观察，计算，想象
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为了澳门威尼斯人注册网站研究宇宙最遥远的地方，波士顿大学的天体物理学家使用美国宇航局的望远镜，收集数据，拥抱未知
理论天体物理学的神奇之处在于，它让我们看到是什么无形的力量构成了宇宙
从塑造数百万光年外星系的暗物质粒子到太阳辐射的等离子体屏蔽。
当然，这不是魔法。理论天体物理学结合了仔细的计算、我们对遥远世界成像能力的非凡进步和想象力——所有这些都有助于我们更好地了解太阳系和遥远的宇宙。
天体物理学家使用各种方法——包括望远镜和深空探测器观测、数字模拟、光频率数据和其他计算工具——来观察宇宙的深处。但有这么多未知的东西，他们也必须接受模糊性，坦然地思考，并试图解释，我们还没有真正看到的现象和天体。他们使用计算模型来模拟各种宇宙场景，这些模拟使他们能够开发出我们都能欣赏的令人惊叹的发光图像。
可视化星系团
伊丽莎白·布兰顿称自己为观察者。她的澳门威尼斯人注册网站研究主要基于分析不同波长的光数据，包括可见光、红外线、无线电波（波长较长）和x射线（波长较短）。
布兰顿说：“我想在宇宙中进行更大规模的澳门威尼斯人注册网站研究，并思考我们从哪里来，我们要去哪里。”布兰顿是艺术与科学学院天文学副教授，也是波士顿大学天体物理澳门威尼斯人注册网站研究所所长。她在地球的一小片空间外看了很多很多光年，以便看到其他星系以星系团的形式出现，这些星系团可以包括数百到数千个星系。（银河系不在一个星系团中，但据我们所知，我们有大约40个邻近的星系，包括仙女座星系。）布兰顿说，所有的星系都有像我们这样的恒星和行星，有时会聚集在一起，这与宇宙早期的条件有关。
左图最初发表于2011年，描绘了布兰顿工作的关键——使用不同波长的光数据来绘制和澳门威尼斯人注册网站研究星系团的不同元素。这张图显示了Abell 2052中的热气体云，这是一个距离地球4.8亿光年的星系团，由美国宇航局钱德拉x射线天文台的x射线数据（蓝色）叠加在欧洲南方天文台甚大望远镜的可见光图像上。她正在通过观察不同距离的星团来澳门威尼斯人注册网站研究星团是如何在数百万年的时间里进化的——光到达我们的距离越远，星团就越远，年龄也越老。布兰顿还澳门威尼斯人注册网站研究了超大质量黑洞对星系形成和演化的影响。布兰顿说：“每个大质量星系的核心都有一个。”“它们是星系形成的一部分……我们不知道这是如何发生的。”黑洞似乎在热气体的分布和恒星的形成中起着一定的作用。“但我们不知道超大质量黑洞是如何在星系中心形成的，”她说。
棕矮星的奥秘
天空中寿命最长、数量最多的恒星被称为红矮星。它们太暗了，无法用肉眼看到，但科学家们认为，在地球附近的30颗恒星中，它们占了20颗。
这些古老的恒星也是最小的恒星之一，许多都被发现有行星围绕它们运行。中科院天文学副教授菲尔·穆尔黑德（Phil Muirhead）发现了一颗在太阳之外绕红矮星运行的已知最小行星。
下面这位艺术家十年前绘制的效果图很好地说明了这个系统的样子，小恒星发出红色的色调。穆尔黑德关注的是红矮星的近亲，即褐矮星。褐矮星有时被称为“失败的恒星”，因为它不像更大、更亮的恒星那样融合氢和氦。像行星一样，褐矮星随着年龄的增长而冷却，最终完全停止发光。穆尔黑德正在澳门威尼斯人注册网站研究褐矮星是否会像红矮星一样拥有行星。褐矮星看起来比图中描绘的红矮星还要小。
“我们不知道棕矮星周围是否存在行星，直到最近我们才有了搜索它们的技术，”他说。“有理论预测棕矮星应该有很多行星，所以我们正在测试这个理论。”
穆尔黑德和他的团队经常在亚利桑那州弗拉格斯塔夫郊外的珀金斯望远镜天文台进行观测。他们计划明年使用这台望远镜。他们的发现可能有助于发现潜在的宜居行星。
恒星的形成
40多亿年前，我们的太阳是一颗正在成长的小恒星。像许多其他恒星一样，它可能有一个戏剧性的起源故事。中科院天文学副教授凯瑟琳·埃斯帕拉特（Catherine Espaillat）想要找出太阳年轻时的样子，这个谜可以告诉我们太阳系和其他由行星和绕恒星运行的宇宙物体组成的恒星系统的形成。
埃斯帕拉特澳门威尼斯人注册网站研究其他恒星的形成过程。下面的数字渲染图像描绘了一颗名为GM Aur的年轻恒星，距离地球约4.5亿光年。她和她的团队花了一个月的时间，每天拍摄GM Aur表面发出的光波的快照，汇编x射线、紫外线、红外线和可见光的数据集。他们依靠许多望远镜的“眼睛”，包括美国宇航局的哈勃太空望远镜、凌日系外行星测量卫星、雨燕天文台和拉斯康布雷斯天文台的全球望远镜网络。
当一颗小恒星成长时，它会吞噬周围旋转的气体和尘埃粒子，这就是所谓的原行星盘。这张照片显示了GM Aur，中间的发光球，就是这样做的。在这种情况下，原行星盘的气体和尘埃粒子由中心明亮恒星周围的绿色物质表示。这些粒子撞击恒星表面的过程被称为吸积，与我们的太阳经历的过程相同。每颗恒星周围都会形成原行星盘。它们被认为是由磁场连接在一起的，最终这些圆盘会逐渐消失，留下恒星和行星。
Espaillat和她的团队的观察首次证实了天文学家预测年轻恒星上热点形成的吸积模型的准确性。热点是在吸积过程的焦点上形成的恒星上极其炎热和密集的区域。到目前为止，计算机模型依赖于计算磁场结构如何引导原行星盘上的粒子撞击生长中的恒星表面的特定点的算法。现在，来自NASA“眼睛”的可观测数据支持了这些计算。“我们已经在银河系的其他恒星系统中发现了数千颗行星，”埃斯帕拉特说，“但所有这些行星都来自哪里？地球从何而来？这才是我真正的动力。”
看不见的宇宙泡沫
“我一直是一个视觉上的人，”中科院天文学教授兼波士顿大学SHIELD DRIVE科学中心主任Merav Opher说，该中心是由美国宇航局支持的一个多机构倡议。她和她的团队正试图了解日球层，这是一个无形的宇宙气泡，可以保护我们免受外层空间有害辐射和粒子的伤害。
虽然日光层是我们银河系的一部分，但它仍然是一个难以捉摸的结构，它的形状和大小仍然是科学界争论的问题。但奥弗和她的团队已经发现了令人信服的证据，证明日球层是不稳定的，形状不规则，他们已经创建了一个计算机模型来描绘这种结构（右图）。
橙黄色气泡内的小球形线代表我们的太阳系，显示了日球层的绝对规模以及它延伸到太阳之外的距离。红线表示来自环绕太阳系的星系的磁场。
奥弗说，科学家对我们自己的保护层了解得越多，我们对其他恒星周围的日球层的了解就越多
寻找冷暗物质
Tereasa Brainerd想要了解与整个星系相关的现象，远远超过银河系。她正在澳门威尼斯人注册网站研究较小的“卫星”星系的模式，这些星系围绕中心的一个被称为宿主星系的大星系旋转。
像中科院天文学副教授布雷纳德这样的科学家怀疑，这些卫星很可能位于暗物质晕内，这些晕延伸到宿主星系的周长之外。
布雷纳德发现，较小的星系倾向于聚集在宿主星系的一侧，她称之为“不平衡卫星星系”，这似乎违背了我们对引力的理解。这一发现如下图所示，在宿主星系NGC 2998（蓝色圈）的左侧可以看到卫星星系（黄色圈）。
了解不平衡星系可以为天文学中最大的问题之一提供线索——暗物质存在吗？许多科学家认为暗物质构成了宇宙的大部分。最好的理论是，它是一种目前不在粒子物理学标准模型中的粒子，它总结了控制宇宙的基本组成部分和基本力量。暗物质粒子不发光，但它们的“存在可以从其他粒子的运动和温度推断出来，”布雷纳德说。
她对冷暗物质很感兴趣，目前人们认为冷暗物质是构成宇宙暗物质的一种假想粒子，科学家们一直用冷暗物质来理论星系的行为。冷暗物质的计算机模拟已经能够预测这种不平衡效应，与宇宙中真实星系系统的行为惊人地接近。布雷纳德和她的澳门威尼斯人注册网站研究伙伴，天文系的博士生亚当·塞缪尔斯（Adam Samuels）发现“在寒冷的暗物质宇宙中存在更多的不平衡，”她说，他们将继续对这一发现进行测试。
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