爱因斯坦神预言成真 物理学家首次证实黑洞周围存在“暴跌区域”

爱因斯坦神预言成真 物理学家首次证实黑洞周围存在“暴跌区域” 几十年来，天文物理学家一直争论这个特殊的区域是否存在。牛津大学的理论物理学家Andrew Mummery领衔团队将目光投向了1万光年之外MAXI J1820+070星系中的巨型黑洞，其质量相当于8.5个太阳，不断从其伴星中吸积物质，并辐射出X射线。2018年的时候，这个黑洞出现了一次爆发，并被检测到无法解释的闪光。之前就有猜测认为，这个闪光可能来自黑洞最内侧的圆形轨道区域，也就是传说中的“暴跌区域”，但缺乏证据。Mummery团队对这个闪光深入研究后发现，它与模型模拟的辐射结果一致，成为“暴跌区域”真实存在的铁证，也让我们得以探测到黑洞事件视界外侧区域的极端引力环境。这也是首次观察到从恒星外缘剥离的等离子体是如何最终落入黑洞中心的。 ... PC版： 手机版：

天体物理学家在"El Gordo"星系团探测到潜在的碰撞暗物质

天体物理学家在"El Gordo"星系团探测到潜在的碰撞暗物质 这项研究利用数值模拟分析了"El Gordo"（西班牙文的字面意思是"胖子"）一个距离我们 70 亿光年的巨型星团合并体内部发生的情况。计算结果表明，在这个星团中，观测到的暗物质最大密度点与其他质量成分最大密度点之间的物理分离可以用所谓的SIDM（自相互作用暗物质）模型来解释，而不是标准模型。这项研究为支持 SIDM 模型做出了重要贡献，根据该模型，暗物质粒子通过碰撞交换能量，从而产生有趣的天体物理学影响。埃尔戈多星系团合成图。图片来源：X 射线：NASA/CXC/Rutgers/J.Hughes et al, Optical: ESO/VLT/Pontificia Universidad.智利天主教大学/L.Infante & SOAR (MSU/NOAO/UNC/CNPq-Brazil)/Rutgers/F.Menanteau, IR: NASA/JPL/Rutgers/F.Menanteau"根据目前公认的标准宇宙学模型，宇宙目前的重子物质密度仅占其总物质含量的 10%。剩下的 90% 是暗物质"，该研究的作者里卡多-瓦尔达尼尼解释说。"一般认为，这种物质是非重子的，由冷的无碰撞粒子组成，只对引力有反应。因此被称为"冷暗物质"（CDM）。"研究人员说："然而，仍有许多观测结果无法用标准模型来解释。"为了回答这些问题，几位作者提出了一个替代模型，称为 SIDM。证明暗物质的碰撞特性，更广泛地说，证明标准宇宙学模型的替代理论是非常复杂的："然而，在距离我们许多光年之外，有一些独特的实验室可以证明对这一目的非常有用。这些实验室就是大质量星系团，它们是巨大的宇宙结构，一旦发生碰撞，就会产生自宇宙大爆炸以来能量最大的事件。厄尔戈多星系团的质量约为1015个太阳质量，是我们已知的最大星系团之一。由于其特殊性，厄尔戈多一直是众多理论和观测研究的主题"。暗物质可能是碰撞产生的根据标准范式，在星团合并过程中，碰撞气体质量部分的行为将不同于其他两个部分星系和暗物质。在这种情况下，气体会耗散其部分初始能量。瓦尔达尼尼解释说："这就是为什么在碰撞之后，气体质量密度的峰值会落后于暗物质和星系质量密度的峰值。"然而，在 SIDM 模型中，应该观察到一种奇特的现象，即暗物质中心点它的最大密度点与其他质量成分的中心点在物理上分离，这种奇特现象代表了真正的"SIDM 模型特征"。根据观测，这正是"El Gordo"内部发生的情况。观察"El Gordo"瓦尔达尼尼解释说："让我们从观测开始。它由两个巨大的子星团组成，分别称为西北（NW）和东南（SE）。El Gordo"星团的 X 射线图像显示，在东南子星团中有一个单一的 X 射线发射峰值，在 X 射线峰值之外还有两条拉长的微弱尾巴。值得注意的是不同质量成分的峰值位置。与"子弹"星团（另一个碰撞星团的重要例子）不同的是，X 射线峰值出现在东南暗物质峰值之前。此外，最亮星团星系（BCG）不仅落后于X射线峰值，而且在空间上似乎也偏离了东南质量中心点。另一个值得注意的方面可以在西北星系团中看到，星系数量密度峰在空间上偏离了相应的质量峰"。研究结果表明，碰撞暗物质可以解释在"El Gordo"观测到的现象。为了解释他的发现并验证 SIDM 模型，瓦尔达尼尼在《天文学与天体物理学》上发表的研究报告中使用了大量所谓的 N 体/流体力学模拟。因此，他进行了一项系统的研究，旨在重现"El Gordo"的观测特征。瓦尔达尼尼指出："这项模拟研究最重要的结果是，如果暗物质是自相互作用的，那么在"El Gordo"星团不同质量中心点之间观测到的相对分离现象自然就能得到解释。正因为如此，这些发现提供了一个明确的暗物质行为特征，它在能量非常高的高红移星团碰撞中表现出碰撞特性。"然而，也有不一致的地方，因为这些模拟得到的 SIDM 截面值高于目前的上限，而目前的上限在星团尺度上为一阶。这表明，目前的 SIDM 模型应被视为一种低阶近似，而描述暗物质在主要星团合并中相互作用的基本物理过程要比通常假定的基于暗物质粒子散射的方法所能充分表达的更为复杂。"这项研究令人信服地证明了在碰撞星团之间存在自相互作用暗物质的可能性，以此替代标准的无碰撞暗物质范式"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

在AI帮助下 天体物理学家揭开重元素的宇宙起源

在AI帮助下 天体物理学家揭开重元素的宇宙起源 理论物理学家马修-芒鲍尔（Matthew Mumpower）说："自然界中可能存在成千上万个尚未测量的原子核。机器学习算法非常强大，因为它们可以在数据中发现复杂的相关性，而理论核物理模型却很难有效地产生这种结果。这些相关性可以为科学家提供有关'缺失物理'的信息，反过来又可以用来加强原子质量的现代核模型。"模拟快速中子俘获过程最近，Mumpower 和他的同事（包括前洛斯阿拉莫斯暑期学生李梦柯和博士后 Trevor Sprouse）在《物理快报 B》上发表了一篇论文，描述了用基于物理学的机器学习质量模型模拟一个重要的天体物理过程。r过程，即快速中子捕获过程，是发生在极端环境中的天体物理过程，如中子星碰撞产生的环境。重元素可能来自这种"核合成"。事实上，宇宙中一半的重同位素直至铋以及所有的钍和铀都可能是由这种"核合成"过程产生的。洛斯阿拉莫斯模拟的两颗中子星碰撞后的吸积盘。这一事件同时产生了轻元素（蓝色）和重元素（红色）。资料来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室然而，对这一过程进行建模需要对原子质量进行理论预测，而目前的实验还无法达到这一要求。研究小组采用物理信息机器学习方法，从原子质量评估（Atomic Mass Evaluation）这一大型质量数据库中随机选择，训练出一个模型。接下来，研究人员利用这些预测的质量来模拟 r 过程。该模型使研究小组首次利用机器学习预测的质量模拟了r过程的核合成这是一项重大创举，因为机器学习预测通常会在外推时崩溃。Mumpower说："我们已经证明，机器学习原子质量可以为我们在实验数据之外的预测打开大门。关键的一点是，我们告诉模型要遵守物理定律。通过这样做，我们就能进行基于物理学的推断。我们的结果与当代理论模型不相上下，甚至更胜一筹，并且可以在获得新数据时立即更新。"研究核结构r过程模拟是研究团队将机器学习应用于核结构相关研究的补充。在最近发表在《物理评论 C》上的一篇被选为"编辑建议"的文章中，研究小组利用机器学习算法重现了具有量化不确定性的核结合能；也就是说，他们能够确定将原子核分离成质子和中子所需的能量，以及每个预测的相关误差条。因此，该算法提供的信息需要大量的计算时间和资源才能从当前的核建模中获得。在相关工作中，研究小组利用他们的机器学习模型将精确的实验数据与理论知识结合起来。这些结果激发了新的稀有同位素束设施的一些首批实验活动，该设施旨在扩大核图的已知区域并揭示重元素的起源。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

中国科研团队证实黑洞M87自旋 符合广义相对论

中国科研团队证实黑洞M87自旋 符合广义相对论 中国科研团队首次观测到M87黑洞自旋，这一现象符合爱因斯坦广义相对论的预测。 综合新华社和央视新闻报道，国际期刊《自然》星期三（9月27日）刊发一篇由中国科学家领衔的黑洞研究成果论文，发现M87星系中心黑洞喷流呈现周期性摆动，摆动周期约为11年，振幅约为10度。这是继2019年首张黑洞“甜甜圈”照片和今年4月黑洞全景照片发布后，黑洞研究领域又一成果。 论文第一作者兼通讯作者、之江实验室博士后崔玉竹介绍，科研团队在解析M87黑洞喷流结构过程中，发现M87黑洞喷流呈现周期性摆动，首次为黑洞自旋理论提供观测证据。这一现象符合爱因斯坦的广义相对论预测的“如果黑洞处于旋转状态，会导致参考系拖曳效应”。 云南大学中国西南天文研究所副研究员林伟康表示，虽然自旋是黑洞理论的基础假设，但此前并没有直接观测证据能够证实。此次研究成功地将M87黑洞喷流动力学，与该星系中心超大质量黑洞状态联系起来，为进一步揭开黑洞的神秘面纱提供关键要素。 公开资料显示，被观测到的黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年（一光年约9.46兆公里），质量约为太阳的65亿倍。2019年，科学家首次发布由事件视界望远镜(EHT)拍摄的M87黑洞图像，这是人类历史上首次以照片的形式观测黑洞。

黑洞如何发射喷流？黑洞是宇宙中最神秘的物体，它的引力极其强大，连光也无法从中逃逸。但这些巨行星通过提供天体物理喷流，又为宇宙带来

黑洞如何发射喷流？ 黑洞是宇宙中最神秘的物体，它的引力极其强大，连光也无法从中逃逸。但这些巨行星通过提供天体物理喷流，又为宇宙带来了源源不断的能量。因此，为什么有喷流物能从黑洞边缘发射出来？成为宇宙中最大的谜团。 2019年，事件视界望远镜（EHT）发布了第二张黑洞照片，帮助天文学家更深入地了解天体物理喷流的内部工作原理。照片中的光环有条纹，表明光是偏振光。黑洞旋转时会吸进带电粒子，这些粒子会产生磁场并在黑洞的作用下被扭曲成一个紧密的螺旋线，这种扭曲将产生一种电压，从黑洞中向两个方向流出，并在扭曲的磁场推动下加速，同时向太空中喷射出数千光年的能量，黑洞喷流也由此成为宇宙的巨大发电厂，本期视频就带你领略它的独特魅力。 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot

CIANNA - 天体物理学家的卷积交互式人工神经网络

CIANNA - 天体物理学家的卷积交互式人工神经网络 CIANNA 是一个通用深度学习框架，主要开发和用于天文数据分析。根据天体物理问题解决的相关性添加功能和优化。 CIANNA 可用于构建和训练用于各种任务的大型神经网络模型，并提供高级 Python 接口（类似于 keras、pytorch 等）。 CIANNA 的特点之一是其定制实现的受 YOLO 启发的物体检测器，用于 2D 或 3D 射电天文数据产品中的星系检测。该框架通过低级 CUDA 编程完全由 GPU 加速。 | #框架