研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件

研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件 美国麻省理工学院近日发布公报说，该校研究人员领衔的团队在距地球6亿光年范围内新发现了18起黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件，使附近宇宙空间中已知的这类事件数量增加了一倍多。 相关论文发表在新一期美国《天体物理学杂志》上。 新华社报道，潮汐瓦解事件（Tidal disruption event）是宇宙中一种高能爆发现象，即恒星距离超大质量黑洞过近时，被黑洞产生的潮汐力吸入并撕裂的事件。当黑洞享用“恒星盛宴”时，会在电磁波谱多个波段释放巨大能量。此前，科学家主要通过在可见光和X射线波段寻找具有典型特征的爆发来探测潮汐瓦解事件，并已经在地球附近的宇宙中发现十几起这类事件。 这项新研究利用红外观测数据从星系中找到更多这类事件。研究人员对美国广域红外线巡天探测卫星所获的观测数据进行了分析，利用特定算法识别出来自约1000个星系的红外爆发信号，这些星系分布在距地球六亿光年范围内。随后，研究人员放大了上述每个星系的红外爆发信号，从中寻找符合潮汐瓦解事件特征的红外辐射模式，最终发现18个清晰的潮汐瓦解事件信号。 研究人员说，新发现有助于解答关于潮汐瓦解事件研究的几个关键问题。过去，潮汐瓦解事件大多在所谓的“星暴后星系”中观测到，这是一类曾因大量恒星形成而“光芒四射”但之后已冷却下来的罕见星系。这项新研究在尘埃星系等其他类型的星系中发现了潮汐瓦解事件，表明黑洞可以吞噬一系列星系中的恒星，而不仅仅是“星暴后星系”中的恒星。 研究结果还解释了“能量缺失”问题。物理学家曾从理论上预测，潮汐瓦解事件辐射的能量应比实际观测到的更多。该研究认为，如果潮汐瓦解事件发生在尘埃星系中，或许可以解释这种能量差异。尘埃不仅可以吸收可见光和X射线，还可以吸收极紫外波段辐射，其吸收的能量相当于预测的“缺失能量”。 此外，研究人员将新发现的潮汐瓦解事件与此前观测结果结合起来估计，一个星系大约平均每五万年就会经历一次黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件。 2024年2月6日 3:29 PM

麻省理工学院天文学家发现18个吞噬附近恒星的黑洞

麻省理工学院天文学家发现18个吞噬附近恒星的黑洞 天文学家通过寻找光学和 X 射线波段的特征爆发，探测到了以前发生过的潮汐破坏事件。迄今为止，这些搜索已经揭示了附近宇宙中大约十几个恒星粉碎事件。麻省理工学院研究小组新发现的潮汐扰动事件比宇宙中已知的潮汐扰动事件多了一倍多。研究人员通过一个非常规波段：红外线发现了这些以前"隐藏"的事件。除了发出光学和X射线暴之外，TDEs还能产生红外辐射，尤其是在"多尘"星系中，在这些星系中，中心黑洞被星系碎片所笼罩。这些星系中的尘埃通常会吸收和遮蔽光学和X射线光，以及这些波段中的任何TDEs迹象。在此过程中，尘埃也会升温，产生可探测到的红外辐射。研究小组发现，红外线辐射可以作为潮汐扰动事件的标志。通过红外波段的观察，麻省理工学院的研究小组在以前隐藏着此类事件的星系中发现了更多的TDEs。这 18 个新事件发生在不同类型的星系中，分散在整个天空中。麻省理工学院的科学家们发现了18个新的潮汐扰动事件（TDEs）即附近恒星被潮汐卷入黑洞并被撕成碎片的极端情况。这些发现是附近宇宙中已知 TDEs 数量的两倍多。图片来源：研究人员提供，经《麻省理工新闻》编辑第一作者、麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所研究生梅根-马斯特森说："这些来源中的大多数并没有在光学波段中显示出来。如果想从整体上了解TDEs，并用它们来探测超大质量黑洞的人口结构，就需要在红外波段进行观察"。"麻省理工学院的其他作者包括 Kishalay De、Christos Panagiotou、Anna-Christina Eilers、Danielle Frostig 和 Robert Simcoe，以及麻省理工学院物理学助理教授 Erin Kara，还有来自德国马克斯-普朗克地外物理研究所等多个机构的合作者。热量峰值研究小组最近通过红外观测发现了距离最近的 TDE。这一发现为天文学家寻找主动觅食的黑洞开辟了一条基于红外线的新途径。这一首次发现促使研究小组开始寻找更多的 TDE。在新的研究中，研究人员搜索了NEOWISENASA宽视场红外巡天探测器的更新版所拍摄的档案观测数据。这颗卫星望远镜于 2009 年发射升空，在短暂的停顿之后，它继续扫描整个天空，寻找红外线"瞬变"或短暂爆发。研究小组利用合著者 Kishalay De 开发的算法查看了任务的存档观测数据。该算法能从红外辐射中找出可能是红外辐射瞬时爆发迹象的模式。然后，研究小组将标记的瞬态辐射与 200 兆帕/秒（或 6 亿光年）范围内所有已知附近星系的星表进行交叉对比。他们发现，红外线瞬变可以追溯到大约 1000 个星系。然后，他们放大了每个星系的红外线爆发信号，以确定该信号是否来自TDE以外的其他来源，如活动星系核或超新星。在排除了这些可能性之后，研究小组又对剩余的信号进行了分析，寻找一种具有TDE特征的红外线模式即一个急剧的尖峰之后是一个逐渐下降的过程，这反映了黑洞在撕裂恒星的过程中突然将周围的尘埃加热到大约1000开尔文，然后逐渐冷却下来的过程。这项分析发现了 18 个"干净"的潮汐扰动事件信号。研究人员对发现每个潮汐破坏事件的星系进行了调查，发现它们发生在整个天空的一系列星系中，包括尘埃星系。马斯顿说："如果你仰望天空，看到一堆星系，那么TDE就会有代表性地出现在所有星系中。这并不是说，它们只出现在一种类型的星系中，而人们只是根据光学和X射线的搜索结果这么认为的"。"哈佛大学天文学教授埃多-伯杰（Edo Berger）说："现在我们有可能透过尘埃，完成对附近TDE的普查。这项工作特别令人兴奋的一点是，大型红外巡天观测的后续研究潜力巨大，我很期待看到它们会有什么发现"。"扩大对潮汐扰动事件的了解研究小组的发现有助于解决潮汐扰动事件研究中的一些重大问题。例如，在这项工作之前，天文学家主要是在一种星系中看到潮汐破坏现象一种"后星爆"星系，这种星系以前是恒星形成工厂，但后来沉寂了下来。这种星系类型非常罕见，天文学家们感到困惑的是，为什么TDEs似乎只在这些罕见的星系中出现。碰巧的是，这些星系也相对缺乏尘埃，因此TDE的光学或X射线辐射自然更容易被探测到。现在，通过红外波段的观察，天文学家能够在更多的星系中看到TDEs。研究小组的新成果表明，黑洞可以吞噬一系列星系中的恒星，而不仅仅是后星爆星系。这些发现还解决了一个"能量缺失"的问题。物理学家从理论上预测，TDE 辐射的能量应该比实际观测到的更多。但麻省理工学院的研究小组现在说，尘埃可能可以解释这种差异。他们发现，如果TDE发生在多尘星系中，尘埃本身不仅会吸收光学和X射线辐射，还会吸收极紫外线辐射，其吸收量相当于推测的"缺失能量"。这18次新的探测还有助于天文学家估算特定星系中发生潮汐破坏事件的频率。当他们把新的 TDE 与之前的探测结果相比较时，他们估计一个星系每 5 万年就会发生一次潮汐破坏事件。这个频率更接近物理学家的理论预测。通过更多的红外观测，研究小组希望能够解析潮汐破坏事件的发生率，以及引发潮汐破坏事件的黑洞的特性。卡拉说："人们对这些谜题提出了非常奇特的解决方案，而现在我们已经到了可以解决所有谜题的地步。这给了我们信心，我们不需要所有这些奇异的物理学来解释我们所看到的一切。我们对恒星如何被黑洞撕裂和吞噬背后的力学原理有了更好的了解。我们正在更好地理解这些系统。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件

研究人员新发现18起黑洞吞噬恒星事件 美国麻省理工学院近日发布公报说，研究人员领衔的团队在距地球6亿光年范围内新发现了18起黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件，使附近宇宙空间中已知的这类事件数量增加了一倍多。

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 麻省理工学院的天文学家发现了三颗宇宙中最古老的恒星，它们就生活在我们的银河系附近。这些恒星位于银河系的"光环"中光环是包裹着主星系盘的恒星云，它们似乎形成于 120 亿年至 130 亿年前，当时第一批星系正在形成。图片来源：Serge Brunier；NASA研究人员将这些恒星命名为"SASS"，意为"小增生恒星系统恒星"，因为他们相信每颗恒星都曾经属于自己的原始小星系，后来被更大但仍在成长的银河系吸收。如今，这三颗恒星是各自星系仅存的部分。它们环绕着银河系的外围，研究小组怀疑那里可能还有更多这样的古老恒星幸存者。麻省理工学院物理学教授安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）说："根据我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定应该存在。它们是我们宇宙家谱的一部分。我们现在有了找到它们的新方法"。在发现类似的 SASS 恒星后，研究人员希望将它们作为超微弱矮星系的类似物，超微弱矮星系被认为是宇宙中现存的一些最早的星系。这些星系被认为是宇宙中幸存下来的最早的星系。这些星系至今仍然完好无损，但由于距离太远、太暗，天文学家无法对它们进行深入研究。SASS恒星可能曾经属于类似的原始矮星系，但它们位于银河系中，因此距离银河系更近，它们可能是了解超暗矮星系演化的一把钥匙。研究人员拿着一个装满了多年来收集的恒星数据的活页夹，其中包括恒星亮度随时间变化的数据。从左至右阿南达-桑托斯（Ananda Santos）、凯西-费恩伯格（Casey Fienberg）和安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）。图片来源：研究人员提供弗雷贝尔说："现在我们可以在银河系中寻找更多更亮的类似物，研究它们的化学演变，而不必追逐这些极其暗淡的恒星。"她和同事们于5月14日在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上发表了他们的研究成果。这项研究的共同作者包括约旦扎尔卡大学的穆罕默德-马尔迪尼（Mohammad Mardini）、23 岁的希拉里-安达莱斯（Hillary Andales）以及麻省理工学院的在读本科生阿南达-桑托斯（Ananda Santos）和凯西-菲恩伯格（Casey Fienberg）。该团队的发现源于一个课堂理念。在2022年秋季学期，弗雷贝尔开设了一门新课程8.S30（观测恒星考古学），让学生学习分析古代恒星的技术，然后将这些工具应用于以前从未研究过的恒星，以确定它们的起源。安达莱斯说："虽然我们的大多数课程都是从基础教起，但这门课却让我们立即站在了天体物理学研究的前沿。"学生们根据弗雷贝尔多年来从拉斯坎帕纳斯天文台的 6.5 米麦哲伦-克莱望远镜收集的恒星数据进行研究。她把这些数据的硬拷贝放在她办公室的一个大活页夹里，学生们用这些数据来寻找感兴趣的恒星。特别是，他们正在寻找大爆炸后不久形成的古老恒星，大爆炸发生在 138 亿年前。当时，宇宙主要由氢和氦组成，其他化学元素（如锶和钡）的丰度非常低。因此，学生们在弗雷贝尔的活页夹中寻找具有光谱或星光测量值的恒星，这些光谱或星光测量值显示锶和钡的丰度很低。他们的搜索范围缩小到了麦哲伦望远镜最初在 2013 年至 2014 年间观测到的三颗恒星。天文学家从未对这些恒星进行过后续研究，以解读它们的光谱并推断它们的起源。因此，它们是弗雷贝尔班学生的理想候选对象。学生们学习了如何描述恒星的特征，以便为分析这三颗恒星的光谱做好准备。他们能够利用各种恒星模型确定每一颗恒星的化学成分。恒星光谱中与特定波长的光相对应的特定特征的强度与特定元素的丰度相对应。在完成分析后，学生们自信地得出结论：与他们的参照恒星我们的太阳相比，这三颗恒星的锶、钡和其他元素（如铁）的丰度确实很低。事实上，与今天的太阳相比，其中一颗恒星所含的铁与氦的比例还不到十万分之一。桑托斯回忆说："我们花了很多时间盯着电脑，进行大量的调试，疯狂地互相发短信和电子邮件，才弄明白这个问题。"这是一个很大的学习曲线，也是一次特殊的经历。"这些恒星的低化学丰度确实暗示它们最初形成于 120 亿到 130 亿年前。事实上，它们的低化学特征与天文学家之前测量到的一些古老的超微弱矮星系相似。研究小组的恒星是否起源于类似的星系？它们又是如何来到银河系的呢？凭直觉，科学家们查看了这些恒星的轨道模式以及它们在天空中的移动方式。这三颗恒星位于银河光环的不同位置，估计距离地球约 3 万光年。(作为参考，银河系的圆盘横跨 10 万光年）。研究小组利用盖亚天体测量卫星的观测数据追溯了每颗恒星围绕银河中心的运动轨迹，他们注意到了一个奇怪的现象：相对于主圆盘中大多数像赛车场上的赛车一样运动的恒星，这三颗恒星似乎都走错了方向。在天文学中，这种现象被称为"逆行"，是天体曾经"吸积"或从别处吸入的提示。弗雷贝尔说："只有把明星扔到错误的地方，才能让他们与其他明星走错方向。"这三颗恒星的运行方式与银河系盘的其他部分甚至光环都完全不同，再加上它们的化学丰度很低，这有力地证明了这些恒星确实很古老，曾经属于更古老、更小的矮星系，它们以随机的角度坠入银河系，并在数十亿年后继续其顽强的运行轨迹。弗莱贝好奇地想知道，天文学家以前分析过的光环中的其他古老恒星是否也有逆行现象，于是他翻阅了科学文献，发现还有 65 颗同样具有低锶和低钡丰度的恒星似乎也在逆行。研究小组正在继续寻找其他古老的 SASS 恒星，他们现在有了一个相对简单的方法：首先，寻找化学丰度低的恒星，然后追踪它们的轨道模式，寻找逆行运动的迹象。在银河系中的 4000 多亿颗恒星中，他们预计这种方法将发现一小部分宇宙中最古老的恒星。弗莱贝计划在今年秋天重开这门课，回顾第一门课程和三位将成果发表的学生，他充满了敬佩和感激之情。"能与三位女大学生共事真是太棒了。这对我来说还是第一次，"她说。"这确实是麻省理工学院工作方式的一个范例。我们就是这样做的。无论谁说'我想参加'，他们都能做到，而且会有好事发生"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

距地球3.6亿光年超大黑洞苏醒 开始吞噬周围一切物质

距地球3.6亿光年超大黑洞苏醒 开始吞噬周围一切物质 研究称，这个超大黑洞位于SDSS1335+0728星系，距离地球大约3.6亿光年；星系直径约为5.2万光年，总质量相当于100亿个太阳大小。参与研究的欧美科学家称，黑洞所在的星系在过去数十年均未出现异常，直到2019年12月，美国科学家发现该黑洞所在星系亮度突然上升。而该星系的亮度，是由其中的超大质量黑洞驱动的，黑洞以SDSS1335+0728星系周围的气体为食时，不断增长的物质被黑洞拉了进来，使星系发光。并且，黑洞能够吞噬一切物质，如果一颗恒星运动到其附近，可能会被强大的潮汐力所撕裂并被吸积，被“吞噬/撕裂”，这种现象称作黑洞潮汐撕裂恒星事件。至于是什么触发了这次黑洞的觉醒，目前科学界尚无定论。有理论认为，这可能是星系生命周期中自然发生的活跃周期，可能涉及恒星接近并落入黑洞的事件。此外，银河系中心的人马座A*，也存在着一个距离我们约2.6万光年、质量为太阳400万倍的超大质量黑洞，目前相对平静，不过，不排除未来它也会发生类似觉醒的可能。 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院揭幕"质子之舞"： 开拓能源新时代

麻省理工学院揭幕"质子之舞"： 开拓能源新时代 麻省理工学院的化学家们首次详细描绘了这些质子耦合电子转移是如何在电极表面发生的。他们的研究成果可以帮助研究人员设计出更高效的燃料电池、电池或其他能源技术。麻省理工学院化学和化学工程教授、该研究的资深作者 Yogesh Surendranath 说："我们在这篇论文中取得的进展是研究和理解了这些电子和质子如何在表面部位耦合的性质，这与催化反应有关，而催化反应在能量转换装置或催化反应中非常重要。"在他们的研究成果中，研究人员能够准确追踪电极周围电解质溶液 pH 值的变化如何影响电极内质子运动和电子流动的速度。麻省理工学院研究生诺亚-刘易斯（Noah Lewis）是这篇论文的第一作者，论文最近发表在《自然-化学》上。麻省理工学院前博士后 Ryan Bisbey、麻省理工学院研究生 Karl Westendorff 和耶鲁大学研究科学家 Alexander Soudackov 也是这篇论文的作者。质子传递质子耦合电子转移是指一种分子（通常是水或酸）将质子转移到另一种分子或电极表面，从而刺激质子接受者也接受一个电子。这种反应已被广泛应用于能源领域。"这些质子耦合电子转移反应无处不在。它们通常是催化机制中的关键步骤，对于制氢或燃料电池催化等能量转换过程尤为重要，"Surendranath 说。在制氢电解槽中，这种方法用于从水中去除质子，并在质子上添加电子以形成氢气。在燃料电池中，当质子和电子从氢气中移出并加入氧气形成水时，就会产生电能。施加电势会导致质子从氢离子（右图）转移到电极表面。利用具有分子定义质子结合位点的电极，麻省理工学院的研究人员为这些界面质子耦合电子转移反应建立了一个通用模型。图片来源：研究人员提供质子耦合电子转移在许多其他类型的化学反应中都很常见，例如二氧化碳还原（通过添加电子和质子将二氧化碳转化为化学燃料）。当质子接受体是分子时，科学家们可以精确控制每个分子的结构，并观察电子和质子如何在分子间传递，因此他们已经对这些反应的发生过程有了很多了解。然而，当质子耦合电子转移发生在电极表面时，这一过程就更难研究了，因为电极表面通常非常异质，质子有可能与许多不同的位点结合。为了克服这一障碍，麻省理工学院的研究小组开发出一种设计电极表面的方法，使他们能够更精确地控制电极表面的组成。他们的电极由石墨烯薄片组成，表面附着有机含环化合物。每个有机分子的末端都有一个带负电荷的氧离子，它可以接受周围溶液中的质子，从而使电子从电路流入石墨表面。Surendranath 说："我们可以创造出一种电极，它不是由各种各样的位点组成，而是由单一类型的非常明确的位点组成的统一阵列，每个位点都能以相同的亲和力结合质子。由于我们拥有这些非常明确的位点，这让我们能够真正揭示这些过程的动力学"。利用这个系统，研究人员能够测量流向电极的电流，从而计算出平衡状态下质子向表面氧离子转移的速率质子向表面捐赠的速率和质子从表面转移回溶液的速率相等的状态。他们发现，周围溶液的 pH 值对这一速率有显著影响： 最高速率出现在 pH 值的两端酸性最强的 pH 值为 0，碱性最强的 pH 值为 14。为了解释这些结果，研究人员根据电极可能发生的两种反应建立了一个模型。在第一种反应中，强酸性溶液中高浓度的氢离子（H3O+）将质子传递给表面的氧离子，生成水。在第二种情况下，水将质子传递给表面氧离子，生成氢氧根离子（OH-），氢氧根离子在强碱性溶液中浓度较高。不过，pH 值为 0 时的速度比 pH 值为 14 时的速度快四倍，部分原因是氢离子释放质子的速度比水快。需要重新考虑的反应研究人员还惊奇地发现，这两个反应的速率并不是在中性 pH 值为 7（氢铵和氢氧根的浓度相等）时相等，而是在 pH 值为 10（氢氧根离子的浓度是氢铵的 100 万倍）时相等。该模型表明，这是因为涉及氢𬭩或水提供质子的前向反应比涉及水或氢氧化物去除质子的后向反应对总速率的贡献更大。研究人员说，关于这些反应如何在电极表面发生的现有模型假定，前向反应和后向反应对总速率的贡献相同，因此新发现表明，可能需要重新考虑这些模型。Surendranath说："这是默认的假设，即正向和逆向反应对反应速率的贡献相同。我们的发现确实令人大开眼界，因为这意味着人们用来分析从燃料电池催化到氢进化等一切问题的假设可能是我们需要重新审视的。"研究人员目前正在利用他们的实验装置研究向电极周围的电解质溶液中添加不同类型的离子会如何加快或减慢质子耦合电子流的速度。刘易斯说："通过我们的系统，我们知道我们的位点是恒定的，不会相互影响，因此我们可以读出溶液的变化对表面反应的影响。"编译自//scitechdaily ... PC版： 手机版：