而得以追踪行星内部的运动，最终确定其自转周期的。分析得出的旋转速度为 10 小时 33 分 38 秒，这比 1981 年旅行者号飞船通过无线电信号测得的估值快了几分钟。   旅行者号测得的估值是 10小时39分23秒 ，该值是基于磁场数据得出的。卡西尼号也使用了磁场数据，但早期的估计范围 ...

作者：马丁·加德纳 译者：涂泓 节选自《分形、取子游戏及彭罗斯铺陈》，上海科技教育出版社 图文选自公众号好玩的数学(ID:mathfun)   彭罗斯爵士（Roger Penrose，1931— ），英国数学物理学家，对广义相对论与宇宙学具有重要贡献，在趣味数学和哲学方面也有重要影响。本文节选自加德纳趣味数学经典汇编系列中的《分形、取子游戏及彭罗斯铺陈》。   1957年（科学美国人》有一个专栏是关于周期性地用全等凸多边形来铺陈平面［重刊于《时间旅行和其他数学困惑》（ Time ravel and Other Mathematical Bewilderments）一书中]，在那个专栏的结尾处，我承诺以后会写篇关于非周期性铺陈方式的专栏文章。本章重新刊载我履行的那一承诺一一这是1977年的一篇专栏文章，它首次公布了一种非凡的非周期性铺陈方式，这是由著名英国数学物理学家和宇宙学家彭罗斯发现的。首先，让我来给出一些定义和背景。   周期性铺陈方式是指你可以描出一个区域的轮廓，通过平移这个区域就可以铺陈整个平面，所谓平移就是在不通过旋转或者翻转的情况下移动这个区域的位置。荷兰艺术家埃舍尔【译者注：埃舍尔（M.C. Escher，1898－1972），荷兰版画家，因其绘画中的数学性而闻名，作品多以平面镶嵌、不可能的结构、悖论、循环等为特点，从中可以看到分形、对称、双曲几何、多面体、拓扑学等数学概念的形象表达。】对形似生物的形状进行周期性铺陈而创作了许多图画，从而闻名遐迩。下图就是他的一幅代表作。其中一对毗连的黑鸟和白鸟构成了一个平移铺陈的基本区域。想象这个平面上蒙着一层透明的纸，纸上描出了每片镶嵌片的轮廓。只有在铺陈方式为周期性时，你才能在不通过旋转的情况下将这张纸移动到一个新的位置，使得所有轮廓都再次恰好相符。   有无限多种形状一一例如正六边形一一只能按照周期性方式铺陈。 ...