科学家从早期宇宙中追寻神秘的“隐形星系”

科学家从早期宇宙中追寻神秘的“隐形星系”这个"看不见的星系"是通过ALMA望远镜观测发现的在周二的一份声明中，Sissa将其描述为一个"神秘和非常遥远的天体，耐人寻味，如此黑暗，甚至对高度复杂的仪器来说，它几乎是看不见的。"。这个星系可以追溯到大爆炸后仅20亿年，科学家估计大爆炸发生在138亿年前。为了更好地了解这个星系，研究小组采用了一种被称为引力透镜的技术，该技术利用某些巨大的天体，如星系团，像巨大的透镜一样，帮助放大它们背后的东西，智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜提供了观测。"ALMA让天文学家了解到这个难以研究的星系以前未知的特征，它富含气体和灰尘。"Giuletti说："我们的分析表明，这个天体非常紧凑，可能很年轻，并以极高的速度形成恒星。""由于一系列的原因，这个星系一直令人难以置信地难以捉摸。首先它是非常遥远的，同时也很紧凑，有大量的星际尘埃遮蔽了我们对它的观察，这就是詹姆斯-韦伯太空望远镜如此重要的原因之一。它的红外线眼睛能够穿透厚厚的尘埃面纱，窥视我们宇宙中极其遥远的区域。韦伯还没有研究过这个看不见的星系，尽管"在未来，詹姆斯-韦伯太空望远镜将揭示关于这个星系的更多信息，这是目前只有它能做到的，"Giuletti说。在2019年，ALMA提供了另一个遥远的隐形星系的细节-它被证明是一个"巨大的怪物"。照亮像这样棘手的天体有助于科学家更好地了解星系的形成和演变。天文学家们正在打开这些进入早期宇宙的窗口，而且随着韦伯开始工作，更多的星际尘埃将被人类突破。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343171.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343171.htm

科学家提出用黑洞碰撞数据来测量宇宙膨胀速度

科学家提出用黑洞碰撞数据来测量宇宙膨胀速度宇宙是如何进化的？芝加哥大学的天文学家提出了“spectralsiren”的方式，来探索这个问题的答案。黑洞就像是宇宙中的“回收站”，而科学家希望通过某种技巧收集这些消失的宇宙信息，从而揭示宇宙历史的奥秘。在最新的一项研究中，两名芝加哥大学的天文学家，提出了一种使用多组黑洞碰撞时观测到的数据，来测量宇宙扩张的速度。理论上这有助于帮助天文学家理解宇宙是如何进化的、宇宙是由哪些东西组成的，以及宇宙未来的发展趋势。尤其要指出的是，这两位天文学家认为这项名为“Spectralsiren”的新技术，或许能够揭示宇宙中难以捉摸的“青少年”时代的细节。宇宙膨胀的速度一直是重大的科学辩论主题，它在学术界也称之为“哈勃常熟”（HubbleConstant）。但目前宇宙膨胀率的测量方式有很多种，但得出的结果略有不同。为了帮助解决这一冲突，科学家们渴望找到衡量这一比率的替代方法。验证这个数字的准确性尤其重要，因为它会影响我们对宇宙年龄、历史和构成等基本问题的理解。这项新的研究提供了一种更新奇的方式，使用特殊的探测器来捕捉黑洞碰撞的宇宙回声。有时候两个黑洞会互相撞击，从而在时空中产生了一道穿越宇宙的涟漪。在地球上，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利Virgo天文台可以拾取这些涟漪，这些涟漪被称为引力波（gravitationalwaves）。在过去几年时间里，LIGO和Virgo已经观测到了将近100起黑洞撞击事件。每次碰撞产生的引力波信号都包含有关黑洞质量的信息。然而，信号一直在穿越太空，在此期间宇宙已经膨胀，这改变了信号的特性。该论文的两位作者之一，芝加哥大学天体物理学家丹尼尔·霍尔兹（DanielHolz）解释说：“例如，如果你把一个黑洞放在宇宙的早期，它的信号会发生变化，它看起来像一个比实际更大的黑洞”。而这种方式可能提供了一个独特的窗口，用于观察其他测量手段无法观察到的宇宙“青少年”时期。如果科学家们能够找到一种方法来测量该信号如何变化，他们就可以计算出宇宙的膨胀率。问题是校准：他们怎么知道它与原来的变化有多大？在他们的新论文中，Holz和第一作者JoseMaríaEzquiaga建议他们可以使用我们关于整个黑洞种群的新知识作为校准工具。例如，目前的证据表明，大多数检测到的黑洞的质量是太阳质量的5到40倍。美国宇航局爱因斯坦博士后研究员和卡夫利宇宙物理研究所研究员Ezquiaga说：“所以我们测量附近黑洞的质量并了解它们的特征，然后我们再往远处看，看看那些更远的黑洞似乎发生了多大的变化，这可以让你测量宇宙的膨胀”。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304919.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304919.htm

中国科学家捕获史上最亮伽马射线暴

中国科学家捕获史上最亮伽马射线暴据央视财经，位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站对宇宙中一次伽马射线暴进行了完整监测，这是人类首次完整记录到这一高能爆发现象的全过程。相关研究成果北京时间6月9日在国际学术期刊《科学》（Science）在线发表。伽马射线暴是人类已知宇宙中最强的爆发现象，理论上是巨大恒星在燃料耗尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体合并而产生的。这次由高海拔宇宙线观测站捕捉到的伽马射线暴抵达地球的时间是2022年10月9日21时20分。该观测站精确探测到了伽马射线暴高能光子爆发的完整过程，并记录了万亿电子伏特伽马射线流量增强和衰减的整个阶段，这在国际上尚属首次。经过半年左右对该伽马射线暴数据的分析，科研人员发现它有一个非常快速的起爆过程，并且其衰减的过程也是非常迅速。专家说的这束光线产生自20多亿年前，一颗比太阳重20多倍的大质量恒星燃烧完引发的巨大爆炸火球，火球与星际物质碰撞产生的大量万亿电子伏特高能伽马光子在茫茫宇宙中穿行了20多亿年，正好抵达高海拔宇宙线观测站的视场范围内。凭借观测站内水切伦科夫探测器阵列强大的性能，科研人员在20多分钟内记录到了超过6万个光子的数据。而国外相同能区的观测装置目前还没有实现完整记录伽马射线暴全过程。据澎湃新闻，伽马射线暴是来自天空中某一方向的伽玛射线突然增强的爆发现象。2022年10月9日发生了一个“千年一遇”的异常明亮的伽马暴，它正好位于“拉索”的视场范围内。“拉索”探测到了6万多个能量大于200GeV的高能伽马光子，对它们的分析表明这些高能光子来源于主暴之后的余辉辐射。“拉索”第一次探测到高能伽马射线余辉的起始阶段，揭示了余辉存在快速上升和缓慢上升两个阶段。尽管缓慢上升符合余辉模型的预期，但早期快速的上升现象前所未有，这或许由于中心引擎对余辉注入了大量能量所致。同时“拉索”发现主暴阶段没有高能辐射，其高灵敏度测量对主暴阶段高能辐射的强度给出了极强限制，对主暴的物理机制具有重要启示作用。据四川新闻网，据介绍，“拉索”观测表明，高能辐射在起爆之后不到10分钟的某个时刻，亮度突然快速减弱了。“这可解释为爆炸后的抛射物是喷流状的结构，当辐射张角扩展到了喷流的边缘时造成亮度快速下降，”论文通讯作者之一，南京大学教授王祥玉说。由于这个亮度转折发生时间极早，由此测出了喷流的张角也极小，仅0.8度。这是迄今知道的最小张角的喷流，意味着观测到的实际上是一个典型内亮外暗喷流的最明亮的核心。“正是由于观测者碰巧正对喷流最明亮的核心，自然地解释了为什么这个伽马射线暴是历史上最亮的，也解释了为什么这样的事件极其罕见，”论文通讯作者之一，中国科学技术大学教授戴子高表示。“拉索”航拍图图片来源：中科院高能所提供中国科学院高能物理研究所研究员曹臻：LHAASO（高海拔宇宙线观测站）最重要的科学目标，就是去解决一个一百年的谜题。这个一百年的谜题就是说，我们的宇宙的构成中的一部分，一些高能量的粒子是怎么被产生出来的，在哪里被产生出来的，而这些问题现在都在逐渐展开研究。“截至当下，本场爆炸事件还有其他新发现，科学家们还在不懈地深耕‘拉索’的数据，力图揭示更多的奥秘，敬请等待‘拉索’的后续数据分析成果。”曹臻对LHAASO下一阶段成果给出了乐观的预期。位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站是目前世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的伽马射线探测装置，是我国国家重大科技基础设施。该观测站平均海拔4410米，占地面积约1.36平方公里。观测站由电磁粒子探测器、缪子探测器、水切伦科夫探测器和大气切伦科夫望远镜四种类型的探测设备组成，可以宽波段、多手段地开展天体物理等方面的研究。观测站于2021年7月建成并投入运行，今年5月10日通过国家验收。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364477.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1364477.htm

天文学家利用宇宙天气研究哪些世界可能孕育外星生命

天文学家利用宇宙天气研究哪些世界可能孕育外星生命下一代巨型望远镜将为研究遥远宇宙天体的天气和表面变化提供无与伦比的机会，有助于探索它们的化学成分和磁场。这种先进的能力将通过提供对潜在宜居行星的详细洞察力，加强对地外生命的探索。艺术家绘制的外星世界插图。这项研究采用了一种新的代码来测试下一代望远镜的能力。利用这些功能强大的仪器收集到的数据将使天文学家能够使用多普勒成像技术--一种能够再现天体表面二维地图的技术--来精确测量超冷目标（或温度低于2700K的宇宙天体，如褐矮星（BD）或极低质量恒星（VLM））--甚至一些系外行星--的磁性和化学性质。这项研究的第一作者、俄亥俄州立大学天文学研究生迈克尔-普拉默（MichaelPlummer）说，除了有助于增进我们对宇宙中一些最神秘天体的了解之外，有能力以更精确的方式研究这些天体的化学成分也为寻找其他世界的生命提供了更深入的见解。Plummer说："了解太阳系外其他天体的大气层不仅能让我们了解地球大气层的行为方式，还能让科学家将这些概念用于研究潜在的宜居行星。"这项研究最近发表在《天体物理学杂志》上。磁性对于寻找与我们类似的世界尤为重要，因为磁场，特别是较小恒星系统的磁场，被认为是支持和影响行星是否能在其表面支持生命的必要条件。为了帮助这一搜寻工作，普拉默和这项研究的共同作者、俄亥俄州立大学天文学助理教授王吉此前开发了一种名为"Imber"的公开分析代码，用于模拟和推断遥远天体表面是否存在磁性星斑、云系统和其他大气现象（如飓风）等差异。在这项研究中，他们利用该技术估算了各种ELT仪器探测六个目标表面变化的科学能力：Trappist-1星、一个距离地球约40光年的、经过深入研究的七大行星系统、两颗褐矮星和三颗系外行星。他们利用这项技术对以下仪器的能力进行了研究：GMT的大型地球探测仪（GMT/GCLEF）、ELT的中红外ELT成像仪和摄谱仪（ELT/METIS）以及TMT的多目标衍射限幅高分辨率红外摄谱仪（MODHIS）。研究人员发现，虽然由于Trappist-1的边缘倾角（或其轨道与天空其他部分平行），辨别Trappist-1上的星斑对所有这三种仪器来说都具有挑战性，但ELT和TMT可以通过一次旋转对褐矮星和系外行星进行高分辨率观测。相反，GMT的仪器则需要多轮观测才能确定研究选择的系外行星是否存在表面不规则现象。总之，这项研究表明，他们的技术可以准确估计ELTs的未来能力，并帮助确定未来的目标是否值得进行更大规模的研究。普拉默还说，新的技术引起了科学家们的兴趣，他们希望利用径向速度法来识别或确认所发现的行星天体--这是一种通过研究天体对其所环绕的恒星产生的轻微引力效应来发现系外行星的方法。从本质上讲，他们的研究是帮助科学家充分利用未来天文仪器的第一步。普拉默说："我们对其他类似地球的行星了解得越多，这些发现就越能为地球科学本身提供信息。我们的工作特别适合帮助进行这些现实世界的观测"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386229.htm

中国科学家打造观测宇宙的“龙虾眼”

中国科学家打造观测宇宙的“龙虾眼”大自然让龙虾进化出奇异的眼睛，继而又启发科学家设计出特殊的望远镜，让人类能够观测宇宙中出没无常、转瞬即逝的神秘现象。中科院国家天文台近日介绍，中国科学家研制的一台龙虾眼X射线望远镜已成功获得一批天体的X射线实测图像和能谱。这是国际上首次获得并公开发布的宽视场X射线聚焦成像天图。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1321925.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1321925.htm

天文学家利用韦伯望远镜识别宇宙网最早的线缕

天文学家利用韦伯望远镜识别宇宙网最早的线缕研究小组认为，这个丝状结构最终将演变成一个巨大的星系团，就像"附近"宇宙中著名的红缨星系团一样。研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》（TheAstrophysicalJournalLetters）上的两篇论文中。"这是人们发现的最早的与遥远类星体相关的丝状结构之一，"亚利桑那大学斯图尔特天文台助理研究教授、第一篇论文的第一作者王飞说。王还说，这是第一次在宇宙中如此早期的时间观测到这种结构，而且是三维细节观测。这幅由韦伯近红外相机（Webb'sNIRCam）拍摄的深层星系景象显示了10个遥远星系的排列，这些星系由八个白色圆圈标记，呈对角线状。(这个长达300万光年的丝状结构由一个非常遥远、非常明亮的类星体支撑着--类星体的核心是一个活跃的超大质量黑洞。这颗类星体名为J0305-3150，位于图像右侧三个圆圈的中间。它的亮度超过了它的宿主星系。这10个被标记的星系在宇宙大爆炸后仅存在了8.3亿年。研究小组相信，这个丝状星系最终会演化成一个巨大的星系团。图片来源：NASA、ESA、CSA、FeigeWang（亚利桑那大学），图像处理：约瑟夫-德帕斯卡尔（STScI）星系并不是随意散布在宇宙中的。它们不仅聚集成星团和星块，还形成了巨大的相互连接的丝状结构，中间被巨大的荒芜空洞隔开。这张"宇宙网"一开始很脆弱，随着时间的推移，引力将物质聚集在一起，变得越来越清晰。星系嵌在暗物质的巨大"海洋"中，暗物质和常规物质聚集在局部区域，密度高于周围环境。斯图瓦德大学天文学教授范晓晖（XiaohuiFan）解释说，星系就像海洋中的波峰一样，骑在被称为"细丝"的连续暗物质串上。新发现的暗物质丝标志着在宇宙年龄仅为现在的6%时首次观测到这种结构，原本他们预计会发现一些东西，但没想到会是这么长、这么明显的细结构。这一发现是ASPIRE项目的一部分，该项目是一项大型国际合作项目，由亚利桑那大学的研究人员领导，王是该项目的主要研究人员。ASPIRE是ASPectroscopicsurveyofbiasedhalosIntheReionizationEra的缩写，其主要目标是研究最早黑洞的宇宙环境。该计划将观测25个存在于宇宙大爆炸后最初10亿年内的类星体，这一时期被称为"宇宙再电离时代"。130多亿年前，在重离子时代，宇宙是一个非常不同的地方。星系之间的气体在很大程度上对高能光不透明，因此很难观测到年轻的星系。是什么让宇宙变得完全电离或透明，最终导致在今天的大部分宇宙中探测到"清晰"的条件呢？詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）将深入太空，收集更多关于重离子时代存在的天体的信息，帮助我们了解宇宙历史上的这一重大转变。图片来源：NASA、ESA和J.Kang（STScI）"团队成员、加州大学圣巴巴拉分校的约瑟夫-亨纳维（JosephHennawi）说："过去二十年的宇宙学研究让我们对宇宙网的形成和演化有了深入的了解。"ASPIRE旨在了解如何将最早的大质量黑洞的出现嵌入到我们当前的宇宙结构形成故事中"。研究的另一部分是调查年轻宇宙中八颗类星体的特性。研究小组证实，这些类星体的中心黑洞在宇宙大爆炸后不到10亿年就已存在，其质量从6亿倍到20亿倍太阳质量不等。天文学家仍在继续寻找证据，以解释这些黑洞为何能如此迅速地变大。要在如此短的时间内形成这些超大质量黑洞，必须满足两个标准。王解释说："首先，你需要从一个巨大的'种子'黑洞开始生长。第二，即使这颗种子一开始的质量相当于一千个太阳，它也需要在相对较短的时间内以最大可能的速度吸积一百万倍以上的物质，因为我们的观测是在它还非常年轻的时候捕捉到它的。"类星体--如图所示，是宇宙中最亮的天体。类星体的超大质量黑洞在吞噬周围环境的质量时释放出的能量被广泛认为是限制大质量星系生长的主要驱动力。资料来源：STScI"这些史无前例的观测为我们提供了关于黑洞如何形成的重要线索。我们了解到，这些黑洞位于大质量年轻星系中，这些星系为黑洞的生长提供了燃料库，"斯图瓦德大学助理研究教授杨金义说，他领导着ASPIRE对黑洞的研究，也是第二篇论文的第一作者。詹姆斯-韦伯太空望远镜还提供了迄今为止最好的证据，证明早期超大质量黑洞如何潜在地调节其星系中恒星的形成。超大质量黑洞在吸积物质的同时，也会产生巨大的物质外流。这些"风"的范围可以远远超出黑洞本身，达到银河系的规模，并对恒星的形成产生重大影响。恒星是在气体和尘埃坍缩成密度越来越大的云团时形成的，这就要求气体非常寒冷。杨解释说，来自黑洞的强风释放出大量能量，会对这一过程造成破坏，从而抑制宿主星系中恒星的形成。"这种风已经在附近的宇宙中观测到过，但在宇宙的早期，即重子化纪元，还从未被直接观测到过。风的规模与类星体的结构有关。在韦伯望远镜的观测中，我们看到这种风延伸至整个星系，影响着星系的演化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372027.htm