中国天文学家观察到矮星系向超紧凑矮星系（UCD）的完全转变

中国天文学家观察到矮星系向超紧凑矮星系（UCD）的完全转变 矮星系是星系中光度最小的一类，在宇宙演化过程中起着至关重要的作用。矮星系是在 2000 年左右被发现的，由于其内部恒星系统密度极高，质量和大小介于星系和星团之间而得名。尽管近年来的一些研究结果表明，许多 UCD 可能起源于坍缩的矮星系，但具体的演化过程尚未得到观测证实。来自北京大学、上海交通大学以及加拿大和美国研究机构的研究人员利用哈勃太空望远镜、加拿大-法国-夏威夷望远镜、双子座北望远镜等观测设备，在室女座星团中搜寻到了约600个UCD候选天体。他们发现，大约15%的UCD被微弱的恒星晕所包围。研究称，这些UCD在形态、颜色和空间分布方面与强核矮星系（一种新定义的矮星系）高度相关，这可能是矮星系向UCD演化的一个中间阶段。该研究的第一作者、北京大学博士生王凯翔说，研究小组首次观测到了UCD形成的各个阶段。王说，这项研究展示了矮星系是如何塌缩并形成UCD甚至星系团的，清楚地揭示了其演化规律。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家发现星系的旋转曲线会无限远地保持平坦 挑战现有宇宙学模型

天文学家发现星系的旋转曲线会无限远地保持平坦 挑战现有宇宙学模型 凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的科学家们在一项突破性发现中挑战了人们对宇宙学的传统认识，他们发现的新证据可能会重塑我们对宇宙的认识。托比亚斯-米斯特尔（Tobias Mistele）是凯斯西储大学文理学院天文学系的一名博士后学者，他利用"引力透镜"开创了一种革命性的技术，以深入探索神秘的暗物质领域。他发现，星系的旋转曲线在数百万光年内都保持平坦，看不到尽头。科学家们以前认为，星系的旋转曲线一定会随着窥探太空的距离越远而下降。弱透镜旋转曲线建模。资料来源：凯斯西储大学传统上，星系内恒星的行为一直令天文学家感到困惑。根据牛顿万有引力理论，外围的恒星由于引力减弱，运行速度应该较慢。但天文学家并没有观测到这一现象，从而推断出暗物质的存在。但即使是暗物质光环也应该走到尽头，因此旋转曲线不应该无限期地保持平坦。米斯特尔的分析打破了这一预期，提供了一个惊人的启示：我们所说的暗物质的影响远远超出了之前的估计，从银河系中心至少延伸了一百万光年。托比亚斯-米斯特尔。资料来源：凯斯西储大学这种长程效应可能表明，我们所理解的暗物质可能根本不存在。"这一发现对现有模型提出了挑战，"他说，"这表明要么存在巨大延伸的暗物质晕，要么我们需要从根本上重新评估我们对引力理论的理解。"文理学院天文学系教授兼主任斯泰西-麦高（Stacy McGaugh）说，米斯特尔的研究成果将发表在《天体物理学期刊通讯》上，它突破了传统的界限。"这一发现影响深远，"麦高说。"它不仅可以重新定义我们对暗物质的理解，还召唤我们探索其他引力理论，挑战现代天体物理学的根本结构。"米斯特尔在研究中使用的主要技术引力透镜是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象。从本质上讲，当一个大质量天体（如星系团，甚至一颗大质量恒星）使来自遥远光源的光线路径发生弯曲时，就会产生引力透镜现象。发生这种光弯曲的原因是物体的质量扭曲了其周围的时空结构。星系对光线的这种弯曲在比预期大得多的尺度上持续存在。斯泰西-麦高（Stacy McGaugh）。资料来源：凯斯西储大学作为研究的一部分，Mistele 在图表上绘出了所谓的 Tully-Fisher 关系图，以突出星系的可见质量与其旋转速度之间的经验关系。"我们知道这种关系的存在，"米斯特尔说。"但并不明显的是，走得越远，这种关系就越牢固。这种行为会持续多久？这是一个问题，因为它不可能永远持续下去。"Mistele 说，他的发现强调了在科学界进一步探索和合作的必要性，以及对其他数据进行分析的可能性。McGaugh 指出，国际粒子物理学界为探测和识别暗物质粒子做出了艰苦卓绝的努力，但迄今为止仍未取得成功："要么暗物质光环比我们预期的要大得多，要么整个范式都是错误的。"提前预测到这一行为的理论是莫蒂-米尔格罗姆（Moti Milgrom）在1983年作为暗物质的替代理论提出的修正引力理论MOND。因此，对这一结果的显而易见而又难免引起争议的解释是，暗物质是一个嵌合体；也许它的证据指向了某种新的引力理论，超越了爱因斯坦教给我们的理论。编译来源：ScitechDailyarXiv:2406.09685 ... PC版： 手机版：

天文学家用韦伯望远镜揭开宇宙最古老低质量星系的秘密

天文学家用韦伯望远镜揭开宇宙最古老低质量星系的秘密 罗格斯大学的天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜研究了沃尔夫-伦德马克-梅洛特星系，揭开了宇宙早期恒星形成的历史。他们的发现为星系如何演化以及温度在恒星形成中的作用提供了新的见解。资料来源：美国国家航空航天局面向宇宙的“考古发掘”艺术与科学学院物理与天文学系助理教授克里斯汀-麦奎恩（Kristen McQuinn）说："通过如此深入的观察和如此清晰的观察，我们已经能够有效地回到过去，基本上是在进行一种考古挖掘，寻找宇宙历史早期形成的低质量恒星。"她领导的这项研究发表在《天体物理学报》。McQuinn认为，罗格斯大学高级研究计算办公室管理的Amarel高性能计算集群使研究小组能够计算银河系的恒星发展史。这项研究的一个方面是将一次大规模计算重复600次。她补充说，这项重大计算工作还有助于确认望远镜校准和数据处理程序，这将使更广泛的科学界受益。WLM星系部分区域的两幅景象，一幅由美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄（左），另一幅由詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄。图片来源：Science：NASA, ESA, CSA, IPAC, Kristen McQuinn (RU), Image Processing：Zolt G. Levay（STScI），Alyssa Pagan（STScI）低质量星系的重要性麦奎恩对所谓的"低质量"星系特别感兴趣。因为它们被认为是早期宇宙的主宰，研究人员可以利用它们来研究恒星的形成、化学元素的演化以及恒星形成对星系气体和结构的影响。它们很微弱，分布在天空中，构成了本地宇宙中的大多数星系。像韦伯望远镜这样先进的望远镜让科学家们能够近距离观察它们。WLM是德国天文学家马克斯-沃尔夫（Max Wolf）于1909年发现的一个"不规则"星系，这意味着它不具有明显的形状，如螺旋形或椭圆形，瑞典天文学家克努特-伦德马克（Knut Lundmark）和英国天文学家菲力伯特-雅克-梅洛特（Philibert Jacques Melotte）于1926年对它进行了更详细的描述。它位于本星系群的外围，本星系群是一个哑铃状的星系群，其中包括银河系。麦奎因指出，由于位于本星系群的边缘，WLM免受了与其他星系交融的破坏，使其恒星群处于原始状态，有利于研究。天文学家之所以对WLM感兴趣，还因为它是一个充满活力的复杂星系，拥有大量气体，能够积极地形成恒星。WLM 银河系中的恒星形成为了了解银河系恒星形成的历史即恒星在宇宙不同时期的诞生速度，麦奎恩和她的团队利用这架望远镜煞费苦心地将包含成千上万颗恒星的天空区域归零。为了确定恒星的年龄，他们测量了恒星的颜色（代表温度）和亮度。麦奎因说："我们可以利用我们对恒星演化的了解，以及这些颜色和亮度所表明的情况，基本上确定星系恒星的年龄。"研究人员随后对不同年龄的恒星进行了计数，并绘制出了宇宙历史上恒星的诞生率。以这种方式对恒星进行编目向研究人员表明，随着时间的推移，WLM 产生恒星的能力在起伏。研究小组的观测结果证实了科学家们早些时候利用哈勃太空望远镜所做的评估，这些观测结果表明，在宇宙历史的早期，该星系曾在30亿年的时间里产生过恒星。它停顿了一段时间，然后又重新点燃。她相信这种停顿是由早期宇宙的特定条件造成的："那时的宇宙真的很热。我们认为，宇宙的温度最终加热了这个星系中的气体，使恒星的形成一度停止。冷却期持续了几十亿年，然后恒星形成再次开始。"这项研究是美国国家航空航天局"早期发布计划"的一部分，该计划指定科学家与太空望远镜科学研究所合作开展研究，旨在突出韦伯的能力，帮助天文学家为未来的观测做好准备。美国国家航空航天局于 2021 年 12 月发射了韦伯望远镜。这个大型镜面仪器在距离地球一百万英里的地方围绕太阳运行。科学家们争先恐后地在望远镜上研究一系列课题，包括早期宇宙的状况、太阳系的历史以及系外行星的搜寻。麦奎因说："这项计划将产生许多尚未完成的科学成果。"相关文章:韦伯望远镜在极端恒星环境中发现生命的前身：水和简单的有机分子 ... PC版： 手机版：

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜 两个超大质量黑洞的合并是一个早已被预测到的现象，尽管从未被直接观测到过。天文学家提出的一个理论是，这些系统的质量如此之大，以至于它们耗尽了宿主星系中驱动合并所需的恒星物质。利用双子座北望远镜的档案数据，一个天文学家小组发现了一个双黑洞，为这一观点提供了有力的证据。据研究小组估计，这个双黑洞的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今为止测量到的最重的双黑洞。这次测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量黑洞双星的质量在阻止超大质量黑洞合并方面起着关键作用。资料来源：NOIRLab/NSF/AURA/J. daSilva/M.Zamani几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时，它们的黑洞会形成一对双星，这意味着它们处于相互束缚的轨道上。据推测，这些双星最终会合并，但这一现象从未被观测到过[1]。几十年来，天文学家们一直在讨论这样的事件是否可能发生。在最近发表于《天体物理学报》（TheAstrophysical Journal）的一篇论文中，一个天文学家小组提出了对这一问题的新见解。一个天文学家小组利用由美国国家科学基金会NOIRLab 负责运行的双子座北望远镜（国际双子座天文台的一半）提供的档案数据，测量出了迄今发现的最重的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早已被预测到的现象，但从未被观测到过。这对超大质量黑洞提供了一些线索，说明为什么宇宙中发生这种事件的可能性如此之小。双子座北区前所未有的洞察力研究小组利用夏威夷双子座北望远镜（由美国国家科学基金会资助的NOIRLab运行的国际双子座天文台的二分之一）的数据，分析了位于椭圆星系B2 0402+379内的一个超大质量黑洞双星。这是迄今为止唯一一个被分辨得足够详细，可以分别看到两个天体的超大质量黑洞双星，[2]而且它还保持着迄今为止直接测量到的最小间隔记录仅仅 24 光年[3]。虽然如此接近的分离预示着强大的合并，但进一步的研究发现，这对天体已经在这个距离上停滞了 30 多亿年，这不禁让人产生疑问：是什么阻碍了合并？双黑洞合并的挑战为了更好地了解这个系统的动态及其停止的合并，研究小组研究了双子座北区的双子座多目标摄谱仪（GMOS）的档案数据，这些数据使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。"GMOS出色的灵敏度使我们能够测绘出恒星在靠近星系中心时的速度，"论文共同作者、斯坦福大学物理学教授罗杰-罗曼尼（Roger Romani）说。"有了这些，我们就能推断出居住在那里的黑洞的总质量。"据研究小组估计，这对双星的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今测量到的最重的双黑洞。这一测量结果不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量双黑洞的质量在阻止潜在合并中起着关键作用[4]。"为国际双子座天文台提供服务的数据档案蕴藏着一座尚未开发的科学发现金矿，"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔说，"对这个极端超大质量双黑洞的质量测量是一个令人敬畏的例子，说明了探索这一丰富档案的新研究可能产生的影响。"二进制系统的形成与未来了解这个双星是如何形成的，有助于预测它是否以及何时会合并一些线索表明，这对双星是通过多个星系合并形成的。首先，B2 0402+379 是一个"化石星系团"，这意味着它是整个星系团的恒星和气体合并成一个大质量星系的结果。此外，两个超大质量黑洞的存在，加上它们巨大的总质量，表明它们是由多个星系的多个较小黑洞合并而成的。星系合并后，超大质量黑洞不会正面相撞。相反，当它们进入一个有束缚的轨道时，就会开始互相弹射。它们每经过对方一次，能量就会从黑洞传递到周围的恒星。随着它们能量的流失，这对黑洞被越拖越近，直到相距仅有一光年时，引力辐射占据上风，它们才会合并。这一过程已经在成对恒星质量的黑洞中被直接观测到有史以来的第一次记录是在2015年通过引力波的探测但从未在超大质量的双星中观测到过。停滞不前的合并与未来联合的可能性通过对该星系巨大质量的新了解，研究小组得出结论，需要有数量特别多的恒星才能减缓双星轨道的速度，使它们如此接近。在这个过程中，黑洞似乎甩掉了它们附近几乎所有的物质，使得星系核心缺少恒星和气体。由于没有更多的物质来进一步减缓这对天体的轨道，它们的合并在最后阶段停滞了。罗曼尼说："通常情况下，黑洞对较轻的星系似乎有足够的恒星和质量来驱动两者迅速结合在一起。由于这对黑洞非常重，因此需要大量恒星和气体来完成这项工作。但是这对黑洞已经将中央星系中的这些物质清除干净，使它停滞不前，可供我们研究。"这对天体究竟会克服停滞状态，最终以数百万年的时间尺度合并，还是永远继续在轨道上徘徊，目前尚无定论。如果它们真的合并，产生的引力波将比恒星质量的黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。这对天体有可能通过另一次星系合并来征服最后的距离，这将为星系注入更多的物质，或者有可能是第三个黑洞，从而使这对天体的轨道慢到足以合并。不过，鉴于B2 0402+379是一个化石星系团，另一个星系合并的可能性不大。"我们期待着对B2 0402+379的内核进行后续调查，我们将研究其中存在多少气体，"论文第一作者、斯坦福大学本科生Tirth Surti说。"这应该能让我们更深入地了解超大质量黑洞最终能否合并，或者它们是否会作为双星搁浅。"说明虽然有证据表明超大质量黑洞之间的距离只有几光年，但似乎没有一个黑洞能够跨越这个最终距离。关于这种事件是否可能发生的问题被称为"最终-秒差距问题"，几十年来一直是天文学家们讨论的话题。以前曾对含有两个超大质量黑洞的星系进行过观测，但在这些情况下，它们相距数千光年太远了，不可能像在 B2 0402+379 中发现的双星那样处于相互结合的轨道上。其他黑洞动力源的距离可能更小，不过这些都是通过间接观测推断出来的，因此最好归类为候选双星。这一理论最早是由贝格尔曼等人于 1980 年提出的，根据数十年来对星系中心的观测，这一理论一直被认为是存在的。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家首次探测到银河系以外大质量恒星的磁性

天文学家首次探测到银河系以外大质量恒星的磁性 新发现揭示了磁性对恒星演化以及中子星和黑洞形成的影响。先进的分光测向技术的使用对于克服过去的观测难题至关重要。值得注意的是，磁性被认为是大质量恒星演化过程中的一个关键组成部分，对它们的最终命运有着深远的影响。最初质量超过 8 个太阳质量的大质量恒星在演化结束时会留下中子星和黑洞。引力波天文台已经观测到这种紧凑残余系统的壮观合并事件。此外，理论研究提出了大质量恒星爆炸的磁机制，与伽马射线暴、X 射线闪光和超新星有关。这项研究的第一作者、波茨坦莱布尼兹天体物理研究所（AIP）的斯韦特拉娜-胡布里奇（Swetlana Hubrig）博士说："对具有年轻恒星群的星系中的大质量恒星的磁场进行研究，为了解磁场在早期宇宙恒星形成过程中的作用提供了重要信息。"距离地球约 20 万光年的南半球星空中，小麦哲伦云中最巨大的恒星形成区 NGC346，位于巨嘴鸟座。资料来源：NASA、ESA、安迪-詹姆斯（STScI）测量恒星磁性的挑战恒星磁场是利用光谱极化测量法测量的。为此，要记录圆偏振星光，并研究光谱线的最小变化。不过，为了达到必要的偏振测量精度，这种方法需要高质量的数据。"这种方法对光子极为渴求。这是一个特殊的挑战，因为在我们的邻近星系大麦哲伦云和小麦哲伦云中观测时，即使是最亮的大质量恒星（其质量超过 8 个太阳质量）也是相对弱光的，"来自 AIP 的 Silva Järvinen 博士解释道。由于这些条件，传统的高分辨率分光测色计和较小的望远镜都不适合进行此类研究。因此，我们使用了安装在欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜（VLT）四个 8 米望远镜之一上的低分辨率分光测极计 FORS2。检测领域的挑战与突破以前探测银河系外大质量恒星磁场的尝试并不成功。这些测量很复杂，取决于几个因素。使用圆偏振测量到的磁场被称为纵向磁场，它只对应于指向观察者方向的磁场分量。它类似于灯塔发出的光，当光束照向观察者时很容易看到。由于大质量恒星的磁场结构通常具有轴线倾斜于自转轴的全局偶极子特征，因此当观测者直视自转恒星的磁赤道时，纵向磁场强度在自转阶段可能为零。偏振信号的可探测性还取决于用于研究偏振的光谱特征的数量。最好能观测到更宽的光谱区域和更多的光谱特征。此外，较长的曝光时间对于记录信噪比足够高的偏振光谱至关重要。最新观察和研究结果考虑到这些重要因素，研究小组对麦哲伦云中的五颗大质量恒星进行了光谱测量观测。在位于小麦哲伦星云中最大规模恒星形成区 NGC346 核心内的两颗推测为单星的恒星（其光谱特征是我们银河系中典型的磁性大质量恒星）和一个积极相互作用的大质量双星系统（Cl*NGC346 SSN7）中，他们成功地探测到了千高斯数量级的磁场。在太阳表面，只有在小的高磁化区域太阳黑子才能探测到如此强大的磁场。据报道，麦哲伦云中的磁场探测首次表明，在具有年轻恒星群的星系中，大质量恒星的形成过程与我们的银河系类似。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家发现迄今最小恒星 半径仅约地球7倍

天文学家发现迄今最小恒星 半径仅约地球7倍 该双星系统由一颗质量为0.74倍太阳质量的碳氧白矮星与一颗质量约为太阳0.33倍的热亚矮星组成。该热亚矮星的半径仅有地球的7倍左右，代表了人类目前发现的体积最小的恒星。这样一对极短轨道周期的双星能够在毫赫兹频段产生强的引力波辐射，有望被未来的空间引力波天文台如LISA、天琴以及太极显著探测到。需要特别指出的是，该双星系统的发现和研究首次验证了通过二次共有包层抛射演化形成低质量热亚矮星的理论通道（由中国科学院云南天文台韩占文院士团队于2003年提出）。基于对热亚矮星形成通道的详细星族合成的研究，理论预言通过二次共有包层抛射通道形成的热亚矮星中，应该存在少部分质量低至0.32-0.36倍太阳质量的亚类。这些低质量的热亚矮星通过点燃非简并氦核形成，它们与被广泛认知的通过氦闪点燃简并氦核形成的热亚矮星（约0.45倍太阳质量）具有截然不同的质量分布。在经历第二次共有包层的物质抛射后，这些包含一颗白矮星的热亚矮星双星系统，通过引力波辐射可演化形成轨道周期短至20分钟的极短周期双星系统。但在TMTS巡天观测发现之前，国际上并未观测到完全符合上述观测性质的白矮星热亚矮星双星系统。TMTS观测系统是王晓锋团队在马化腾基金以及清华大学支持下，建成的一架独特设计的多镜筒光学巡天设备。自2020年正式运行以来，该系统以1分钟的观测频率凝视北半球的宇宙星空。截至2023年底，TMTS累计获得了超过2700万颗恒星的密集采样光变数据，包含大量高价值的短周期变源，TMTS J0526便是其中光变周期最短的系统之一。在发现该源之后，团队利用位于美国夏威夷的10米口径Keck望远镜和位于西班牙拉帕尔玛岛的10.4米口径GTC望远镜对该源进行了高时间分辨的连续光谱观测，并且使用丽江2.4米望远镜进行时序测光观测。结合高频采样观测得到的光变曲线以及光谱视向速度变化，研究团队分析得出，TMTS J0526是一颗轨道周期仅有20.5分钟的椭变双星，其中更大、更亮的子星（即可见星）在另一颗更加致密白矮星（不可见星）的潮汐引力作用下发生形变。艺术家绘制的TMTS J0526双星系统（北京天文馆 喻京川）。图中较大的那颗是热亚矮星，远处较小的那颗是其白矮星伴星。课题组供图通过分析亮度、表面引力、有效温度及质量半径关系表明可见星是一颗低质量、薄包层的热亚矮星。该双星系统包含的低质量热亚矮星、白矮星伴星以及极短的轨道周期均与二次共有包层抛射通道形成低质量热亚矮星（双星）的理论预言相符合。这是TMTS项目继发现18.9分钟蓝色大振幅脉动变星之后，研究成果第二次发表在该期刊。相关论文信息：https:// ... PC版： 手机版：