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：

银河化石：古老恒星在大麦哲伦云的NGC 1841中默默无闻地存在

银河化石：古老恒星在大麦哲伦云的NGC 1841中默默无闻地存在 这张哈勃太空望远镜拍摄的图像显示的是大麦哲伦云（LMC）中的球状星团 NGC 1841。像 NGC 1841 这样的球状星团以其密度和古老恒星为特征，是宇宙的化石，揭示了早期星系发展的复杂性。图片来源：ESA/哈勃和 NASA, A. Sarajedini, F. Niederhofer我们通常认为距离银河系最近的星系是仙女座星系，但更准确的说法是，仙女座星系是离我们最近的星系，但并不在银河系的轨道上。事实上，我们的银河系被几十个已知的卫星星系环绕着，这些星系比仙女座星系要近得多，其中最大、最亮的是 LMC，从南半球用肉眼很容易就能看到它（不过由于光污染，这种情况越来越少了）。LMC 是许多球状星团的家园。这些天体介于开阔星团和小型紧凑星系之间开阔星团的密度要小得多，束缚也紧密得多。越来越精密的观测发现，球状星团的恒星群和其他特征是多样而复杂的，人们对这些紧密结合的星团是如何形成的还不是很清楚。不过，所有球状星团都有某些共同点：它们非常稳定，因此能够持续很长时间，也因此可能非常古老。这意味着球状星团通常包含大量非常古老的恒星，这使它们类似于天体"化石"。就像化石可以让人了解地球上生命的早期发展一样，NGC 1841 这样的球状星团也可以让人了解星系中恒星形成的早期情况。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

天文学家发现位于银河系中心区域的三颗恒星异常年轻

天文学家发现位于银河系中心区域的三颗恒星异常年轻 这张照片是用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜拍摄的，显示了银河系最内层的高分辨率景象。在新的研究中，研究人员对此处显示的密集核星团进行了详细的研究。图片来源：ESO这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上，研究对象是位于构成银河系中心的核星团中的一组恒星。研究涉及三颗难以研究的恒星，因为它们距离太阳系非常遥远，隐藏在巨大的尘埃和气体云后面，遮挡了光线。事实上，该区域还布满了恒星，这使得分辨单个恒星变得非常复杂。在之前的一项研究中，研究人员提出了一个假设，即银河系中部的这些特定恒星可能异常年轻。验证银河系核心的年轻恒星"我们现在可以证实这一点。在我们的研究中，我们已经能够确定其中三颗恒星相对年轻，至少在天文学家看来是如此，年龄在 1 亿年到 10 亿年左右。"隆德大学天文学研究员丽贝卡-福斯伯格说："这可以与太阳相比，太阳的年龄为 46 亿年。"核星团一直被视为银河系中非常古老的部分，这一点非常正确。但研究人员新发现的这些年轻恒星表明，在银河系这个古老的组成部分中，恒星的形成也非常活跃。然而，对距离地球 2.5 万光年的恒星进行测年并不是一件急于求成的事情。研究人员使用了来自夏威夷凯克 II 望远镜的高分辨率数据，该望远镜是世界上最大的望远镜之一，镜面直径达 10 米。为了进一步验证，他们还测量了恒星中铁这种重元素的含量。这种元素对于追踪银河系的发展非常重要，因为天文学家关于恒星形成和星系发展的理论表明，年轻的恒星含有更多的重元素，因为随着时间的推移，重元素在宇宙中形成的程度越来越高。为了确定铁的含量，天文学家用红外光观测了恒星的光谱，与光学光相比，红外光的光谱部分更容易透过银河系尘埃密集的部分。结果显示，铁的含量差异很大，这让研究人员感到惊讶。了解银河系和宇宙的意义"铁含量的分布非常广泛，这可能表明银河系的最内层是非常不均匀的，也就是不混合的。"隆德大学天文学研究员布莱恩-托尔斯布罗（Brian Thorsbro）说："这是我们始料未及的，它不仅说明了银河系中心的面貌，也说明了早期宇宙的面貌。"这项研究为我们了解早期宇宙和银河系中心的运作提供了重要启示。研究结果还可能有助于启发我们今后继续探索银河系的中心，以及进一步开发星系和恒星形成的模型和模拟。"我个人认为，我们现在可以如此详细地研究银河系的最中心，这是非常令人兴奋的。对于我们所在的银河系圆盘的观测来说，这些类型的测量已经成为标准，但对于银河系中更遥远、更奇特的部分来说，却是遥不可及的目标。"Rebecca Forsberg总结说："我们可以从这些研究中了解到很多关于我们的银河系是如何形成和发展的信息。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

宇宙年龄再次受质疑：仅8亿年古老星系却比银河系的恒星数量还要多

宇宙年龄再次受质疑：仅8亿年古老星系却比银河系的恒星数量还要多 2024 年 2 月 14 日发表在自然杂志上的一篇新论文介绍了 ZF-UDS-7329 星系，这是一个非常古老的星系，从宇宙学红移角度来说，这个星系大约为 8 亿岁，也就是在宇宙大爆炸后的 8 亿年内形成。然而该星系包含的恒星数量甚至比银河系还要多，目前银河系的恒星数量大约是在 2000 亿～4000 亿颗之间，不过银河系的年龄已经有 136 亿岁，也就是从宇宙大爆炸之后的 2 亿年开始形成，花费了几十亿年吞并附近的星系才有今天的规模。ZF-UDS-7329 星系意味着从某种程度上说，在诞生时没有暗物质的帮助就形成了 (注：暗物质在大尺度上帮助物质聚集)，这与当前星系形成的标准模型相反。论文合著者、国际射电天文学研究中心天文学副教授克劳迪娅拉戈斯：这些极其巨大的星系出现在宇宙早期，对我们的标准宇宙学模型构成了重大挑战。这是因为巨大的暗物质结构被认为是将早期星系聚集在一起的必要组成部分，但在宇宙早期暗物质还没有时间形成。论文合著者、澳大利亚斯威本理工大学的天文学教授 Themiya Nanayakkara：这突破了我们目前对星系形成和演化的理解极限，现在的关键问题是这些古老星系是如何在宇宙早期形成的如此快，以及当宇宙的其他部分正在推动星系形成的时候，是什么神秘的机制导致突然形成大量的恒星。对研究人员来说，现有理论被质疑或者推翻都不是大问题，毕竟科学的进步就是在前人基础上不断研究，不断发现新证据、不断完成理论亦或者推翻就理论形成新理论。 ... 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：

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

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。 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。 标签: #黑洞 频道: @GodlyNews1 投稿: @GodlyNewsBot