武汉大学Nature揭秘黑洞新发现 中国天眼FAST立功

武汉大学Nature揭秘黑洞新发现中国天眼FAST立功据了解，微类星体是银河系内由一颗中子星或黑洞与一颗普通恒星组成的双星系统，中子星或黑洞吸积恒星的物质产生高温的吸积盘及相对论性的喷流，在观测上表现为间歇性或长期变化的X射线和射电辐射，是研究强引力场和相对论物理的宇宙天然实验室。GRS1915+105是一颗著名的微类星体，含有一个快速旋转的黑洞，并观测到视超光速运动的射电喷流，是研究极端高能物理过程的重要样本。为揭秘微类星体的相对论性喷流，研究团队自2020至2022年利用中国天眼即五百米口径球面射电望远镜（FAST）对该黑洞首次开展高时间精度（采样时间达49微秒）的射电连续谱光变监测。利用FAST高采样和探测灵敏度优势，在2021年1月和2022年6月的两次观测均发现黑洞存在微弱的射电脉搏，脉搏周期约为0.2秒。该成果是在世界上首次观测到微类星体中亚秒级的低频射电准周期振荡的现象，将打开黑洞射电观测和理论研究的新思路。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373333.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373333.htm

研究发现X形射电星系的形成可能比预期的更简单

研究发现X形射电星系的形成可能比预期的更简单当天文学家使用射电望远镜凝视夜空时，他们经常会看到椭圆型星系，其中央的超大质量黑洞两侧有双胞胎喷射器喷射出来。然每隔一段时间--不到10%的时间--天文学家可能会发现一些特殊和罕见的东西：一个X形射电星系，有四个喷流延伸到太空深处。尽管这些神秘的X形射电星系二十年来一直困惑着天体物理学家，但一项新研究揭示了它们是如何形成的--并且出奇得简单。另外，根据这项研究，X型射电星系可能比以前认为的更常见。西北大学的这项研究于当地时间8月29日发表在《AstrophysicalJournalLetters》上。它代表了第一个大规模的星系吸积模拟从而跟踪远离超大质量黑洞的星系气体一直向它移动。简单的条件导致了混乱的结果西北大学的天体物理学家在实施了简单条件的情况下用新模拟模拟出了一个超大质量黑洞的进食及其喷射器和吸积盘的有机形成。当科学家们运行模拟时，简单的条件有机地、出乎意料地引发了一个X形射电星系的形成。令人惊讶的是，研究人员发现，该星系特有的X形是由喷流和落入黑洞的气体之间的相互作用造成。在模拟的早期，落入的气体使新形成的喷流发生偏转，喷流开启和关闭，无规律地摇摆，然后在不同的方向上对空腔进行充气以类似于一个X形。不过最终，喷射器变得足够强大，可以穿过气体。在这一点上，射流稳定下来，停止摆动，并沿单一轴线传播。“我们发现，即使有简单的对称初始条件，你也会有相当混乱的结果，”负责领导这项研究的西北大学的AretaiosLalakos说道，“对X形射电星系的一个流行的解释是，两个星系相撞，导致它们的超大质量黑洞合并，这改变了残余黑洞的旋转和射流的方向。另一个想法是，喷流的形状被改变了，因为它跟包裹着一个孤立的超大质量黑洞的大规模气体相互作用。现在，我们首次揭示了X形射电星系事实上可以以一种更简单的方式形成。”Lalakos是西北大学温伯格文理学院的一名研究生，也是天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)的成员。他的共同导师是论文的共同作者SashaTchekhovskoy，他是西北大学物理学和天文学的助理教授也是CIERA的主要成员，还有OreGottlieb，他是CIERA的博士后研究员。一个意外的X形射电星系射电星系发出可见光，它们还包含了大面积的射电发射区域。M87可能是最著名的射电星系。它是宇宙中质量最大的星系之一，2019年，当事件地平线望远镜对其中央超大质量黑洞进行成像时，这一点被进一步普及。X型射电星系最早是在1992年提出的，在所有射电星系中占不到10%。当Lalakos着手建立黑洞模型时，他并不期望模拟出一个X型星系。相反，他的目标是测量一个黑洞所吞噬的质量量。他在模拟中输入了简单的天文条件并让它运行。Lalakos最初并没有认识到新出现的X形的重要性，但Tchekhovskoy的反应是热情洋溢的。“他说道，‘伙计，这非常重要！这是一个X形！’”Lalakos说道，“他告诉我，天文学家们在现实生活中观察到了这一点，但不知道它们是如何形成的。我们以...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310223.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310223.htm

大规模类星体爆发的秘密：相对论射流在茶杯星系的核心吹出气泡

大规模类星体爆发的秘密：相对论射流在茶杯星系的核心吹出气泡喷流对星系内容的影响，如恒星、尘埃和气体，在星系如何在宇宙中演变中起着重要作用。最强大的射电喷流，寄存在"大音量"星系中，负责急剧改变星系的命运，因为它们加热气体，阻止新的恒星形成和星系增长。对刺入盘状星系的相对论射流的计算机模拟预测，射流在进一步深入星系时通过吹泡改变了周围气体的形状。在模拟中，使喷流有效驱动风的关键因素之一是气态盘和喷流传播方向之间的角度。令人惊讶的是，像"无线电静止"星系中的喷流那样威力较小的喷流，能够比威力很大的喷流对周围介质造成更大的破坏。由IAC研究员AneliseAudibert领导的一个国际科学小组发现了一个理想的案例，在其中研究射电射流与大质量类星体周围冷气体的相互作用：茶杯星系。茶杯星系是一个距离我们13亿光年的无线电静止类星体，它的绰号来自于光学和无线电图像中看到的膨胀的气泡，其中一个气泡的形状像茶杯的把手。此外，中心区域（大约3300光年大小）蕴藏着一个紧凑而年轻的射电喷流，相对于星系盘来说，它的倾斜度很小。对恒星形成的影响利用在智利沙漠中用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）进行的观测，研究小组能够以前所未有的详细程度来描述茶杯中心部分的冷而密集的气体。特别是，他们检测到了一氧化碳分子的发射，这些分子只有在特定的密度和温度条件下才能存在。基于这些观察，研究小组发现，尽管紧凑的喷流功率很低，但它不仅明显地破坏了气体的分布并对其进行加热，而且还以一种不寻常的方式对其进行加速。研究小组预计会在沿喷流的受影响区域检测到极端情况，但是当他们分析观察结果时，发现在垂直于喷流传播的方向上，冷气体更加紊乱，更加温暖。"A.Audibert解释说："这是由喷气驱动的气泡所引起的冲击造成的，它在横向扩张中加热并吹动气体，"在与计算机模拟的比较支持下，我们认为冷气体盘和喷气之间的方向是有效驱动这些横向风的一个关键因素，"她补充说。"以前人们认为低功率喷流对星系的影响可以忽略不计，但是像我们这样的工作表明，即使是在无线电静止的星系中，喷流也可以重新分配和破坏周围的气体，这将对星系形成新星的能力产生影响，"IAC的研究员和该研究的共同作者CristinaRamosAlmeida说。研究工作的下一步是用MEGARA观测更大的射电安静类星体样本，这是安装在GranTelescopioCANARIAS（GTC或Grantecan）上的仪器。这些观测将帮助我们了解喷流对更脆弱和更热的气体的影响，并测量由风引起的恒星形成的变化。这是QSOFEED项目的目标之一，该项目由IAC的C.RamosAlmeida领导的一个国际团队开发，其目的是发现来自超大质量黑洞的风如何影响承载它们的星系。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354003.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354003.htm

哈勃放大了宇宙的灯光秀：美丽的发光塞弗特星系被发现

哈勃放大了宇宙的灯光秀：美丽的发光塞弗特星系被发现哈勃太空望远镜拍摄到了这个透镜星系NGC5283的图像，它的核心是一个活跃的星系核（AGN）。AGN是一个超大质量黑洞的所在地，当灰尘和气体被吸入并加热时，AGN会发出整个电磁波谱的光。与其他AGN不同，NGC5283是一个塞弗特星系，其结构清晰可见。哈勃对NGC5283的观测是一项调查的一部分，目的是建立一个关于附近AGN的数据集，以进一步研究AGN物理学、黑洞和主星系结构。NGC5283是一个塞弗特星系。所有星系中约有10%是塞弗特星系，它们与其他含有AGN的星系不同，因为星系本身是清晰可见的。其他的AGNs会发出大量的辐射，以至于它们超过了它们的宿主星系的结构，或者使之无法观察到它们的宿主星系的结构。哈勃对这个星系的观测是关于附近AGNs数据集调查的一部分，这将成为天文学家研究AGN物理、黑洞、宿主星系结构等的资源。2009年5月19日，亚特兰蒂斯号航天飞机上的一名宇航员拍摄了这张哈勃太空望远镜的图像。资料来源：美国国家航空航天局透镜星系是一类独特的星系，同时表现出螺旋星系和椭圆星系的特征。这些中等类型的星系有一个扁平的盘状结构，类似于螺旋星系，但缺乏明显的螺旋臂。相反，它们拥有光滑、无特征的外观，更具有椭圆星系的特征。透镜星系主要由旧的、低质量的恒星组成，其恒星形成率相对较低。塞弗特星系是活动星系的一个亚类，在其中心拥有活动星系核（AGN）。AGN是一个高度发光的区域，它由一个超大质量的黑洞驱动，在消耗尘埃和气体时发出整个电磁波谱的光。塞弗特星系从其他含有AGN的星系中脱颖而出，因为它们的主星系结构仍然清晰可见，尽管AGN发出了强烈的辐射。它们约占所有已知星系的10%。哈勃太空望远镜是美国宇航局在1990年发射到轨道上的一个大型天基观测站。哈勃位于地球大气层之上，不受大气层扭曲的影响，有能力捕捉到令人难以置信的天体的详细和清晰的图像。该望远镜在推进我们对宇宙的理解方面发挥了关键作用，为天体物理学的众多发现和突破做出了贡献，例如宇宙的膨胀率、宇宙的年龄和暗能量的存在。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359199.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359199.htm

天文学家发现有关星系阻止恒星形成的重要新信息

天文学家发现有关星系阻止恒星形成的重要新信息艺术家绘制的宇宙射线驱动的风（蓝色和绿色）叠加在三棱柱星系M33（红色和白色）的可见光图像上，该图像由欧洲南方天文台智利帕拉纳尔天文台的VLT巡天望远镜观测。资料来源：基础科学研究所-IPM和欧洲南方天文台（ESO）。随着星系的长期演化，这些风是导致恒星形成率放缓的原因。然而，这种风的主要来源被认为是由黑洞和超新星爆炸产生的冲击波驱动的物质喷流。宇宙射线被认为是这种效应较小的贡献者，特别是在有大量恒星形成的星系下，如M33星系。伊朗基础科学研究所的FatemahTabatabaei说："我们已经在我们的银河系和仙女座星系中看到了由宇宙射线驱动的星系风，这些星系的恒星形成率要弱得多，但以前在像M33这样的星系中没有见过。"M33是一个螺旋状星系，距离地球近300万光年，是本地星系群的成员，这一集团中也包括银河系。Tabatabaei和一个国际科学家团队对M33进行了详细的、多波长的VLA观测。此外，他们还利用了从早期的VLA、德国Effelsberg射电望远镜、毫米波、可见光和红外望远镜的观测中收集的信息。比我们的太阳大得多的恒星在它们的生命周期中加速运行，最终以超新星的形式爆炸。当爆炸的冲击波将粒子加速到几乎是光速的时候，就会产生宇宙射线。如果有足够的这些宇宙射线，就会产生压力，驱动风，将恒星形成所需的气体运走。美国国家射电天文台的威廉-科顿说："VLA的观测表明，M33中的宇宙射线正在逃离它们诞生的区域，使它们能够驱动更广泛的风。"根据他们的观察，天文学家得出结论，在M33多产恒星形成的巨大复合体中，大量的超新星爆炸和超新星残骸使得这种宇宙射线驱动的风更有可能出现。Tabatabaei说："这意味着宇宙射线可能是银河系风的一个更普遍的原因，特别是在宇宙历史的早期，当恒星形成以更高的速度发生时。"她补充说："这种机制因此成为理解星系随时间演变的一个更重要的因素。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333783.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333783.htm

韦伯发现带有大质量黑洞的早期星系 曾被认为是不可能存在的

韦伯发现带有大质量黑洞的早期星系曾被认为是不可能存在的恒星形成率和黑洞增长随着红移的减小而发生的转变，从正反馈占主导地位的时期到后期反馈基本为负的时期这架望远镜的红外探测"眼睛"发现了一系列红色小点，它们被确认为宇宙中最早形成的星系。这一惊人的发现不仅仅是一个视觉奇迹，它还是一条线索，可以揭开星系及其神秘黑洞如何开始宇宙之旅的秘密。"詹姆斯-韦伯的惊人发现是，宇宙中不仅有这些非常紧凑的红外明亮天体，而且它们很可能是已经存在巨大黑洞的区域，"JILA研究员、科罗拉多大学博尔德分校天体物理学教授米奇-贝格尔曼解释说。"这被认为是不可能的"。贝格尔曼和包括约翰-霍普金斯大学天文学教授乔-希尔克在内的其他天文学家组成的研究小组在《天体物理学杂志通讯》上发表了他们的发现，认为需要新的星系生成理论来解释这些巨大黑洞的存在。这项可能具有开创性的研究的第一作者西尔克阐述说："需要一些新的东西来协调星系形成理论与新数据之间的关系。"星系形成的传统故事天文学家以前在思考星系是如何形成的时候，曾假定星系是一种有序的演化过程。传统理论认为，星系是在数十亿年的时间里逐渐形成的。在这种缓慢的宇宙演化过程中，恒星被认为首先出现，照亮了原始的黑暗。贝格尔曼补充说："我们的想法是，从早期的恒星到星系真正成为以恒星为主的星系。然后，在这个过程的末期开始形成这些黑洞。"这些神秘而强大的超大质量黑洞被认为出现在第一批恒星之后，静静地生长在银河系的核心。它们被视为调节器，偶尔会突然爆发，以抑制新恒星的形成，从而维持银河系的平衡。挑战传统智慧得益于JWST对"小红点"的观测，研究人员发现宇宙中最早的星系比预期的要明亮，因为许多星系显示恒星与被称为类星体的中心黑洞共存。"类星体是宇宙中最亮的天体，"西尔克解释说。"它们是气体吸积到星系核中的大质量黑洞上的产物，产生巨大的光度，比它们的宿主星系还要耀眼。它们就像布谷鸟巢中的怪兽。"看到恒星与黑洞共存，研究人员很快意识到，传统的星系形成理论肯定有缺陷。贝格尔曼说："[这些新数据]看起来[过程]是相反的，这些黑洞与第一批恒星一起形成，然后星系的其他部分随之形成。"我们的意思是说，黑洞的生长一开始会促进恒星的生长。只有到了后来，当条件发生变化时，它才会转变为关闭恒星的模式。"从这一拟议的新过程中，研究人员发现恒星形成和黑洞形成之间的关系似乎比预期的更密切，因为两者最初都通过一种被称为正反馈的过程放大了对方的增长。希尔克说："恒星的形成加速了大质量黑洞的形成，反之亦然，暴力、诞生和死亡之间的相互作用密不可分，这是星系形成的新航标。"然后，经过将近10亿年的时间，孕育巨星的星系变得具有压制性，耗尽了星系中的气体库，熄灭了恒星的形成。这种"负反馈"是由于能量守恒的外流--强大的风把气体赶出了星系，使它们失去了创造新恒星所需的物质。新银河系时间轴有了黑洞哺育行为的启示，研究人员为早期星系形成过程中从正反馈到负反馈的转变提出了一个新的时间表。通过观察这些"小红点"发出的不同光谱和化学特征，研究人员认为这种转变发生在大约130亿年前，即宇宙大爆炸后10亿年，天文学家将这一时期归类为"z≈6"。确定这一过渡纪元有助于天文学家瞄准宇宙历史上的特定时期进行观测。它可以指导未来的观测策略，利用JWST等望远镜更有效地研究早期宇宙。此外，通过了解这一转变发生的时间，天文学家可以更好地理解现代星系的特征，包括大小、形状、恒星组成和活动水平。验证新工艺为了验证恒星和黑洞之间协同形成星系的新理论，并进一步深入了解其中的过程，需要进行计算机模拟。贝格尔曼说："这需要一些时间。目前的计算机模拟相当原始，你需要高分辨率来了解一切。这需要大量的计算能力，而且价格昂贵。"在此之前，天文学界还可以采取其他措施来审查和验证这一新理论。下一步的工作将是改进观测。JWST研究最遥远星系光谱的全部能力将在未来几年内释放出来。贝格尔曼和西尔克都对他们领域的其他成员采用他们提出的想法表示乐观。贝格尔曼补充说："据我所知，我们是第一个朝着这个极端方向前进的人。多年来，我和我的合作者们一直在研究黑洞的形成问题。但JWST让我们看到，我们还没有跳出框框。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424585.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424585.htm