天文学家发现巨大的星系气泡 被认为是宇宙诞生之初的残留物

天文学家发现巨大的星系气泡被认为是宇宙诞生之初的残留物红色区域（左）显示的是重子声学振荡所包围的外壳，单个星系被描绘成发光的小斑点。蓝色细丝显示了更大的宇宙网，其中突出显示了以前已知的特征，如拉尼凯亚（Laniākea）。资料来源：FrédéricDurillon，AnimeaStudio；DanielPomarède，IRFU，CEAUniversityParis-Saclay。这项工作得到了法国政府2030（P2I-物理研究生院）的资助，资助编号为ANR-11-IDEX-0003夏威夷大学牵头在距离地球8.2亿光年的地方发现了一个巨大的气泡，据信它是宇宙诞生时的化石状残留物。夏威夷大学天文研究所的天文学家布伦特-塔利（BrentTully）和他的团队在星系网中意外地发现了这个气泡。这个实体被命名为"Hoʻoleilana"，这个词来自夏威夷创世歌谣"Kumulipo"，唤起了结构的起源。这些新发现发表在9月5日的《天体物理学杂志》上，提到这些大质量结构是大爆炸理论所预测的，是在早期宇宙物质中发现的三维涟漪（即重子声振荡（BAO））的结果。意外发现"我们并没有寻找它。它是如此巨大，以至于蔓延到了我们正在分析的那片天空的边缘，"塔利解释说。"作为星系密度的增强，它比预期的特征要强得多。十亿光年的超大直径超出了理论预期。如果它的形成和演化符合理论，那么这个BAO比预期的更接近，这意味着宇宙膨胀率的数值很高"。天文学家利用《宇宙流-4》（Cosmicflows-4）星表中的数据确定了这个气泡的位置，这是迄今为止最大的星系精确距离汇编。塔利于2022年秋天与他人共同发表了这份特殊的星表。他的研究团队认为，这可能是天文学家首次发现与BAO相关的单个结构。这一发现有助于增进科学家对星系演化影响的了解。新发现提到，这些大质量结构是大爆炸理论所预测的，是在早期宇宙物质中发现的三维涟漪（即重子声振荡（BAO））的结果。资料来源：FrédéricDurillon，AnimeaStudio；DanielPomarède，IRFU，CEAUniversityParis-Saclay。这项工作得到了法国2030（P2I-物理研究生院）的政府资助，资助编号为ANR-11-IDEX-0003。巨大的物质气泡根据已经确立的宇宙大爆炸理论，在最初的40万年中，宇宙是一个类似于太阳内部的热等离子体大锅。在等离子体中，电子与原子核分离。在此期间，密度稍高的区域开始在重力作用下坍塌，即使强烈的辐射试图将物质推开。引力和辐射之间的斗争使等离子体产生振荡或涟漪，并向外扩散。早期宇宙中最大的波纹取决于声波所能传播的距离。由等离子体中的声速决定，这个距离差不多是5亿光年，一旦宇宙冷却，不再是等离子体，这个距离就固定下来，留下巨大的三维涟漪。在漫长的岁月中，星系在密度峰形成了巨大的气泡状结构。星系的分布模式，如果能够正确辨别，就能揭示这些远古信使的特性。深入探索法国巴黎萨克雷大学（CEAParis-SaclayUniversity）的研究员丹尼尔-波马雷德（DanielPomarede）说："我是这个星系群的制图师，绘制Hoʻoleilana的三维地图有助于我们了解它的内容以及与周围环境的关系。绘制这张地图是一个令人惊叹的过程，我们可以看到Hoʻoleilana的巨型外壳结构是如何由过去被确认为本身就是宇宙中一些最大结构的元素组成的。"同一组研究人员还在2014年发现了拉尼凯亚超星系团。与之相比，包括银河系在内的这个结构就显得很小了。Laniākea的直径约为5亿光年，一直延伸到这个大得多的气泡的近边缘。发现单个BAO塔利的研究小组发现，Hoʻoleilana曾在2016年的一篇研究论文中被指出是斯隆数字巡天中看到的几个壳状结构中最突出的一个。然而，早期的工作并没有揭示该结构的全部范围，该研究小组也没有得出他们发现了一个BAO的结论。利用宇宙流-4星表，研究人员得以看到一个完整的球形星系外壳，确定了它的中心，并显示出从该中心向各个方向的星系密度都有统计学上的增强。Hoʻoleilana包含了天文学家以前发现的许多著名结构，如包含后发星团的哈佛/史密森墙、大力神星团和斯隆墙。Boötes超星系团位于其中心。历史上的博厄特虚空（BoötesVoid）是一个巨大的空球形区域，位于Hoʻoleilana内。Hoʻoleilana的意义模拟测试表明，被确认为Hoʻoleilana的壳结构是统计事故的概率小于1%。Hoʻoleilana具有理论上预期的重子声振荡的特性，包括在其中心有一个丰富的超星系团，但是它比预期的更突出。具体来说，Hoʻoleilana比宇宙学标准模型理论预期的要稍大一些，也比之前的星系间距统计配对研究发现的要稍大一些。它的大小与对宇宙局部膨胀率和大尺度星系流动的观测结果一致，而这些观测结果也暗示了标准模型的微妙问题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382017.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382017.htm

新的3D宇宙地图可能颠覆我们对宇宙的认知

新的3D宇宙地图可能颠覆我们对宇宙的认知在过去的几年里，暗能量光谱仪（DESI）--一种对遥远星系进行光谱天文测量的科研仪器--已经多次测绘了天空三分之一区域内的3500万个星系和240万个类星体的距离。负责管理该项目的劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）的研究人员解释说，在理想条件下，DESI每20分钟就会循环浏览一组新的5000个星系，即每晚浏览10万多个星系。5000个机器人定位器将DESI的光纤眼睛对准预先选定的星系，测量它们的光谱，从中可以测算出宇宙在这些星系的光线到达地球时膨胀了多少。最终结果呢？嗯，我们还没到那一步，但伯克利实验室的研究人员已经取得了一个重要的里程碑：绘制了有史以来最大的宇宙三维地图，也是最精确的地图，精度优于1%。更具体地说，DESI对宇宙110亿年膨胀历史的总体精度为0.5%，而涵盖80-110亿年的最遥远纪元的精度达到了创纪录的0.82%。由于这些遥远的太空天体发出的光现在才到达DESI，科学家们可以绘制出宇宙年轻时的样子，从而揭开物理学中最大的谜团之一：暗能量--导致宇宙膨胀得越来越快的未知成分。科学家们说，这张地图证实了宇宙膨胀的速度正在加快--同时也提出了一种可能性，即暗能量并不像之前所说的那样在整个时间内都是恒定的。这项工作的共同作者、朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所高级研究员塞沙德里-纳达图尔（SeshadriNadathur）博士告诉《卫报》说："我们看到的是一些暗示，它实际上一直在随着时间的推移而变化，这相当令人兴奋，因为它并不是宇宙学恒定暗能量标准模型的样子。"这项研究的合著者之一、杜伦大学的卡洛斯-弗伦克教授告诉《卫报》，这可能意味着科学家们对宇宙的认识可能要从头开始。这包括"修改我们对基础物理学的理解、对大爆炸本身的理解以及对宇宙长期预测的理解"。研究人员在多篇论文中分享了他们对第一年收集的数据进行的分析，并在美国物理学会会议和意大利RencontresdeMoriond会议上发表了演讲。伯克利实验室科学家兼该实验的共同发起人NathaliePalanque-Delabrouille说，通过一年的数据，研究人员已经可以测量出宇宙膨胀历史中七个不同的宇宙时间片段，每个片段的精度为1%到3%。这就是研究人员在研究DESI地图时看到的景象：星系簇拥在一起，被天体较少的空洞隔开。他们解释说，这与早期的宇宙形成了鲜明的对比，早期的宇宙是一锅由亚原子粒子组成的又热又浓的汤，亚原子粒子的运动速度太快，无法形成稳定的物质。这些粒子包括氢核和氦核，统称为重子。这种早期电离等离子体中的微小波动引起了压力波，使重子移动成波纹状。随着宇宙的膨胀和冷却，中性原子形成，压力波停止了，将波纹凝固在三维空间中，并使未来的星系越来越多地聚集在高密度区域。数十亿年后，我们仍然可以在星系分离的特征中看到这种微弱的三维涟漪或气泡图案--这种特征被称为重子声学振荡（BAOs）。通过测量这些气泡的表面大小，研究人员可以确定天空中这种极其微弱的图案是由什么物质造成的。绘制BAO气泡的远近图可以让研究人员将数据切成小块，测量宇宙在过去每个时间段的膨胀速度，并模拟暗能量对膨胀的影响。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426408.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426408.htm

宇宙碰撞：带有巨大黑洞的矮星系揭开了早期宇宙的秘密

宇宙碰撞：带有巨大黑洞的矮星系揭开了早期宇宙的秘密科学家们认为，宇宙在大爆炸后的几亿年里充斥着小型星系，被称为"矮星系"。大多数星系在早期宇宙的拥挤、较小的体积中与其他星系合并，启动了现在在附近宇宙中看到的越来越大的星系的建造过程。根据定义，矮星系包含总质量小于太阳30亿倍的恒星，而银河系的总质量估计约为600亿个太阳。最早的矮星系是不可能用目前的技术来观测的，因为它们在很远的距离上是非常微弱的。天文学家已经能够在距离地球更近的地方观察到两个正在合并的星系，但两个星系都没有黑洞的迹象。领导这项研究的阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校的MarkoMicic说："天文学家已经在相对较近的大星系中发现了许多黑洞碰撞的例子。但是在矮星系中寻找它们的挑战要大得多，直到现在还没有成功。"Mirabilis的X射线和光学合成图。这项新的研究克服了这些挑战，通过对钱德拉X射线深层观测进行系统调查，并将其与来自美国宇航局的宽红外测量探测器（WISE）的红外数据和来自加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）的光学数据进行比较。钱德拉对这项研究特别有价值，因为黑洞周围的物质可以被加热到数百万度，产生大量的X射线。研究小组在碰撞的矮星系中寻找成对的明亮X射线源作为两个黑洞的证据，并发现了两个例子。"我们已经在碰撞的矮星系中确定了第一对不同的黑洞，"共同作者OliviaHolmes说，他也来自阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校。"利用这些系统作为早期宇宙中的类似物，我们可以深入研究关于第一批星系、它们的黑洞以及碰撞所导致的星体形成的问题。"Elstir&Vinteuil的X射线和光学合成。一对位于距离地球7.6亿光年的Abell133星系团中，另一组在Abell1758S星系团中，它距离地球约32亿光年。这两对星系都显示出结构，是星系碰撞的特征迹象。位于Abell133的这对星系似乎处于两个矮星系合并的后期阶段，并显示出一个由碰撞产生的潮汐效应造成的长尾。这项新研究的作者给它起了个绰号叫"Mirabilis"，这是根据一种以特别长的尾巴著称的濒危蜂鸟的名字。只选择了一个名字，因为两个星系合并成一个星系的过程几乎已经完成。在Abell1758S中，研究人员给合并的矮星系起了个绰号"Elstir"和"Venteuil"，这是以MarcelProust的《寻找逝去的时光》中的虚构艺术家命名的。研究人员认为这两个已经陷入了合并的早期阶段，导致星星和气体的桥梁连接两个碰撞的星系。合并的黑洞和矮星系的细节可能为我们的银河系自身的过去提供启示。科学家们认为几乎所有的星系都是从矮星系或其他类型的小星系开始的，并在数十亿年中通过合并而成长。共同作者、阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校的布伦娜-韦尔斯说："早期宇宙中的大多数矮星系和黑洞到现在可能已经变大了，这要归功于反复的合并。在某些方面，矮星系是我们的星系祖先，经过数十亿年的演变，产生了像我们自己的银河系这样的大星系。""对这两个系统的后续观测将使我们能够研究对理解星系及其黑洞的婴儿至关重要的过程，"共同作者JimmyIrwin说，他也来自阿拉巴马大学塔斯卡卢萨分校。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354087.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354087.htm

天文学家称可能实时观测到巨大黑洞 “苏醒”

天文学家称可能实时观测到巨大黑洞“苏醒”2019年12月，天文学家曾发现，一个之前不显眼的星系突然开始变得明亮，此后便开始了对该星系的密切监测。一项最新发布的研究报告说，该星系出现的这一前所未有的变化，很可能是其核心巨大黑洞突然“苏醒”的结果。这个名为SDSS1335+0728的星系位于室女座，距离地球3亿光年，曾长期处于沉寂状态。2019年12月，该星系突然活跃起来。通常星系突然变亮是由于超新星爆炸或潮汐瓦解事件等现象。潮汐瓦解事件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。但这些亮度变化一般只持续几十天，最多几百天，但SDSS1335+0728至今仍在变亮，持续了4年多。

新成像技术揭示了潜伏在黑暗遥远宇宙中的巨大宇宙网

新成像技术揭示了潜伏在黑暗遥远宇宙中的巨大宇宙网星系往往聚集在这张网的交界处，由绵延数百万光年的气体丝连接起来。这些细丝之间的空隙是太空中令人匪夷所思的空洞。2015年，加州理工学院的天文学家利用凯克宇宙网成像仪（KCWI）捕捉到了遥远宇宙中宇宙网的图像。然而，该研究小组能够看到非常微弱的细丝的唯一途径是借助附近类星体的光线。在一项新的研究中，研究小组成功地直接拍摄到了来自细丝本身的光线图像。该研究的第一作者克里斯托弗-马丁（ChristopherMartin）说："在这项最新发现之前，我们看到的是灯柱下的丝状结构。"现在，我们不用灯也能看到它们了。"在新的研究中，研究小组使用新的方法过滤掉了背景光，比如来自我们大气层、太阳系和银河系的光，从而成功地对更暗的结构进行了成像。马丁解释说："我们观察了两片不同的天空，A和B。丝状结构在两个方向上的距离是不同的，所以你可以从B图像中提取背景光，然后从A图像中减去，反之亦然，只留下丝状结构。我在2019年对此进行了详细模拟，以说服自己这种方法可行。"在这项技术的帮助下，KCWI能够捕捉到光谱中最强的发射线--氢气--的光，这些光来自位于100亿至120亿光年外的宇宙网区域中的这些细丝。这段特殊的细丝潜伏在宇宙中一个较暗的角落，离星系团、类星体或其他光源较远，通常情况下它会隐藏在那里。由于宇宙的膨胀会使光线向光谱的红色一端移动，因此来自更遥远天体的光信号会比那些离我们更近的天体显得更红。有鉴于此，研究小组能够从KCWI获取二维图像，根据可见光的波长将它们分开，然后将它们叠加在一起，生成宇宙之网遥远部分的三维图像。其他研究最近也利用哈勃的超深场巡天拍摄到了宇宙网细丝的微弱光芒。天文学家分辨这些细丝的能力也将不断提高。KCWI最近升级了一个新组件，可以看到光谱中波长较长的部分--较红的部分--这基本上可以让它在空间和时间上看得更远。该项目的高级仪器科学家马特乌斯-马图谢夫斯基（MateuszMatuszewski）说："有了KCRM（KCWI新部署的红色通道），我们就能看到更远的过去。我们对这一新工具将帮助我们了解更遥远的细丝以及第一批恒星和黑洞形成的时代感到非常兴奋。"这项研究发表在《自然-天文学》杂志上。在下面的视频中可以看到一大块宇宙网丝的三维图像。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387585.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387585.htm

异常明亮的JADES-GS-z14-0星系打破最遥远天体的观测纪录

异常明亮的JADES-GS-z14-0星系打破最遥远天体的观测纪录JADES-GS-z14-0星系以JWST高级深河外星系巡天命名，位于宇宙中一个被称为宇宙黎明的区域。这个区域的时间跨度从宇宙大爆炸后的大约5000万年到10亿年。来自这个距离的光可以用红移来测量。红移指的是物体的光波长因宇宙膨胀而拉伸的程度。2023年10月至2024年1月期间，天文学家利用韦伯的近红外摄谱仪（NIRSpec）测量到一个星系的红移值为14.32（光的波长是其正常长度的14倍）。根据测量结果，它的年龄大约是宇宙大爆炸后的2.9亿年，是有记录以来最古老、最遥远的星系。此前的记录保持者是JADES-GS-z13-0，发现于2022年，红移为13.2，位于宇宙大爆炸后约3.3亿年，距离地球约130亿光年。同时，JADES团队还发现了两个红移值超过10的星系和另一个红移值在13左右的星系。让科学家们对JADES-GS-z14-0感到震惊的是它的亮度。从红外图像来看，天文学家认为这个星系的直径约为1600光年。它的亮度证实了光线来自年轻的恒星，而不是超大质量黑洞。他们还指出，这样的亮度表明该星系包含"数亿倍于太阳质量的恒星！"这项研究的合著者斯特凡诺-卡尼亚尼（StefanoCarniani）说，韦伯中红外仪器（MIRI）的进一步数据揭示了关于这个遥远星系的其他一些令人兴奋的发现。"我们看到这个星系的颜色并不像想象中的那么蓝，这表明有些光被尘埃染红了，即使在非常早期的时候也是如此......韦伯的近红外成像仪以更长的波长探测到了JADES-GS-z14-0，考虑到它的距离，这是一项了不起的成就......[近红外成像仪的测量结果表明]星系中存在强烈的电离气体发射，其形式为氢和氧的明亮发射线。在这个星系生命的早期就存在氧气是一个令人惊讶的现象，这表明在我们观测到这个星系之前，多代大质量恒星已经开始了它们的生命"。令人震惊的是，这次天体观测打破了所有用来定义早期宇宙的理论模型和模拟。卡尼亚尼说，它与研究小组在调查中观测到的其他数百个高红移星系都不同。他预测，在未来10年内，韦伯科学家还将在更早和更远的地方发现许多其他高亮度星系。"我们很高兴看到宇宙黎明时存在的星系的非凡多样性！"卡尼亚尼感叹道。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433008.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433008.htm