天文学家在巨大的宇宙网络中探测到了冲击波

天文学家在巨大的宇宙网络中探测到了冲击波由无线电、磁场和气体组成的复合模拟图像这个宇宙网最早是在20世纪60年代从理论上提出的，其结构从20世纪80年代开始在模拟中被模拟出来。最近，天文学家已经能够绘制出它的地图，并观察到它的丝状物的光芒。在这项新的研究中，来自ICRAR和CSIRO的科学家们已经成功地观察到了来自宇宙网中滚动的冲击波的无线电发射。这样做并不容易，因为这些信号极其微弱，很难从宇宙中不断响起的所有其他无线电发射的背景中挑出来。因此，研究小组转而关注一种不太常见的变化--偏振射电信号，它是在宇宙网中作为一系列过程的最终结果而产生的。宇宙网中物质密度较大的区域将通过引力吸引更多的物质。当物质落入这些区域时，它加热了那里的气体，从而以冲击波的形式向外辐射。当这些冲击波到达极冷的空隙时，这种相互作用会发出偏振的无线电光。该小组使用了来自几个项目和观测站的数据，包括全球磁离子介质调查、普朗克遗产档案、欧文斯谷长波长阵列和默奇森宽场阵列。这使他们能够将检测到的偏振射电发射数据堆叠在已知的宇宙网集群和丝状物的顶部，显示出这些检测确实来自于网络。"由于很少有来源发射偏振射电光，我们的搜索工作不容易受到干扰和污染，已经能够提供更有力的证据，证明我们看到的是宇宙中最大结构中的冲击波发射，这有助于证实我们关于这种大规模结构的增长模型，"该研究的主要作者TessaVernstrom博士说。该团队表示，这些新的观测结果将帮助天文学家了解磁力在宇宙中最大尺度上是如何运作的。这项研究发表在《科学进展》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348159.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348159.htm

詹姆斯·韦伯望远镜在遥远的宇宙中发现"不可能的巨大星系"

詹姆斯·韦伯望远镜在遥远的宇宙中发现"不可能的巨大星系"由于真空中的光速是恒定的，我们观察太空中的物体是有时间延迟的。太阳在八光分之外，所以我们看到的是它八分钟前的样子。下一个最近的恒星，半人马座阿尔法星，大约在4光年之外，所以我们对它的观察比计划晚了4年。如果你将这一原则延伸到空间的最深处，你就可以从字面上看过去几十亿年的时间，一窥星系在宇宙的寿命中是如何演变的。随着詹姆斯-韦伯太空望远镜的空前强大，我们现在可以比以往任何时候都更接近时间的起点，看到更清晰的细节。也许毫不奇怪，这意味着我们不断发现与我们目前对早期宇宙的理解相悖的东西。最近对詹姆斯-韦伯数据的研究显示，棒状螺旋星系--那些像我们自己的银河系一样具有先进结构的星系存在的时间比想象的要早几十亿年。现在，该望远镜又发现了新的景象，根据我们目前的模型，这些景象应该是不可能的。由澳大利亚斯威本科技大学领导的一个天文学家小组已经观察到了六个星系，它们的质量远远超过了人们对其时代的想象。事实上，它们的质量比当时认为的整个宇宙的质量还要大。詹姆斯-韦伯关于六个新发现的大质量星系的图像斯威本科技大学"我们发现的这六个星系有120多亿年的历史，在大爆炸之后只有5到7亿年，其大小达到我们太阳质量的1000亿倍，这项研究的首席研究员IvoLabbé说。"这太大了，甚至在目前的模型中都不存在。这一发现可以改变我们对宇宙中最早的星系如何形成的理解。"这些测量结果仍然需要通过进一步的观察来跟进，以确认其质量和它的位置。该团队说，其他的解释仍然是可能的，但是这些解释本身仍然可能产生全新的发现。Labbé说："一个同样令人着迷的选择是，其中一些物体属于一类新出现的超大质量黑洞，以前从未见过。"无论哪种方式，看起来我们对宇宙的理解将需要一些修正。这项研究发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345875.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345875.htm

明亮火花与黑暗秘密：快速射电爆发如何照亮遥远宇宙

明亮火花与黑暗秘密：快速射电爆发如何照亮遥远宇宙FRB是源自遥远河外星系源的短暂射电发射脉冲。尽管人们还不完全了解引起快速射电暴的天体物理过程，但它们产生的信号可以用来推断它们在宇宙中传播时所经过的宇宙环境的信息，包括其起源星系的性质和星系间介质中等离子体的分布。这幅艺术家印象图（不按比例）展示了快速射电暴FRB20220610A从遥远的起源星系一路到达地球的路径，它位于银河系的一个旋臂中。FRB20220610A的源星系是由欧洲南方天文台的甚大望远镜确定的，它似乎位于一个相互作用的小星系群中。它距离我们如此遥远，它的光线需要80亿年才能到达我们这里，这使得FRB20220610A成为迄今为止发现的最遥远的快速射电暴。资料来源：ESO/M.科恩梅瑟解码宇宙信号：麦夸特关系以前的研究表明，FRB定位到不同红移的宿主星系时，银河系外色散度量（DM），即无线电信号穿过银河系间介质时所通过的电子密度，与宿主红移之间呈现出正相关--这种度量被称为麦夸特关系（Macquartrelation）。不过，这种关系只在附近红移（0.522英镑）的已识别FRB宿主星系中测量过。StuartRyder及其同事在本文中描述了对特别亮的FRB20220610A爆发的观测，并将其来源定位在红移~1.01的一个形态复杂的星系上。根据观测结果，FRB20220610A的非银河系DM高于根据以前的测量结果得出的Macquart关系的预测值。这种差异表明FRB通过了宿主星系星际介质或前景星系间介质中的额外湍流磁化等离子体。此外，研究小组还发现该FRB的能量异常高，比以前的FRB群体模型预测值高出3.5倍，这对FRB发射机制模型提出了挑战，并证明了高能高红移FRB群体的存在。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392897.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392897.htm

前往时间边缘的旅程：詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示了最遥远的星系

前往时间边缘的旅程：詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示了最遥远的星系JWST的最初观测产生了几个极端距离的候选星系，正如早期用哈勃太空望远镜进行的观测一样。现在，这些目标中的四个已经通过获得长时间的光谱观测得到了确认，这不仅为它们的距离提供了安全的测量，而且还使天文学家能够描述这些星系的物理特性。加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学教授布兰特-罗伯逊（BrantRobertson）说："我们已经在遥远的宇宙中发现了奇特的早期的星系"。"通过JWST，我们现在第一次可以发现如此遥远的星系，然后通过光谱学确认它们真的有那么远。"天文学家通过确定一个星系的红移来衡量它的距离。由于宇宙的膨胀，遥远的物体似乎正在从我们身边退去，它们的光被多普勒效应拉长到更长、更红的波长。基于通过不同滤光片拍摄的图像的测光技术可以提供红移的估计，但明确的测量需要光谱学，它将来自一个物体的光分离成其组成波长。宇宙正在膨胀，这种膨胀使在空间中旅行的光被拉长，这种现象被称为宇宙学红移。红移越大，光所走过的距离就越大。因此，需要带有红外线探测器的望远镜来看到来自最早、最遥远的星系的光。资料来源：美国宇航局，欧空局，ANDL.Hustak(STSci)新的发现集中在四个红移高于10的星系上。最初由哈勃观测到的两个星系现在已经确认了10.38和11.58的红移。两个最遥远的星系，都是在JWST的图像中探测到的，它们的红移分别为13.20和12.63，使它们成为迄今为止被光谱学证实的最遥远的星系。13.2的红移对应于大约135亿年前。"这些远远超出了我们在JWST之前所能想象的发现，"罗伯逊说。"在红移13，宇宙只有大约3.25亿年的历史"。罗伯逊和来自英国赫特福德大学的艾玛-柯蒂斯-莱克是关于这些结果的两篇论文的主要作者，这些论文还没有通过同行评审。这些观测结果是由领导开发韦伯号上的两个仪器--近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSpec）的科学家合作完成的。对最微弱和最早的星系的调查是这些仪器概念中的主要设计目的。2015年，这些仪器团队共同提出了JWST高级深外星系调查（JADES），这是一个雄心勃勃的计划，只分配了望远镜一个多月的时间，旨在提供一个深度和细节都前所未有的早期宇宙的视图。JADES是一个由10个国家的80多位天文学家组成的国际合作项目。JADES计划从NIRCam开始，利用超过10天的任务时间，对哈勃超深场内和周围的一小片天空进行观测。天文学家已经用几乎所有的大型望远镜研究这个区域超过20年了。JADES团队在九个不同的红外波长范围内对该区域进行了观测，捕捉到精美的图像，揭示了近10万个遥远的星系，每个星系都在数十亿光年之外。然后，研究小组使用NIRSpec光谱仪进行了为期三天的观测，收集了250个微弱星系的光线。这产生了精确的红移测量，并揭示了这些星系中气体和恒星的特性。罗伯逊说："通过这些测量，我们可以知道这些星系的内在亮度，并计算出它们有多少恒星。"现在我们可以开始真正挑出星系是如何随着时间的推移组合在一起的。"来自英国剑桥大学的共同作者SandroTacchella补充说："如果不了解星系发展的初始时期，就很难了解星系。就像人类一样，后来发生的很多事情都取决于这些早期恒星的影响。关于星系的许多问题一直在等待韦伯的变革性机会，我们很高兴能够在揭示这个故事中发挥作用。"根据罗伯逊的说法，这些早期星系的恒星形成会比它们被观测到的年龄早约1亿年，将最早的恒星的形成推到大爆炸后约2.25亿年。他说："我们看到的恒星形成的证据与我们根据星系形成的模型所能预期的时间差不多早。"其他团队根据对JWST图像的光度分析，在更高的红移处发现了候选星系，但是这些星系还没有得到光谱学的证实。JADES将在2023年继续对另一个领域进行详细研究，这个领域以标志性的哈勃深场为中心，然后回到超深场进行另一轮的深度成像和光谱分析。该领域还有许多候选者等待光谱调查，已经获批了数百小时的额外观测时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353709.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353709.htm

新成像技术揭示有机半导体中的激子动力学 带来改进能量转换材料的潜力

新成像技术揭示有机半导体中的激子动力学带来改进能量转换材料的潜力图示：光激发有机半导体"巴克明斯特富勒烯"两个分子中的电子。新形成的激子（如亮点所示）首先分布在两个分子上，然后才落在一个分子上（如图中右侧所示）。资料来源：AndreasWindischbacher新的成像技术揭示了有机半导体中的激子动力学，有助于深入了解其量子特性和改进能量转换材料的潜力。WiebkeBennecke。图片来源：FotostudioRomanBrodel/Braunschweig哥廷根大学、格拉茨大学、凯泽斯劳滕-朗道大学和格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的研究人员现在首次非常快速、非常精确地拍摄到了这些激子的图像--事实上，精确度达到了四十亿分之一秒（0.000,000,000,000,001s）和十亿分之一米（0.000,000,001m）。这种认识对于开发更高效的有机半导体材料至关重要。相关成果最近发表在科学杂志《自然通讯》上。了解激子动力学当光线照射到材料上时，一些电子会吸收能量，从而进入激发态。在有机半导体（如有机发光二极管中使用的半导体）中，这些受激电子和剩余"空穴"之间的相互作用非常强烈，电子和空穴不再能被描述为单独的粒子。相反，带负电荷的电子和带正电荷的空穴结合成对，称为激子。长期以来，从理论和实验角度理解有机半导体中这些激子的量子力学特性一直被认为是一项重大挑战。MatthijsJansen博士。图片来源：ChristinaMöller新方法揭示了这一难题。该研究的第一作者、哥廷根大学物理学家WiebkeBennecke解释说："利用我们的光发射电子显微镜，我们可以发现激子内部的吸引力极大地改变了它们的能量和速度分布。我们以极高的时间和空间分辨率测量了这些变化，并将它们与量子力学的理论预测进行了比较"。研究人员将这种新技术称为光发射激子层析成像技术。其背后的理论是由格拉茨大学的PeterPuschnig教授领导的团队开发的。半导体研究进展这项新技术使科学家们首次能够测量和观察激子的量子力学波函数。简单地说，波函数描述了激子的状态，并决定了其存在的概率。哥廷根大学的MatthijsJansen博士解释了这一发现的意义："我们研究的有机半导体是由60个碳原子组成的球形排列的富勒烯。问题是激子是否总是位于单个分子上，还是可以同时分布在多个分子上。这一特性会对太阳能电池中半导体的效率产生重大影响。"斯特凡-马蒂亚斯教授。图片来源：StefanMathias光发射激子层析技术提供了答案：激子在光的作用下产生后，立即分布在两个或更多的分子上。然而，在几个飞秒内，也就是在一秒钟的极小部分内，激子就会缩回到单个分子。未来，研究人员希望利用这种新方法记录激子的行为。哥廷根大学的斯特凡-马蒂亚斯（StefanMathias）教授认为，这很有潜力："例如，我们希望了解分子的相对运动如何影响材料中激子的动力学。这些研究将有助于我们了解有机半导体的能量转换过程。我们希望这些知识将有助于开发更高效的太阳能电池材料"。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424837.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424837.htm

欧几里德任务在新发布的五张图像中揭示了隐藏的暗宇宙

欧几里德任务在新发布的五张图像中揭示了隐藏的暗宇宙Messier78是一个恒星形成的苗圃，被星际尘埃笼罩，距离地球1300光年。欧几里得利用其红外摄像机，首次揭示了恒星形成的隐蔽区域，并以前所未有的细节绘制了复杂的气体和尘埃细丝。图片来源：ESA/Euclid/EuclidConsortium/NASA,图像处理：J.-C.Cuillandre(CEAParis-Saclay),G.Anselmi;CCBY-SA3.0IGOorESAStandardLicense欧几里德任务发布了五张新图片，展示了太空望远镜探索两大宇宙奥秘的能力：暗物质和暗能量。暗物质是一种看不见的物质，在宇宙中比"常规"物质常见五倍，但成分不明。"暗能量"是对导致宇宙膨胀越来越快的未知来源的称呼。欧几里得任务由欧洲航天局（ESA）领导，美国国家航空航天局（NASA）也提供了帮助、到2030年，"欧几里得"将绘制出一张覆盖近三分之一天空的宇宙地图，其视场范围远远超过美国国家航空航天局（NASA）的哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜。届时，科学家们将以前所未有的高精度绘制出暗物质的存在图。他们还可以利用这张地图来研究暗能量的强度是如何随着时间的推移而变化的。由欧空局欧几里得望远镜拍摄的星系团Abell2764（右上角）包含数百个星系。星系团外的区域还包含了遥远的星系，这些星系看起来就像宇宙只有7亿岁时的样子。图片来源：ESA/Euclid/EuclidConsortium/NASA,图像处理：J.-C.Cuillandre(CEAParis-Saclay),G.Anselmi;CCBY-SA3.0IGOorESAStandardLicense这五张新照片展示了大小不一的景象--从银河系中的恒星形成区到数百个星系团--它们是在欧几里得2023年7月发射后不久拍摄的，是其早期发布观测计划的一部分。去年，在科学家对数据进行分析之前，这项任务发布了该计划中的五幅图像，作为欧几里德计划的预览。新图像、相关科学论文和数据可在欧几里得网站上查阅。有关这些发现的欧空局预录节目可在欧空局电视台和YouTube上观看。美国国家航空航天局（NASA）即将发射的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜的任务规划人员将利用欧几里得的发现为罗曼的暗能量补充工作提供信息。科学家们将利用灵敏度和锐度更高的罗曼望远镜，通过研究更暗、更遥远的星系来扩展欧几里得望远镜所能实现的科学研究。欧几里得视角下的多拉多星系群显示出星系相互作用和合并的迹象。朦胧的白色和黄色物质外壳，以及延伸至太空的弯曲"尾巴"，都是星系间引力相互作用的证据。图片来源：ESA/Euclid/EuclidConsortium/NASA,图像处理：J.-C.Cuillandre(CEAParis-Saclay),G.Anselmi;CCBY-SA3.0IGOorESAStandardLicense欧几里得将帮助科学家研究暗物质的方法之一，就是观察这一神秘现象如何扭曲来自遥远星系的光线，就像在其中一幅以名为Abell2390的星系团为特色的新图像中看到的那样。星系团的质量（包括暗物质）在空间中形成了曲线。来自更遥远星系的光线经过这些曲线时，会出现弯曲或弧形，就像光线穿过旧窗户上扭曲的玻璃时一样。有时，这种弯曲非常强烈，会形成环状、明显的弧形或同一星系的多个图像--这种现象被称为强引力透镜。有兴趣探索暗能量效应的科学家将主要寻找一种更微妙的效应，即弱引力透镜效应，这种效应需要详细的计算机分析才能探测到，并揭示出更小的暗物质团块的存在。通过绘制暗物质图并追踪这些团块如何随时间演变，科学家们将研究暗能量的外向加速如何改变了暗物质的分布。在这张距离地球27亿光年的星系团Abell2390的图像中，可以看到5万多个星系。在图像中心附近，一些星系显得模糊而弯曲，这种效应被称为强引力透镜效应，可以用来探测暗物质。图片来源：ESA/Euclid/EuclidConsortium/NASA,图像处理：J.-C.Cuillandre(CEAParis-Saclay),G.Anselmi;CCBY-SA3.0IGOorESAStandardLicense南加州喷气推进实验室的NASA欧几里德项目科学家迈克-塞弗特（MikeSeiffert）说："由于暗能量是一种相对较弱的效应，我们需要进行更大规模的调查，以获得更多的数据和更好的统计精度。我们无法放大一个星系并对其进行详细研究，需要观察更大的区域，但仍然能够探测到这些微妙的影响。要做到这一点，我们需要一个像欧几里德这样的专业太空望远镜。"该望远镜使用两台探测不同波长光线的仪器：可见光成像仪（VIS）和近红外分光光度计（NISP）。前景星系发出的可见光波长（人眼可以感知的波长）较多，而背景星系的红外波长通常较亮。"用这两种仪器观测星系团，可以让我们看到距离范围更广的星系，这比我们单独使用可见光或红外线仪器所能看到的距离都要广，"JPL的杰森-罗兹（JasonRhodes）说，他是NASA欧几里德暗能量科学团队的首席研究员。"而且，Euclid拍摄这类深度、广度和高分辨率图像的速度比其他望远镜快数百倍。欧几里得的大视野捕捉到了NGC6744星系的全貌，并向天文学家展示了恒星形成的关键区域。形成恒星是星系生长和演化的主要方式，因此这些研究对于了解星系为什么会呈现出这样的面貌至关重要。图片来源：ESA/Euclid/EuclidConsortium/NASA,图像处理：J.-C.Cuillandre(CEAParis-Saclay),G.Anselmi;CCBY-SA3.0IGOorESAStandardLicense虽然暗物质和暗能量是欧几里德的核心。这项任务还有其他多种天文应用。例如，欧几里德的大面积天空图可以用来发现暗淡的天体，观测宇宙天体的变化，如恒星亮度的变化。欧几里得的新科学成果包括探测到自由浮游行星（不围绕恒星运行的行星），这些行星由于微弱而难以发现。此外，数据还揭示了新发现的褐矮星。这些天体被认为是像恒星一样形成的，但还没有大到足以在其内核中开始核聚变，它们凸显了恒星和行星之间的差异。现在发表的数据、图像和科学论文标志着欧几里得号科学成果的开端，它们展示了该任务主要目标之外的令人惊叹的科学多样性，塞弗特说，"我们已经从欧几里得号的广阔视野中看到了研究单个行星、银河系特征和大宇宙结构的成果。我们已经从欧几里德的广阔视野中看到了研究单个行星、银河系特征以及大尺度宇宙结构的成果。要跟上所有的发展，既令人激动，又有点不知所措。"美国国家航空航天局支持的三个科学小组为欧几里德任务做出了贡献。除了为Euclid的近红外分光计和光度计（NISP）仪器设计和制造传感器芯片电子设备外，JPL还领导了NISP探测器的采购和交付工作。这些探测器和传感器芯片电子设备在马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的NASA探测器特性实验室进行了测试。位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院欧几里得IPAC（ENSCI）NASA科学中心将对科学数据进行存档，并为美国的科学调查提供支持。JPL是加州理工学院的一个分部。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432546.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432546.htm