天文学家发现75亿光年外的类星体中射出的超长喷流

天文学家发现75亿光年外的类星体中射出的超长喷流NRAO530是一个位于大约75亿光年之外的明亮类星体。根据一个全球科学家团队的说法，它是迄今为止"事件地平线"所成像的最遥远的物体。此外，由于该类星体目前正在释放大量的辐射，天文学家们对该物体更加感兴趣。类星体本质上是活跃的星系核，由巨大的黑洞提供动力，因为它们吸纳了大量的物质。这些物质为类星体的明亮外观提供能量，而这些物体往往会向太空喷出大量的辐射流。这正是NRAO530目前的状况，特别是它目前正在喷出一条长长的辐射流，非常长且弯曲。根据研究人员的发现，他们对射电波长的辐射喷流进行了成像，该喷流最远可延伸到1.7光年的空间。研究小组还利用事件地平线望远镜窥视类星体的核心，即辐射喷流的起点。在那里，他们发现了两个神秘的结构，由于EHT的技术能力依然有限，暂时它还无法弄清楚那里发生了什么。虽然他们还不能确定这些结构，但是一旦我们升级了我们最好的望远镜的技术能力，未来对NRO530等类星体的观测将可能为科学家提供更多的信息。此外，用詹姆斯-韦伯望远镜进行的观测或许可以让我们对这个类星体和它目前喷向太空的神秘的长喷流有更多了解。与此同时，科学家们至少有了一些信息作为基础，他们将继续利用事件地平线望远镜的最大能力来探测宇宙。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345207.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345207.htm

NASA IXPE的新发现让天文学家大吃一惊

NASAIXPE的新发现让天文学家大吃一惊来自马尔卡里安421星（Markarian421）的新发现本周，一个由天体物理学家组成的国际研究小组发表了IXPE有关一颗名为马尔卡里安421星的新发现。该星位于大熊座，距地球约4亿光年，磁场中的螺旋结构是粒子被加速的地方，这一证据令科学家们震惊不已。新论文的第一作者、意大利航天局天体物理学家劳拉-迪格苏（LauraDiGesu）说："马卡里亚421是高能天文学家的老朋友。我们确信这颗耀星将是IXPE的一个值得研究的目标，但它的发现超出了我们的最佳预期，成功证明了X射线偏振测量法如何丰富了我们探测相对论喷流不同区域复杂磁场几何和粒子加速的能力。"最新一期《自然-天文学》杂志刊登了详细介绍IXPE小组在马尔卡里安421发现的新研究报告。艺术家绘制的地球轨道上的IXPE。资料来源：美国国家航空航天局耀星喷流现象像马尔卡里安421星发射的这种耀星喷流，长度可达数百万光年。它们之所以特别明亮，是因为当粒子接近光速时，它们会释放出巨大的能量，并表现出爱因斯坦所预言的怪异行为。蓝星喷流之所以更亮，还因为就像救护车的警笛声越近越响一样，指向我们的光也显得更亮。这就解释了为什么耀星可以比它们所在星系中的所有恒星都亮。尽管经过了数十年的研究，但科学家们仍然难以捉摸形成耀星喷流动力学和发射的物理过程。然而，IXPE的新型X射线偏振测量法--测量光波电场的平均方向--为研究这些天体、其物理几何形状及其发射源提供了无与伦比的视角。惊人的发现研究人员的模型通常将强大的喷射流描绘成螺旋状的螺旋结构，类似于人类DNA的组织结构。但科学家们没有想到，螺旋结构会包含被冲击加速的粒子区域。IXPE在2022年5月和6月对马尔卡里安421进行的三次长时间观测中发现了偏振角的惊人变化。剑桥麻省理工学院研究物理学家赫尔曼-马歇尔（HermanMarshall）是这篇论文的合著者之一，他说："我们已经预料到偏振方向可能会发生变化，但根据以往对许多类星体的光学观测结果，我们认为大的旋转将是罕见的。因此，我们计划对这颗蓝星进行多次观测，第一次观测显示出15%的恒定偏振"。他补充说，值得注意的是，对IXPE偏振数据的初步分析表明，在第一次和第二次观测之间，偏振似乎降到了零。马歇尔说："然后我们发现，偏振实际上是差不多的，但它的方向却来了个大转弯，在两天内旋转了近180度。在一天后开始的第三次观测中，偏振方向继续以同样的速度旋转，这再次让我们大吃一惊。"冲击波传播与未来观测更奇怪的是，同时进行的光学、红外线和无线电测量显示，即使偏振X射线发射出现偏差，其稳定性或结构也没有发生任何变化。这表明冲击波可能是沿着喷流内部的螺旋磁场传播的。冲击波加速喷流粒子的概念与有关马尔卡里安501的理论是一致的，马尔卡里安501是IXPE观测到的第二颗类星体，该理论导致了2022年底发表的一项研究。但是，它的表亲马尔卡里安421却显示出更明显的证据，表明螺旋磁场对冲击起了作用。DiGesu、Marshall和他们的同事急切地希望对Markarian421和其他类星体进行进一步观测，以进一步了解这些喷流波动及其发生的频率。DiGesu说："多亏了IXPE，现在是研究天体物理喷流的激动人心的时刻。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371973.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371973.htm

宇宙泰坦：天文学家揭开超大质量黑洞的起源

宇宙泰坦：天文学家揭开超大质量黑洞的起源超大质量黑洞（SMBH；中心的小黑点）会吸收周围的物质，这些物质在流入黑洞时会形成一个螺旋状的圆盘。物质的引力能量转化为辐射，并从圆盘中发射出去。具有这种闪亮外围的SMBH被称为"类星体"。资料来源：松冈良树这种密切的关系意味着星系和SMBH是共同进化的。因此，揭示SMBH的起源不仅对了解SMBH本身至关重要，而且对阐明可见宇宙的主要组成部分--星系的形成过程也至关重要。解决这个问题的关键在于早期宇宙，在早期宇宙中，自宇宙大爆炸（即宇宙开始）以来所经过的时间还不到十亿年。由于光速有限，我们可以通过观测遥远的宇宙来回顾过去。当宇宙只有十亿岁或更小的时候，SMBH是否就已经存在了呢？我们用斯巴鲁望远镜拍摄的夜空照片示例。放大图像中心的小红点代表来自遥远类星体的光线，它存在于宇宙8亿岁时（130亿光年远）。图片来源：日本国立天文台黑洞是否有可能在如此短的时间内获得如此大的质量（超过一百万太阳质量，有时甚至达到数十亿太阳质量）？如果可能，其基本物理机制和条件是什么？要接近SMBH的起源，我们需要观测它们，并将它们的特性与理论模型的预测进行比较。要做到这一点，首先需要确定它们在天空中的位置。研究小组利用位于夏威夷毛纳凯亚山顶的斯巴鲁望远镜进行了本次研究。斯巴鲁望远镜最大的优势之一就是它的宽视场观测能力，这一点特别适合这项研究。由于超巨型天体不发光，研究小组寻找的是一种被称为"类星体"的特殊类别--超巨型天体的外围闪闪发光，下沉物质在那里释放引力能量。他们观测了相当于5000倍满月的广阔天空区域，成功发现了162个居住在早期宇宙中的类星体。其中，22个类星体存在于宇宙年龄不到8亿年的时代，这是迄今为止发现类星体的最古老时期。由于发现了大量类星体，他们得以确定最基本的测量方法，即"光度函数"，它描述了类星体的空间密度与辐射能量的函数关系。他们发现，类星体在宇宙早期的形成速度非常快，而光度函数的整体形状（除振幅外）却随着时间的推移而保持不变。光度函数描述了空间密度（纵轴为Φ）与辐射能量（横轴为M1450）的函数关系。天文学家绘制了在宇宙年龄为8亿年（红点）、9亿年（绿菱形）、12亿年（蓝方）和15亿年（黑三角）时观测到的类星体的光度函数。曲线代表最佳拟合函数形式。类星体的空间密度随着时间的推移急剧上升，而光度函数的形状几乎没有变化。资料来源：《天体物理学杂志通讯》，949,L42,2023年光度函数的这一特征行为为理论模型提供了强有力的约束，这些理论模型最终可以重现所有观测数据，并描述SMBH的起源。另一方面，众所周知，宇宙在其早期经历了被称为"宇宙再电离"的重大相变。过去的观测表明，整个星系际空间在这一事件中被电离。电离能量的来源仍有争议，类星体的辐射被认为是一个有希望的候选者。通过对上述光度函数进行积分，我们发现类星体在早期宇宙中每侧1光年的单位体积内每秒发出1028个光子。这还不到当时维持星系际空间电离状态所需的光子的1%，因此表明类星体对宇宙再电离的贡献微乎其微。根据最近的其他观测结果，这可能是正在形成的星系中来自大质量热恒星的综合辐射。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381157.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381157.htm

天文学家解决困扰人们60年的类星体之谜

天文学家解决困扰人们60年的类星体之谜科学家们已经揭开了类星体--宇宙中最明亮、最强大的天体--的最大谜团之一，发现它们是由星系碰撞引发的：类星体在60年前首次被发现，其亮度相当于一万亿颗恒星挤在太阳系大小的空间里，但直到现在，什么能引发如此强大的活动仍然是个谜。通过观察48个拥有类星体的星系，并将它们与100多个非类星体的星系进行比较，科学家们发现，这种现象是由星系碰撞引发的。当两个星系相撞时，引力将大量的气体推向碰撞产生的残余星系系统中心的超大质量黑洞--就在气体被黑洞吞噬之前，它以辐射的形式释放出巨大的能量，从而产生了类星体。银河系在大约50亿年后与仙女座星系相撞时，可能会经历自己的类星体。当研究人员使用拉帕尔马的艾萨克-牛顿望远镜进行深度成像观测时，发现了这些碰撞，在星系的外部区域存在着扭曲的结构，这些结构是类星体的家园。大多数星系在其中心都有超大质量黑洞。它们也包含大量的气体--但大多数时候，这些气体在距离星系中心很远的地方运行，不在黑洞的范围内。星系之间的碰撞将气体推向星系中心的黑洞；就在气体被黑洞吞噬之前，它以辐射的形式释放出巨大的能量，从而产生了类星体特有的光辉。类星体的点燃会对整个星系产生巨大的影响--它可以将其余的气体赶出星系，这使得星系在未来的几十亿年里都无法形成新的恒星。这是第一次以如此高的灵敏度对这种规模的类星体样本进行成像。通过比较对48个类星体及其宿主星系的观测和100多个非类星体星系的图像，研究人员得出结论，宿主类星体的星系与其他星系相互作用或碰撞的可能性大约是三倍。这项研究为我们了解这些强大的天体是如何被触发和推动的提供了一个重要的步骤。谢菲尔德大学物理和天文学系的CliveTadhunter教授说："类星体是宇宙中最极端的现象之一，我们所看到的可能代表了我们自己的银河系在大约50亿年后与仙女座星系碰撞时的未来。观察这些事件并最终了解它们发生的原因是令人兴奋的--但值得庆幸的是，在相当长的一段时间内，地球不会接近这些世界末日事件之一。"类星体对天体物理学家来说很重要，因为由于它们的亮度，它们在很远的距离上就很突出，因此作为宇宙历史上最早的时代的灯塔。赫特福德大学的博士后研究员乔尼-皮尔斯博士解释说："这是一个全世界的科学家都热衷于了解的领域--美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的主要科学动机之一就是研究宇宙中最早的星系，而韦伯甚至能够探测到最遥远的类星体发出的光，这些光是在近130亿年前发出的。类星体在我们了解宇宙的历史方面起着关键作用，也可能是银河系的未来"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356819.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356819.htm

天文学家发现罕见的类星体对 正处于碰撞的边缘

天文学家发现罕见的类星体对正处于碰撞的边缘研究人员使用一套空间和地面望远镜，包括夏威夷的两个Maunakea天文台--W.M.Keck天文台和GeminiNorth--发现这对黑洞嵌在两个星系中，这两个星系在宇宙发展仅仅30亿年的时候合并了。这项研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导，发表在2023年4月5日的《自然》杂志上。找到这样一个系统是很困难的，因为当两个黑洞如此接近时，要单独区分它们是个挑战。但是在这个被称为J0749+2255的特殊系统中，两个黑洞都在疯狂进食，吞噬气体和尘埃，这些气体和尘埃在如此高的温度下被加热，这对黑洞产生了一个巨大的烟花表演。这种活动被称为类星体，这是一种当黑洞在大吃大喝时在整个电磁波谱中发射出大量光线的现象。J0749+2255是非常不寻常的，因为该系统有不是一个，而是两个同时活动的类星体，而且距离足够近，最终会合并。"在宇宙的这个早期阶段，我们并没有看到很多双类星体。这就是为什么这一发现如此令人兴奋，"这项研究的主要作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究生Yu-ChingChen说。哈勃太空望远镜拍摄的一对类星体的照片，这些类星体在宇宙只有30亿年的时候就已经存在。它们被嵌入到一对碰撞的星系中。这些类星体之间的距离还不到一个星系的大小。类星体由贪婪的超大质量黑洞提供动力，当它们吞噬气体、尘埃和在其引力范围内的任何其他东西时，它们会爆发出凶猛的能量喷泉。这些黑洞最终将合并。资料来源：美国宇航局、欧空局、陈玉清（UIUC）、黄翔志（IAS）、纳迪亚-扎卡姆斯卡（JHU）、沈悦（UIUC）。欧空局（EuropeanSpaceAgency）的盖亚（Gaia）空间观测站首先探测到了这个双类星体，捕捉到的图像表明在年轻的宇宙中有两个紧密排列的光信标。陈和他的团队随后使用美国宇航局的哈勃太空望远镜来验证这些光点实际上来自一对超大质量黑洞。随后进行了多波长观测；利用凯克天文台的第二代近红外相机（NIRC2）与其自适应光学系统配对，以及美国宇航局钱德拉X射线天文台的双子座北区和新墨西哥州的甚大阵射电望远镜网络，研究人员确认了双类星体不是由引力透镜产生的同一个类星体的两个图像。"确认过程并不容易，我们需要一个涵盖从X射线到射电光谱的望远镜阵列，以最终确认这个系统确实是一对类星体，而不是，比如说，两个引力透镜类星体的图像，"共同作者、伊利诺伊大学的天文学家YueShen说。由于望远镜窥视的是遥远的过去，这种双类星体已经不存在了。在中间的100亿年里，它们的宿主星系很可能已经沉淀为一个巨大的椭圆星系，就像今天在本地宇宙中看到的那些。而这些类星体已经合并成了一个巨大的、位于其中心的超大质量黑洞。附近的巨型椭圆星系M87有一个巨大的黑洞，重量是我们太阳质量的65亿倍。也许这个黑洞是在过去几十亿年里从一个或多个星系的合并中成长起来的。越来越多的证据表明，大型星系是通过合并建立起来的。较小的系统聚集在一起，形成更大的系统和越来越大的结构。在这个过程中，应该有成对的超大质量黑洞在合并的星系中形成。了解黑洞的祖先群体将最终告诉我们早期宇宙中超大质量黑洞的出现，以及这些合并可能有多频繁。"我们开始揭开早期二元类星体群体的这个冰山一角，"共同作者、伊利诺伊大学香槟分校的刘昕说。"这就是这项研究的独特之处。它实际上是在告诉我们这个群体的存在，而且现在我们有一种方法来识别相隔不到一个星系大小的双类星体。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354521.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354521.htm

天文学家首次成功测量了太空中快速运动的喷流速度

天文学家首次成功测量了太空中快速运动的喷流速度这幅艺术家的印象图描绘了中子星上的核爆炸如何为从其磁极区喷射出的喷流提供能量。前景右侧中央有一个非常明亮的白球，代表中子星。白色/紫色细丝从它的极区流出。球的周围是一个朦胧的白色大球，即日冕，再往外则是一个圆盘，圆盘上有不同颜色的同心带，从圆盘内部的白色到中间的橙色，再到外部的红-洋红。一条橙色带将圆盘的外围部分与左上角的一个黄色-橙色-红色的大球体部分连接起来。这代表了中子星的伴星，为明亮的白色球体周围的圆盘提供能量。资料来源：DanielleFutselaar和NathalieDegenaar，阿姆斯特丹大学安东-潘内科克研究所共同作者、华威大学物理系华威奖研究员雅各布-范登-艾因登（JakobvandenEijnden）说："爆炸发生在中子星上，中子星密度惊人，因其巨大的引力而臭名昭著，这种引力使中子星从周围环境中吞噬气体--只有黑洞才能超越这种引力。""这些物质大部分是来自附近一颗环绕运行的恒星的氢，它们向坍缩的恒星旋转，像雪一样落在恒星表面。随着越来越多的物质倾泻而下，引力场将其压缩，直至引发失控核爆炸。爆炸冲击喷流，喷流也从下坠的物质中喷射而出，并以极高的速度将粒子射入太空"。研究小组设计了一种方法，通过比较澳大利亚望远镜紧凑阵列（由澳大利亚国家科学机构CSIRO拥有和运营）和欧洲航天局（ESA）的Integral卫星接收到的X射线和无线电信号，来测量喷流的速度和特性。共同作者、意大利巴勒莫国家天体物理研究所的托马斯-罗素说："这为我们提供了一个完美的实验。我们有一个非常短暂的额外物质脉冲，它被射入喷流中，我们可以跟踪它在喷流中的移动，了解它的速度。"这段艺术动画展示了中子星上的核爆炸如何为其磁极区喷射出的射流提供能量。当中子星与另一颗恒星在轨道上运行时，中子星强大的引力场会"吸走"附近伴星的物质。这些物质卷向坍缩的天体，围绕着它形成一个圆盘，最终坠落到天体表面。中子星表面猛烈撞击的引力会压缩积累的物质（主要由氢组成），导致失控核爆炸。这反过来又引发喷流突然加强，并以极高的速度将粒子喷射到太空中。图片来源：ESA-欧洲航天局鸣谢：D：阿姆斯特丹大学的D.Futselaar和N.Degenaar。工作由ATGMedialab根据与欧空局的合同完成JakobvandenEijnden补充说："这些爆炸每隔几个小时就会发生一次，但无法准确预测它们发生的时间。因此必须长时间盯着望远镜观测，希望能捕捉到几次爆发。在三天的观测中，我们看到了10次爆炸和喷射点亮。"喷射的飞行速度约为每秒11.4万公里，是光速的35-40%，快得令人难以置信。这是天文学家第一次能够预测并直接观察到一定量的气体是如何被导入喷流并加速进入太空的。共同作者、荷兰阿姆斯特丹大学的NathalieDegenaar继续说："根据以前的数据，我们认为爆炸会破坏射流发射的位置。但我们看到的情况恰恰相反：喷流的输入量很大，而不是中断。"研究人员认为，中子星和黑洞的质量和旋转也会对喷流产生影响。现在，这项研究已经证明这是可能的，它将为未来研究中子星及其喷流的实验提供蓝本。超新星爆炸和伽马射线暴等灾难性事件也会产生喷流。这项新成果将在许多宇宙研究中具有广泛的适用性。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430448.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430448.htm