我国科研人员在天文大数据应用研究领域取得重要成果

我国科研人员在天文大数据应用研究领域取得重要成果从中国科学院上海天文台获悉，近日，上海天文台葛健研究员带领的国际团队通过人工智能的深度学习方法，对国际斯隆巡天三期释放的类星体光谱数据进行了微弱信号搜寻和数据分析，发现了极其稀少的107例宇宙早期星系内的冷气体云块成分的关键探针中性碳吸收体。研究团队分析发现，早在宇宙约30亿年的演化早期（目前宇宙的年龄已有约138亿年），这些携带了中性碳吸收体探针的早期星系已经过了快速物理和化学演化进入介于大麦哲伦矮星系和银河系之间的物理和化学演化状态。本次工作的研究方法与成果对探索星系如何形成和演化提供了新的研究方式，也充分显现了人工智能在天文海量数据中探寻微弱信号的广泛应用潜力和前景。相关研究成果于2024年5月15日发表在国际天文学顶级期刊《皇家天文学会月报》（MNRAS）上。（央视新闻）

从类星体到黑洞：光谱能量使既定理论受到质疑

从类星体到黑洞：光谱能量使既定理论受到质疑通过对类星体中超大质量黑洞产生的辐射进行研究，科学家们发现光谱能量分布不受类星体内在亮度的影响，这是对既有观点的挑战。他们的研究表明，标准的吸积盘理论可能无法完全解释观测到的现象，强调了吸积盘风可能发挥的作用。此外，他们的研究还揭示了类星体的平均极紫外光谱能量分布与经典吸积盘理论的预测有很大偏差。这一发现对经典模型提出了挑战，并为包含广泛吸积盘风的模型提供了有力支持。相关结果于2023年10月5日在线发表在《自然-天文学》上。图1：艺术家绘制的超大质量黑洞吸积气体并在吸积盘中发光的示意图。资料来源：NASA/JPL-Caltech类星体是一类极其明亮的河外星系天体，其中心的大质量超大质量黑洞不断吞噬着宿主星系核心区域的气体。巨大的引力势能被释放到气体形成的吸积盘上，转化为热能和电磁辐射，从而形成异常明亮的星系核。类星体也被称为"宇宙巨兽"，因为它们的本征光度特别高。根据标准的吸积盘理论，吸积盘会在光谱能量分布中产生众所周知的"蓝色大凸起"，其峰值预计会出现在极紫外区。中心黑洞的质量越大，吸积盘的预期温度就越低，极紫外光谱就越柔和。观测发现，亮度更高的类星体（超大质量黑洞质量更大）显示出相对较弱的发射线（由更柔和的极紫外光谱解释），这就是著名的鲍德温效应（BaldwinEffect），似乎与经典的吸积盘模型一致。图2：类星体的紫外光谱能量分布斜率（右轴，空心数据点）与固有亮度无关，无法解释鲍德温效应（左轴，实心数据点）。资料来源：中国科学技术大学挑战经典理论蔡振义副教授和王俊贤教授的研究直接关注大样本类星体的光学-紫外光谱能量分布。该研究利用了地面SDSS和空间GALEX的观测数据，控制了紫外探测的不完整性。他们发现类星体的平均紫外光谱能量分布并不取决于其内在亮度，这不仅表明内在亮度的差异无法解释鲍德温效应，而且对标准吸积盘理论的预测提出了挑战。同时，研究人员提出了鲍德温效应可能的新物理起源：亮度更高的类星体吸积盘温度波动更弱，因此无法发射更多的发射线云。图3：类星体的平均本征光学-紫外光谱能量分布（红色数据点），明显比标准吸积盘预测值（左图）柔和，但与盘风模型预测值（右图）一致。资料来源：中国科学技术大学提出新模型此外，研究还修正了星系间介质吸收的影响，发现类星体的平均极紫外光谱比之前所有的研究结果都要柔和。这一差异对标准吸积盘模型提出了重大挑战，但与吸积盘风模型的预测结果十分吻合，表明类星体中普遍存在盘风。这项研究的结果对于深入理解超大质量黑洞吸积物理学、黑洞质量增长、宇宙再电离、宽线区起源、极紫外尘埃消光等各个方面具有广泛的意义。未来，具有紫外线探测能力的卫星项目，如中国空间站望远镜（CSST），将大大增强我们对类星体和类似天体物理性质的了解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388701.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388701.htm

极速宇宙风：最新天文研究解释黑洞如何推动星系演化

极速宇宙风：最新天文研究解释黑洞如何推动星系演化类星体风（浅蓝色）从超大质量黑洞周围的吸积盘（橘红色）上发射出来的艺术家印象图。图片来源：NASA/CXC/M.Weiss,CatherineGrierandtheSDSScollaboration宇宙动力学：星系中的气体加速一个遥远星系中的气体云正被星系中心的超大质量黑洞发出的爆炸性辐射以每秒超过10000英里的速度越来越快地推向邻近的恒星。这一发现有助于阐明活动黑洞是如何通过刺激或扼杀新恒星的发展来不断塑造星系的。威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授凯瑟琳-格里尔（CatherineGrier）和应届毕业生罗伯特-惠特利（RobertWheatley）领导的研究小组利用多年来从类星体（一种特别明亮和湍流的黑洞，位于数十亿光年外的宝瓶座）收集的数据揭示了这种加速气体。他们在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上展示了他们的发现。科学家认为黑洞位于大多数星系的中心。类星体是一种超大质量黑洞，周围环绕着被黑洞巨大引力拉入的物质盘。类星体风（浅蓝色）从超大质量黑洞周围的吸积盘（橘红色）上发射出来的图像。右侧插图是来自类星体SBS1408+544的两个光谱，显示了吸收光的左移，揭示了类星体风推动气体加速的过程。资料来源：NASA/CXC/M.Weiss,CatherineGrierandtheSDSScollaboration类星体照明机制"圆盘中的物质一直在向黑洞坠落，这种拉扯的摩擦力会加热圆盘，使它变得非常非常热，非常非常亮，"格里尔说。"这些类星体真的很亮，由于从圆盘内部到远处的温度范围很大，它们的辐射几乎覆盖了所有的电磁波谱"。明亮的光线使类星体几乎和宇宙一样古老（多达130亿光年之远），其辐射范围之广使其对天文学家探测早期宇宙特别有用。类星体SBS1408+544的图像，十字准线中心的蓝点。图片来源：JordanRaddick和SDSS合作小组黑洞风的观测启示研究人员利用斯隆数字巡天计划（SloanDigitalSkySurvey）现在称为"黑洞映射器混响绘图项目"（BlackHoleMapperReverberationMappingProject）的一项计划收集到的八年多来对一颗名为SBS1408+544的类星体的观测数据进行了研究。他们通过发现类星体中消失的光--被气体吸收的光--来追踪由气态碳组成的风。但是，SBS1408+544的光影并没有在光谱中表示碳的正确位置被吸收，而是随着每一次对SBS1408+544的观察，光影都会偏离原点更远。惠特利说："这种变化告诉我们，气体正在快速移动，而且速度一直在加快。风在加速，因为它受到从吸积盘上喷出的辐射的推动。"包括格里尔在内的科学家曾表示，他们以前观测到过来自黑洞吸积盘的加速风，但这一说法尚未得到更多观测数据的支持。新的结果来自近十年来对SBS1408+544进行的约130次观测，这使得研究小组能够以极高的置信度确定速度的增加。黑洞风对银河系演化的影响天文学家对从类星体中挤出气体的风很感兴趣，因为这可能是超大质量黑洞影响其周围星系演化的一种方式。惠特利说："如果它们的能量足够大，风可能会一直吹到宿主星系，在那里它们可能会产生重大影响。"根据不同的情况，类星体的风可以提供压力，将气体挤压在一起，加速宿主星系中恒星的诞生。或者，它可能会冲走这些燃料，阻止潜在恒星的形成。"超大质量黑洞很大，但与它们所在的星系相比真的很小，"格里尔说，他的工作得到了美国国家科学基金会的支持。"但这并不意味着它们不能相互'对话'，这是一个黑洞与另一个黑洞对话的一种方式，我们在模拟这类黑洞的影响时必须考虑到这一点"。关于SBS1408+544的研究报告于6月11日发表在《天体物理学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435433.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435433.htm

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究表明，黑洞的质量接近太阳质量的十亿倍，而宿主星系的质量几乎是太阳质量的一百倍，这一比例与近代宇宙中发现的情况相似。斯巴鲁望远镜和JWST的强大组合为研究遥远的宇宙铺平了一条新的道路。遥远宇宙中存在如此巨大的黑洞，给天体物理学家带来了更多的问题，而不是答案。宇宙如此年轻，这些黑洞怎么可能长得如此巨大？更令人费解的是，对本地宇宙的观测表明，超大质量黑洞的质量与它们所在的更大的星系之间存在着明显的关系。星系和黑洞的大小完全不同，那么是黑洞先出现还是星系先出现呢？这是一个宇宙尺度上的"先有鸡还是先有蛋"的问题。JWSTNIRCam3.6μm拍摄的HSCJ2236+0032图像。放大图像、类星体图像以及减去类星体光线后的宿主星系图像（从左到右）。每幅图像中都标明了以光年为单位的图像比例。图片来源：Ding,Onoue,Silverman,etal.由卡夫利宇宙物理与数学研究所（KavliIPMU）项目研究员丁旭恒和约翰-西尔弗曼教授，以及北京大学卡夫利天文与天体物理研究所（PKU-KIAA）卡夫利天体物理学研究员小野上正夫萨领导的国际研究团队，已经开始利用2021年12月发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）来回答这个问题。研究宇宙早期宿主星系和黑洞之间的关系可以让科学家观察它们的形成过程，了解它们之间的关系。类星体很亮，而它们的宿主星系却很暗，这使得研究人员很难在类星体的强光下探测到星系的暗光，尤其是在很远的距离上。在JWST出现之前，哈勃太空望远镜能够探测到明亮类星体的宿主星系，当时宇宙的年龄还不到30亿年，但已经不再年轻了。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜将其主镜完全展开，形成在太空中时的构型。图片来源：NASA/ChrisGunnJWST在红外波段的超高灵敏度和超清晰图像终于让研究人员能够将这些研究推向类星体和星系最初形成的时间。就在JWST开始正常运行几个月后，研究小组观测到了两颗类星体，分别是HSCJ2236+0032和HSCJ2255+0251，红移分别为6.40和6.34，当时宇宙的年龄大约为8.6亿年。这两颗类星体是在夏威夷毛纳凯亚山顶的8.2米苏巴鲁望远镜的深度巡天计划中发现的。这两颗类星体的光度相对较低，是测量宿主星系特性的主要目标，宿主星系的成功探测代表了迄今为止在类星体中探测到星光的最早时间。卡弗利IPMU项目研究员丁旭恒、约翰-西尔弗曼（JohnSilverman）教授和卡弗利天文学和天体物理学研究所（PKU-KIAA）卡弗利天体物理学研究员MasafusaOnoue（左起）。图片来源：卡弗里国际天文物理研究所、卡弗里国际天文物理研究所、MasafusaOnoue这两颗类星体的图像是用JWST的NIRCam仪器以3.56和1.50微米的红外波长拍摄的，在仔细建模并减去来自吸积黑洞的眩光后，宿主星系变得清晰可见。在JWST的近红外光谱仪为J2236+0032拍摄的光谱中也可以看到宿主星系的恒星特征，这进一步支持了宿主星系的探测。对宿主星系光度的分析发现，这两个类星体宿主星系的质量很大，分别是太阳质量的1300亿倍和340亿倍。通过近红外光谱仪光谱对类星体附近湍流气体速度的测量表明，为类星体提供能量的黑洞质量也很大，分别是太阳质量的14亿倍和2亿倍。黑洞质量与宿主星系质量之比类似于近期星系的质量，这表明黑洞与其宿主星系之间的关系在宇宙大爆炸后8.6亿年就已经存在了。丁、西尔弗曼、奥努埃和他们的同事将利用计划中的第一周期JWST观测，用更大的样本继续这项研究，这将进一步制约黑洞及其宿主星系共同演化的模型。研究小组最近得知，他们已经获得了JWST在下一个周期的额外时间来研究黑洞及其宿主星系。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381743.htm

研究人员在类星体宿主星系中发现了恒星形成受抑制的证据

研究人员在类星体宿主星系中发现了恒星形成受抑制的证据类星体研究取得突破由北海道大学的德拉甘-萨拉克（DraganSalak）助理教授、筑波大学的桥本拓也（TakuyaHashimoto）助理教授和早稻田大学的井上明夫（AkioInoue）教授领导的研究小组首次发现了宇宙早期类星体宿主星系中的分子气体外流抑制恒星形成的证据。他们利用智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）进行的观测结果发表在《天体物理学报》上。从类星体J2054-0005喷出的分子气体的艺术印象。资料来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)分子气体在星系中的作用分子气体对恒星的形成至关重要。作为恒星形成的主要燃料，星系内无处不在的高浓度分子气体会导致大量恒星的形成。分子外流将这些气体喷射到星系际空间的速度快于恒星形成所消耗的速度，从而有效地抑制了类星体所在星系中恒星的形成。萨拉克解释说："理论研究表明，分子气体外流从早期就在星系的形成和演化过程中发挥着重要作用，因为它们可以调节恒星的形成。类星体是能量特别高的来源，因此我们预计它们可能会产生强大的外流"。一组正在观测夜空的ALMA12米天线。本研究使用12米天线进行观测。资料来源：ESO/Y.Beletsky发现分子气体外流研究人员观测到的类星体J2054-0005具有非常高的红移--它和地球之间的移动速度显然非常快。桥本说："J2054-0005是遥远宇宙中最亮的类星体之一，因此我们决定把这个天体作为研究强大外流的绝佳候选天体。研究人员利用ALMA观测了类星体的分子气体外流。作为世界上唯一具有探测早期宇宙中分子气体外流的灵敏度和频率覆盖范围的望远镜，ALMA是这项研究的关键。"谈到研究中使用的方法，Salak评论道："外流分子（OH）气体是通过吸收发现的。这意味着我们观测到的微波辐射并非直接来自OH分子；相反，我们观测到的辐射来自明亮的类星体--吸收意味着OH分子恰好吸收了类星体的部分辐射。因此，这就像是通过看到气体在光源前投下的'影子'来揭示气体的存在"。类星体流出的分子气体包括羟基（OH）（上图）。由于分子气体向观测者方向运动，吸收光谱中的羟基峰（底部，蓝色虚线）出现在较短的波长上（蓝色实线），这种现象被称为多普勒效应。资料来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO），修改自DraganSalak等人，《天体物理学杂志》。2024年2月1日对星系演化的影响这项研究的发现首次有力地证明了类星体宿主星系存在强大的分子气体外流，并对早期宇宙时代的星系演化产生影响。"分子气体是星系的重要组成部分，因为它是恒星形成的燃料，"Salak总结道。"我们的研究结果表明，类星体能够通过将分子气体喷射到星系际空间来抑制其宿主星系中恒星的形成。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421175.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421175.htm

中国天眼巡天成果上新 构建迄今世界上最大的中性氢星系样本

中国天眼巡天成果上新构建迄今世界上最大的中性氢星系样本据介绍，中国天眼中性氢巡天（英文缩写FASHI）仅用三年（2020年8月—2023年7月）时间就完成了约7600平方度的巡天观测，发现了41741个中性氢星系样本。样本数量和数据质量远超国内外其他中性氢巡天项目。预计未来五年，将探测到十多万个中性氢星系。氢是元素周期表中的第一个元素，是宇宙中丰度最高的元素，是星系的重要组成部分。中性氢（处于基态的原子氢）广泛存在于星系的不同演化阶段。中国天眼是探测暗弱中性氢星系的利器，与之前的中性氢巡天相比，中国天眼中性氢巡天具有更高的光谱和空间分辨率，具有更广阔的覆盖范围、更可靠更完备的数据质量。研究团队向星系宇宙学领域的研究人员分享了迄今为止世界上最大的中性氢星系样本、近邻星系的中性氢气体分布和大尺度结构观测数据。巡天数据对研究星系的低质量端的中性氢质量函数、限制暗物质性质、发现未知的暗弱星系、研究宇宙的大尺度结构与演化等课题具有重要的意义。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403817.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403817.htm