美国国家地理写给大众的天文通识课（套装3册）

名称：美国国家地理写给大众的天文通识课（套装3册）描述：国家地理权威科普！美国国家地理出品，独创的内容编排、系统化的逻辑架构，一步步讲透有关宇宙未来演化及最终命运的现代天文学前沿理论！写给大众的天文通识课！从最初的发现历史开始讲起，包括天文学家在研究中的重要突破，以及该发现对于科学界、对于人类的意义，零基础建立起对140亿年的宇宙史以及3000年的人类探索史的完整认知链接：https://www.aliyundrive.com/s/mZiT2uRdvzv大小：218M标签：#电子书#美国国家地理写给大众的天文通识课_套装3册来自：雷锋频道：@shareAliyun群组：@aliyundriveShare投稿：@aliyun_share_bot

美国国家地理分级读物《Ladders》系列

名称：美国国家地理分级读物《Ladders》系列描述：适合中学生的分级课外读物，主题多样、角度新颖、轻薄易读，帮孩子通过广泛涉猎各种素材加速过阅读关，还能有效对接未来升学、考试。链接：https://pan.quark.cn/s/a0114c60224b大小：10.2GB标签：#英语#分级读物#美国国家地理分级读物#quark频道：@yunpanshare群组：@yunpangroup

爱因斯坦望远镜将从地下250米开启天文学新纪元

爱因斯坦望远镜将从地下250米开启天文学新纪元爱因斯坦望远镜建在地下约250米处。它将利用三条隧道（每条隧道长十公里）中的干涉仪测量早期宇宙中黑洞的碰撞。资料来源：NIKHEF宇宙如何制造黄金？2017年夏天，对于天文学家来说是极其激动人心的一天：8月17日，三个引力波探测器记录了一个新信号。全球数百台望远镜立即对准了疑似原点，果然在那里看到了一个发光的天体。这是第一次以光学和引力波两种方式探测到两颗中子星的碰撞。中子星是宇宙中非常特别的东西：它们是燃烧殆尽的恒星，不再发出任何可见辐射。它们的重量略大于太阳，但质量却挤压在直径不到20千米的球体中。它们碰撞的力量如此巨大，以至于原子核被撕裂，巨大的质量喷射而出，形成了金等重原子。亚琛工业大学的天体物理学家阿希姆-施塔尔（AchimStahl）教授苦笑着解释说："与中子星的质量相比，被创造出来的黄金并不多，只有几个月球质量。但研究人员非常肯定，宇宙中的大部分黄金都是在这种巨大的爆炸中产生的。因此，我们戴在手指上的金戒指已经经历了银河系的历史。"目前，弗劳恩霍夫激光技术研究所（FraunhoferILT）正在开发高稳定性掺钬光纤放大器的原型。这种新型激光技术还可用于其他应用领域，例如量子技术或医疗技术。资料来源：弗劳恩霍夫ILT，德国亚琛引力波探测器开启天文学新篇章借助引力波探测器，我们已经对中子星的碰撞有了更多的了解。按照银河系的标准，这些碰撞过程非常迅速。过去，如果我们非常幸运，我们可以记录到持续时间不到一秒的伽马射线暴。当黑洞碰撞时，目前的引力波探测器能够测量到的信号非常短。2015年测量到的第一个引力波信号仅有0.2秒多长。当超重物体在宇宙中相互绕行，然后发生碰撞时，就会产生这种波。2017年夏天探测到的信号长达100秒，因此立即可以看出这一定是新的东西。引力信号停止后不久，记录到了伽马射线暴；随后，在不同波长范围内观测到了爆炸的余辉，并探测到了金和铂等重元素的踪迹。该事件被确定为两颗中子星的碰撞。同时观测到引力波和电磁信号，开启了观测天文学的新篇章。天体物理学家斯塔尔解释说："事实上，光学信号对在天空中找到这颗恒星起了决定性作用。"爱因斯坦望远镜掺铥光纤放大器的实验室设置。资料来源：弗劳恩霍夫ILT，德国亚琛我们与宇宙的"耳朵"几个世纪以来，天文学仅限于观测可见辐射。随着对电磁波谱有了更好的了解，天文学家增加了许多新的观测方法，探测到了无线电波，并通过计算和模拟大大扩展了人类的知识。一百多年前，当爱因斯坦提出广义相对论时，他也提出了一个想法：可能存在与电磁波谱无关的波。与声波类似，它们应该会让远处的测试样本"晃动"一下。大的加速质量应该会在太空中发出这样的波。然而，在地球上，引力波引起的摆动非常微弱，其运动比原子直径还要小得多。尽管如此，现在测量引力波已经成为可能。这对天文学家来说是一个新时代。所谓的激光干涉仪就能做到这一点。它们由两端带有反射镜的两臂组成。激光束进入干涉仪，在中间的分光镜处被分束。激光束到达两臂的末端反射镜，然后返回分光镜。如果臂端反射镜的位置发生变化，相应激光束的传输时间就会发生微小的变化。将受影响的反射镜发出的激光束与反射镜未移动的另一干涉仪臂发出的激光束进行比较，就能测出两者的时间差。目前引力波探测器的这种测量精度总是令人吃惊，即使是物理学家也不例外，斯塔尔教授解释说："我们的测量精度不到质子直径的千分之二。质子是原子核的组成部分。具有讽刺意味的是，我们需要已知最小粒子的精确度，才能探测到宇宙中最大的事件--黑洞的合并。"早在20世纪60年代，人们就开始尝试测量引力波。然而，只有目前的第二代激光测量设备才能达到这种极高的精度，目前已经探测到大约100次黑洞或中子星的碰撞。爱因斯坦望远镜施塔尔教授是德国爱因斯坦望远镜团体的成员，目前正在研究下一代引力波探测器。第三代测量设备的灵敏度比目前使用的设备高十倍。计划中的引力波观测站以广义相对论创始人的名字命名为"爱因斯坦望远镜"。"我们希望用它来观测宇宙中比目前可能观测到的引力波大一千倍的区域。"天体物理学家解释说："这样，我们就能发现更多目前的仪器还不够灵敏的引力波源。这也适用于以较低频率发射引力波的较重物体。"爱因斯坦望远镜将由三个嵌套探测器组成。每个探测器将有两个激光干涉仪，臂长10公里。为了尽可能屏蔽干扰，天文台将建在地下250米处。不过，科学家们已经考虑得更远了："爱因斯坦望远镜将与从射电到伽马射线的电磁波谱中的新一代创新天文台一起工作。我们称之为多信使天文学，"Stahl教授描述道。"除了探测引力波的'耳朵'，我们还将有探测非常不同信号的'眼睛'。这些信号将共同提供前所未见的宇宙事件的实时传输"。今后，引力波探测器将持续运行，并在信号出现时及时"倾听"。如果有几个这样的探测器捕捉到信号，就可以计算出它的起源区域，并将其他光学望远镜与之对准。与2017年夏天的中子星碰撞一样，届时就可以进行多次系统测量。科学家们希望从中获得许多新的见解，例如关于早期宇宙或关于所有比铁重的元素在碰撞中形成的见解。欧洲和世界各地的探测器这种复杂的测量需要全球合作。因此，美国也在开发第三代探测器的概念设计："宇宙探测器"将与爱因斯坦望远镜组成全球探测器网络。2021年，欧洲人将爱因斯坦望远镜列入了欧洲研究基础设施战略论坛（ESFRI）的路线图。欧洲研究基础设施战略论坛成立于2002年，目的是使各国政府、科学界和欧盟委员会能够共同制定和支持欧洲研究基础设施的概念。随着爱因斯坦望远镜被纳入ESFRI路线图，它已进入筹备阶段。预算估计为18亿欧元。预计每年的运行费用约为4000万欧元。计划于2026年开始建造，2035年开始观测。目前正在进行选址研究。预计将在2024年做出决定。目前正在调查两个可能的地点：一个在撒丁岛，另一个在德国、比利时和荷兰三国交界处的EuregioMeuse-Rhine地区。在评估选址时，研究合作伙伴不仅要考虑建造的可行性，还要预测当地环境对探测器灵敏度和运行的影响程度。该项目将为相关地区带来诸多益处：18亿美元中的很大一部分将用于施工措施。仅举两个例子，就需要三倍于十公里的隧道和十二倍于十公里的真空管道。许多公司已经参与了该项目。一个庞大的团队已经在不同的地点投入实际测量设备的工作。除亚琛工业大学外，还包括位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）。该研究所目前正在开发新的激光器，如果没有这些激光器，就不可能进行新的测量。来自弗劳恩霍夫激光技术研究所的项目经理帕特里克-贝尔（PatrickBaer）证实说："我们在这里开发的可能用于爱因斯坦望远镜的激光器设计独特，专门用于测量引力波。"作为爱因斯坦望远镜研究小组的负责人，他代表着弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）和生产技术研究所（IPT）以及亚琛工业大学激光技术系和光学系统技术系的研究小组。"不过，在简化版中，为这一应用领域开发的激光技术也可用于其他应用领域，例如量子技术。但所获得的知识也有助于医疗技术领域的激光开发：例如，波长为2µm的激光适用于粉碎肾结石和膀胱结石"。归根结底，这就是弗劳恩霍夫国际激光技术研...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434919.htm

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜

天文学家揭开宇宙最重黑洞双星之谜两个超大质量黑洞的合并是一个早已被预测到的现象，尽管从未被直接观测到过。天文学家提出的一个理论是，这些系统的质量如此之大，以至于它们耗尽了宿主星系中驱动合并所需的恒星物质。利用双子座北望远镜的档案数据，一个天文学家小组发现了一个双黑洞，为这一观点提供了有力的证据。据研究小组估计，这个双黑洞的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今为止测量到的最重的双黑洞。这次测量不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量黑洞双星的质量在阻止超大质量黑洞合并方面起着关键作用。资料来源：NOIRLab/NSF/AURA/J.daSilva/M.Zamani几乎每个大质量星系的中心都有一个超大质量黑洞。当两个星系合并时，它们的黑洞会形成一对双星，这意味着它们处于相互束缚的轨道上。据推测，这些双星最终会合并，但这一现象从未被观测到过[1]。几十年来，天文学家们一直在讨论这样的事件是否可能发生。在最近发表于《天体物理学报》（TheAstrophysicalJournal）的一篇论文中，一个天文学家小组提出了对这一问题的新见解。一个天文学家小组利用由美国国家科学基金会NOIRLab负责运行的双子座北望远镜（国际双子座天文台的一半）提供的档案数据，测量出了迄今发现的最重的一对超大质量黑洞。两个超大质量黑洞的合并是一种早已被预测到的现象，但从未被观测到过。这对超大质量黑洞提供了一些线索，说明为什么宇宙中发生这种事件的可能性如此之小。双子座北区前所未有的洞察力研究小组利用夏威夷双子座北望远镜（由美国国家科学基金会资助的NOIRLab运行的国际双子座天文台的二分之一）的数据，分析了位于椭圆星系B20402+379内的一个超大质量黑洞双星。这是迄今为止唯一一个被分辨得足够详细，可以分别看到两个天体的超大质量黑洞双星，[2]而且它还保持着迄今为止直接测量到的最小间隔记录--仅仅24光年[3]。虽然如此接近的分离预示着强大的合并，但进一步的研究发现，这对天体已经在这个距离上停滞了30多亿年，这不禁让人产生疑问：是什么阻碍了合并？双黑洞合并的挑战为了更好地了解这个系统的动态及其停止的合并，研究小组研究了双子座北区的双子座多目标摄谱仪（GMOS）的档案数据，这些数据使他们能够确定黑洞附近恒星的速度。"GMOS出色的灵敏度使我们能够测绘出恒星在靠近星系中心时的速度，"论文共同作者、斯坦福大学物理学教授罗杰-罗曼尼（RogerRomani）说。"有了这些，我们就能推断出居住在那里的黑洞的总质量。"据研究小组估计，这对双星的质量是太阳质量的280亿倍，是迄今测量到的最重的双黑洞。这一测量结果不仅为双星系统的形成及其宿主星系的历史提供了宝贵的背景资料，而且还支持了一个由来已久的理论，即超大质量双黑洞的质量在阻止潜在合并中起着关键作用[4]。"为国际双子座天文台提供服务的数据档案蕴藏着一座尚未开发的科学发现金矿，"国家科学基金会国际双子座天文台项目主任马丁-斯蒂尔说，"对这个极端超大质量双黑洞的质量测量是一个令人敬畏的例子，说明了探索这一丰富档案的新研究可能产生的影响。"二进制系统的形成与未来了解这个双星是如何形成的，有助于预测它是否以及何时会合并--一些线索表明，这对双星是通过多个星系合并形成的。首先，B20402+379是一个"化石星系团"，这意味着它是整个星系团的恒星和气体合并成一个大质量星系的结果。此外，两个超大质量黑洞的存在，加上它们巨大的总质量，表明它们是由多个星系的多个较小黑洞合并而成的。星系合并后，超大质量黑洞不会正面相撞。相反，当它们进入一个有束缚的轨道时，就会开始互相弹射。它们每经过对方一次，能量就会从黑洞传递到周围的恒星。随着它们能量的流失，这对黑洞被越拖越近，直到相距仅有一光年时，引力辐射占据上风，它们才会合并。这一过程已经在成对恒星质量的黑洞中被直接观测到--有史以来的第一次记录是在2015年通过引力波的探测--但从未在超大质量的双星中观测到过。停滞不前的合并与未来联合的可能性通过对该星系巨大质量的新了解，研究小组得出结论，需要有数量特别多的恒星才能减缓双星轨道的速度，使它们如此接近。在这个过程中，黑洞似乎甩掉了它们附近几乎所有的物质，使得星系核心缺少恒星和气体。由于没有更多的物质来进一步减缓这对天体的轨道，它们的合并在最后阶段停滞了。罗曼尼说："通常情况下，黑洞对较轻的星系似乎有足够的恒星和质量来驱动两者迅速结合在一起。由于这对黑洞非常重，因此需要大量恒星和气体来完成这项工作。但是这对黑洞已经将中央星系中的这些物质清除干净，使它停滞不前，可供我们研究。"这对天体究竟会克服停滞状态，最终以数百万年的时间尺度合并，还是永远继续在轨道上徘徊，目前尚无定论。如果它们真的合并，产生的引力波将比恒星质量的黑洞合并产生的引力波强大一亿倍。这对天体有可能通过另一次星系合并来征服最后的距离，这将为星系注入更多的物质，或者有可能是第三个黑洞，从而使这对天体的轨道慢到足以合并。不过，鉴于B20402+379是一个化石星系团，另一个星系合并的可能性不大。"我们期待着对B20402+379的内核进行后续调查，我们将研究其中存在多少气体，"论文第一作者、斯坦福大学本科生TirthSurti说。"这应该能让我们更深入地了解超大质量黑洞最终能否合并，或者它们是否会作为双星搁浅。"说明虽然有证据表明超大质量黑洞之间的距离只有几光年，但似乎没有一个黑洞能够跨越这个最终距离。关于这种事件是否可能发生的问题被称为"最终-秒差距问题"，几十年来一直是天文学家们讨论的话题。以前曾对含有两个超大质量黑洞的星系进行过观测，但在这些情况下，它们相距数千光年--太远了，不可能像在B20402+379中发现的双星那样处于相互结合的轨道上。其他黑洞动力源的距离可能更小，不过这些都是通过间接观测推断出来的，因此最好归类为候选双星。这一理论最早是由贝格尔曼等人于1980年提出的，根据数十年来对星系中心的观测，这一理论一直被认为是存在的。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422216.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422216.htm

双星接触所形成的黑洞 天文学家记录撼动宇宙的宇宙碰撞

双星接触所形成的黑洞天文学家记录撼动宇宙的宇宙碰撞将他们的观察结果与双星演化的理论模型相比较，他们发现，在最适合的模型中，目前被喂养的恒星将成为一个黑洞，并将喂养其伴星。存活下来的恒星将在不久之后成为一个黑洞。这些黑洞将在短短几百万年内形成，但随后将相互环绕数十亿年，然后以如此大的力量相撞，产生引力波--时空结构中的涟漪--理论上可以用地球上的仪器探测到。该研究的主要作者、博士生马修-里卡德（UCL物理与天文学）说："由于引力波探测器Virgo和LIGO的存在，在过去几年里已经探测到了几十个黑洞合并。但是到目前为止，我们还没有观察到那些被预测会坍缩成这种大小的黑洞并在时间尺度上短于甚至大致与宇宙年龄相当的恒星。我们的最佳拟合模型表明这些恒星将在180亿年后合并为黑洞。在离我们的银河系如此之近的地方发现这种演化路径上的恒星，为我们提供了一个极好的机会，让我们更多地了解这些黑洞双星是如何形成的。"共同作者、波茨坦大学的博士生丹尼尔-鲍里说："这颗双星是迄今为止观察到的质量最大的接触双星。较小、较亮、较热的恒星，质量是太阳的32倍，目前正在向其较大的同伴失去质量，后者的质量是我们太阳的55倍。"天文学家今天看到的黑洞合并形成于数十亿年前，当时宇宙中的铁和其他较重元素含量较低。这些重元素的比例随着宇宙的老化而增加，这使得黑洞合并的可能性降低。这是因为重元素比例较高的恒星有更强的风，它们会更快地自我吹散。饱受研究的小麦哲伦云，距离地球约21万光年，由于自然界的一个怪癖，它的铁和其他重金属丰度约为我们银河系的七分之一。在这方面，它模仿了宇宙中遥远的过去的条件。但是与更古老、更遥远的星系不同，它足够接近，天文学家可以测量单个和双星的属性。在他们的研究中，研究人员利用美国宇航局哈勃太空望远镜（HST）和智利欧空局超大型望远镜上的多单元光谱探测器（MUSE）以及其他望远镜上的仪器在多个时段获得的数据，测量了来自双星的不同光带（光谱分析），其波长范围从紫外线到光学到近红外。利用这些数据，研究小组能够计算出恒星的径向速度--也就是说，它们向着或远离我们的运动--以及它们的质量、亮度、温度和轨道。然后他们将这些参数与最适合的进化模型相匹配。他们的光谱分析表明，较小的恒星的大部分外包层已经被其较大的同伴剥去了。他们还观察到这两颗恒星的半径都超过了它们的洛希瓣--也就是说，在一颗恒星周围，物质被引力束缚在该恒星上的区域--证实了较小恒星的一些物质正在溢出并转移到伴星上。在谈到这两颗恒星的未来演变时，里卡德解释说："较小的恒星将首先成为一个黑洞，在短短70万年内，要么通过一个被称为超新星的壮观的爆炸，要么它可能大到坍缩成一个黑洞而不向外爆炸。在第一个黑洞开始从它的同伴那里增殖质量，对它的同伴进行报复之前，它们将成为约300万年的不安的邻居"。进行建模工作的Pauli补充说："只过了20万年，用天文术语来说就是一瞬间，伴星也将坍缩成一个黑洞。这两颗大质量的恒星将继续围绕对方运行，在数十亿年的时间里每隔几天绕一圈。慢慢地，它们将通过发射引力波而失去这种轨道能量，直到它们每隔几秒钟就互相绕行一次，最终在180亿年后合并在一起，通过引力波释放出巨大的能量。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358307.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358307.htm