3. 宇宙碰撞揭示暗物质
地球以 30 亿光年外的一对巨大星系团之间发生的剧烈碰撞，提供了迄今为止关于暗物质最直接的证据。暗物质被认为是构成宇宙物质总量的 80%。为了捕捉暗物质的作用，斯坦福大学卡弗里研究所以及亚利桑那大学和佛罗里达大学的天体物理学家们，将星系团中可见物质的X射线图像与总质量图进行了比较。总质量图是通过测量来自遥远星系的光线在经过时发生的弯曲程度获得的，这一现象被称为引力透镜效应。
卡弗里研究所的天体物理学家 Marusa Bradac 表示：“当研究人员比较两张图像时，‘两者并不吻合’。‘这告诉我们那里一定有什么东西，而且是暗物质。’由于暗物质不与普通物质或自身相互作用，它会直接穿过一切。所以，当两个星系团以每小时 1000 万英里的惊人速度相撞时，可见物质在碰撞的挤压下减慢了速度，但暗物质却畅通无阻地飞过。Bradac 说：‘可见物质在中间造成了一种交通堵塞，而暗物质有自己的高速公路。’图像显示了这两种物质的不同位置，其中红色代表可见物质，蓝色代表暗物质。”
如果暗物质存在，它也应该存在于地球上。“现在我们身边都有暗物质粒子，”Bradac 说。物理学家的下一步重要研究是能在地球实验室中探测到它。就在卡弗里团队宣布其发现两个月后，世界上最灵敏且最近升级的暗物质探测器上线，为这项研究提供了重大助力。该探测器名为 低温暗物质探测实验 (CDMS)，深埋在明尼苏达州一个旧铁矿中半英里深处，以屏蔽宇宙射线。它通过探测名为 WIMPS 的暗物质粒子与普通原子在 19 个冰球大小的锗块上的碰撞来寻找暗物质。该装置经过调谐，能够探测到这些罕见的撞击产生的热能，称为散射事件，因此仪器的地下硅和锗探测器的温度被保持在零下 459.58 华氏度（略高于绝对零度）的寒冷温度。
Bradac 表示，如果暗物质具有科学家预期的性质，物理学家们可能在未来五年内就能探测到它。CDMS 物理学家、来自凯斯西储大学的 Dan Akerib 对此深信不疑。“如果 WIMPS 就在附近，我们也许就能看到一些东西，”他说。“我敢赌上我 10 年的生命来证明它们就在那里。”
Alex Stone
10. 冥王星被降级
对于如此小的一个行星——抱歉，是矮行星——冥王星今年引起了轩然大波。8 月，国际天文学联合会 (IAU) 在布拉格进行的 424 人投票，解决了关于我们太阳系有多少颗行星的长期争论，将冥王星除名，并将数量固定在区区八颗。由于一项新要求，即行星必须主导其引力区域，冥王星现在被归类为“矮行星”，这一类别适用于绕太阳运行但不是卫星且“近乎圆形”的天体。这一决定引起了从赞扬到抗议的各种反应。（一些困惑的小学老师甚至举行了守夜活动。）然而，对冥王星降级的短暂全国性哀悼很快让位给了新的辩论。尽管 IAU 的保守描述禁止许多天体获得行星称号，但它也产生了一系列新问题。什么是矮行星？什么又仅仅是“太阳系小天体”，这是绕太阳运行的数万颗小行星和彗星的默认类别？至少还有 12 个候选天体，包括三颗小行星和九颗冰球，已经被提议获得矮行星地位，争论和投票肯定会接踵而至。谁能想到天文学会如此充满争议？
Alex Stone
13. 探测器拍下宇宙婴儿照
五年来，威尔金森微波各向异性探测器 (WMAP) 一直在绘制宇宙微波背景辐射的图谱，这是宇宙大爆炸后无处不在的余辉。3 月，WMAP 团队发布了新的数据，提供了宇宙诞生后万亿分之一秒时最详细的快照。这张新图扩展了探测器 2003 年的初步结果，该结果显示了宇宙大爆炸后 40 万年发生的事件造成的微波背景辐射的波动。自 2003 年以来，WMAP 研究人员对微波进行了更精确的能量测量，使他们能够回溯更长的时间。由约翰霍普金斯大学的 Charles Bennett 领导的团队，考虑了微波因与遥远电子云碰撞而产生的畸变。因此，研究人员可以研究比以前可检测到的信号弱 100 倍的信号。这些发现表明，第一批恒星在大约宇宙大爆炸后 4 亿年被点亮，比最初估计的晚了 2 亿年。分析还给出了宇宙组成的细分：宇宙由 22% 的暗物质和 74% 的暗能量组成。暗能量似乎导致宇宙膨胀加速，而暗物质则有助于将星系和星系团聚集在一起。那剩下的 4% 呢？那就是我们熟悉的普通物质——构成我们的物质。
斯蒂芬·奥内斯
图片由 NASA 提供
22. 泰坦的平原上主要下着甲烷雨
天文学家希望惠更斯号探测器在 2005 年 1 月 14 日降落到土星最大的卫星泰坦表面时，能够揭示一个全球性的甲烷海洋。然而，探测器并非以飞溅的方式着陆，而是以一种“飞溅”的方式着陆。“它降落在一片泥泞中，”NASA 艾姆斯研究中心行星科学家 Christopher McKay 说。这片泥泞被甲烷浸湿了。研究已在泰坦上探测到甲烷雨，并在该卫星的北极发现了 20 多个甲烷湖。这听起来可能很奇异，但泰坦富含氮气和有机化合物的大气层可能与早期地球的大气层相似。
在温度约为零下 300 华氏度的泰坦，甲烷可以是固态、液态或气态。McKay 和他的同事们推测，在高而厚的由甲烷冰晶组成的云层下方，存在一层薄薄的液态甲烷云。较低的云层产生持续的细雨，年降水量约为两英寸。“这种系统，如此运转，拥有一个封闭的天气循环——这对于一种以甲烷为基础的生物来说是理想的，”McKay 说。也许地球并非唯一一个生物在泥泞中爬行的星球。
Richard Morgan
45. 外星行星变得更小、更胖、更快、更热
今年至少发现了另外二十多颗太阳系外的行星，其中包括一些迄今为止最奇特的行星。
1 月，天文学家介绍了迄今为止发现的质量最小的系外行星。这颗行星 OGLE-2005-BLG-390Lb 的质量仅为地球的 5.5 倍，最有可能是一个冰封的岩石球，围绕着一颗距离约 21,000 光年的寒冷红矮星运行。
9 月，另一颗系外行星改写了记录。HAT-P-1 的直径约为木星的 1.5 倍，但令人惊讶的是，质量只有木星的一半。它的密度比软木塞还低，能在水中漂浮。
10 月，天文学家公布了已知最快的行星，名为 SWEEPS-10，其“年”仅为 10 小时，表面温度可能高达 3,000 华氏度。如果它的母星更热，这颗行星可能会直接被煮沸蒸发。
斯蒂芬·奥内斯
48. 绘制出附近的宇宙
经过两大洲二十年的研究，天体物理学家们绘制出了迄今为止最大、最详细的近邻宇宙全天图。这张三维图被称为 2MASS 红移巡天，覆盖了所有方向 6 亿光年的范围，重构了 25,000 个星系的位置和速度。一个有趣的细节是：我们的家园——银河系，以及我们的姐妹星系——仙女座星系，相对于宇宙大爆炸遗留下来的无处不在的背景能量，其速度为每小时 140 万英里。这为天文学家提供了一个标准参照系。
Alex Stone
51. 在土卫六上发现冰火山
土星的小卫星恩克拉多斯——直径仅 300 英里——带来了 NASA 卡西尼号探测器（目前正在绕这颗有环行星运行）的最大发现之一。3 月公布的数据显示，恩克拉多斯的一个间歇泉喷射出数百英里高的水柱和细小的冰颗粒。这些喷流中还含有简单的碳化合物。这些发现表明，液态水可能潜藏在该卫星的表面之下，这使得恩克拉多斯成为可能孕育有机化学（甚至生命）的另一个外星地点。
卡罗琳·波尔科（Carolyn Porco），位于科罗拉多州博尔德的卡西尼成像操作中心卡西尼成像团队负责人，已确定恩克拉多斯羽流中的冰在土星周围环绕，形成了该行星标志性的一个光环。没有人知道恩克拉多斯为何如此活跃；目前的领先理论是，土星引力的拉伸作用比预期的更有效地加热了该卫星的内部。
Richard Morgan
67 宇宙中形成复杂的有机分子
过去一年，在美国国家射电天文台绿岸望远镜工作的天文学家识别出了八种新分子，它们是迄今为止在宇宙中发现的分子量最大、结构最复杂的化合物。这些发现表明，复杂的有机化学——可能有助于在地球上播下生命种子的化学反应——可能在我们的银河系乃至更远的地方广泛存在。
NASA 戈达德太空飞行中心的 Jan Hollis 表示，产生这些新分子的反应可能发生在星际尘埃颗粒的表面；这些表面充当了原子、带电自由基和小中性分子结合的聚集地。星际冲击波——例如伴随恒星诞生而来的湍流——提供了克服化学反应障碍的能量，并将新形成的分子喷射到周围的气体中。一旦进入气体，这些分子就会旋转并发出绿岸天文台探测到的标志性射电信号。
Sarah Webb
75 太空酒店发射
目前世界上大约有 300 名宇航员，只有一个目的地可供他们前往——国际空间站，该空间站一次只能接待三个人，停留六个月。为了解决这个问题，Bigelow Aerospace 于去年 7 月发射了“创世纪 1 号”，这是第一个充气空间站。它是一个试验气球，一个 14 英尺长的模型；实际大小的模块将是它的三倍大。
Bigelow Aerospace 的创始人 Robert Bigelow，他通过自己的 America 连锁酒店赚了很多钱，在 2001 年国会削减了 NASA transit 栖息地充气宿舍的资金后，他看到了一个机会。他获得了这项技术的使用许可，并预计“可能有 50 个国家希望扩大其宇航员队伍”。去年夏天的发射证明，一家私营公司可以比政府机构更便宜、更快地建立一个空间站——至少是一个微型模型。
Michael Abrams
93 叛逆行星组合挑战解释
在距离地球 450 光年处发现的一对相互绕转的天体，加剧了关于行星与恒星界限的争论。这对天体的质量分别约为木星的七倍和十四倍，它们似乎太小，不像是恒星。然而，它们没有像行星那样绕着母星运行。相反，它们独自在我们的银河系中旅行。多伦多大学的天体物理学家 Ray Jayawardhana，发现了这对天体，他说：“它们确实是行星和恒星之间的一种存在。”
这是已知第一例引力束缚的行星质量天体对，天文学家们无法就它们的名称达成一致。有些人称它们为孤立巨星或亚棕矮星。Jayawardhana 称它们为“planemos”（意为“行星质量天体”）。
天文学家们也无法就它们的形成方式达成一致。一种理论认为，这些行星是由一个致密的坍缩尘埃和气体云中被暴力弹出，但 Jayawardhana 表示，这个过程几乎肯定会使这对天体分离。也许它们像双星一样形成，即从一个在坍缩过程中分裂成两半的气体云中生长。但 Jayawardhana 问道：“你怎么能让如此小的一团气体自行坍缩呢？”无论它们的起源如何，这些行星都被岩石碎屑盘包围着，这表明它们各自可能是一个围绕行星运行的行星的整个微型系统的中心。
斯蒂芬·奥内斯
96 在金星极点发现的奇怪漩涡
金星在大小和质量上都与地球极为相似，但在其他方面却令人费解地不同。欧洲航天局的金星快车号探测器（用于研究该行星令人窒息的、带有硫味的厚重大气层）最近传回的图像，进一步加深了谜团。科学家们原本期望在该行星南极发现一个单一的漩涡，但探测器却发现了直径约 1,250 英里的奇怪双重结构。金星快车号项目的科学家 Håkan Svedhem 表示：“我们的模型无法预测这些模式。”他推测这些螺旋与金星超高速的赤道风有关，这些风与地球的飓风不同，每年都保持在同一位置。
斯蒂芬·奥内斯
100 土星日出
9 月，卡西尼号探测器捕捉到了土星及其朦胧光环这张非凡的逆光图像。太阳正好位于行星后方——这个从地球无法看到的角度——这使得天文学家得以发现两条从未见过的、暗淡的外层环，并以前所未有的细节观察了构成光环的微小颗粒。在这张夸张色彩的图像中，从光环扇形散开的光束是摄影过程的成像缺陷，就像个人相机有时会在海滩快照中捕捉到眩光一样。
Susan Kruglinski
