中国科学家发现银河系晕里的巨大磁环

中国科学家发现银河系晕里的巨大磁环记者从中国科学院国家天文台获悉，近日，中国科学院国家天文台徐钧博士和韩金林研究员通过分析银河系内的脉冲星和银河系外的射电源法拉第旋转效应分布数据，揭示了银河系的晕中有一个巨大的磁环结构。这对宇宙线粒子的传播、星系气体的动力学和宇宙磁场演化等研究领域提供了至关重要的观测结果。该成果发表在国际科学期刊《天体物理学报》上。该研究结果对银河系整体磁场研究具有重要意义。（人民日报）

揭开黑洞的磁性之谜：黑洞周围的"MAD"吸积是如何形成的？

揭开黑洞的磁性之谜：黑洞周围的"MAD"吸积是如何形成的？黑洞X射线双星MAXIJ1820+070的示意图，黑洞周围形成了一个磁捕获盘。他们发现的关键是观测到来自黑洞喷流的射电辐射和来自吸积流外部区域的光学辐射分别滞后于来自吸积流内部区域热气体（即热吸积流）的硬X射线约8天和17天。这些发现发表在8月31日的《科学》杂志上。这项研究由武汉大学的尤蓓副教授、浙江大学的曹新武教授和中国科学院上海天文台的严震研究员领导。黑洞X射线双星MAXIJ1820+070的多波长光曲线（显示亮度随时间的变化）黑洞捕获气体的过程被称为"吸积"，落入黑洞的气体被称为吸积流。吸积流内部的粘性过程会有效释放引力势能，其中一部分能量会转化为多波长辐射。这种辐射可以被地面和太空望远镜观测到，让我们"看到"黑洞。然而，黑洞周围还有"看不见"的磁场。当黑洞吸积气体时，也会将磁场向内拖拽。以前的理论认为，随着吸积气体不断带来微弱的外部磁场，磁场会逐渐向吸积流的内部区域增强。吸积流向外的磁力增加，抵消了黑洞向内的引力。因此，在黑洞附近的吸积流内部区域，当磁场达到一定强度时，吸积物质就会被磁场困住，无法自由落入黑洞。这种现象被称为磁捕获盘。MAD理论多年前就已提出，并成功解释了一些与黑洞吸积有关的观测现象。然而，当时并没有直接的观测证据证明MAD的存在，MAD的形成和磁传输机制仍然是个谜。吸积流、磁场和喷流演化示意图除了几乎所有星系中心的超大质量黑洞之外，宇宙中还有更多恒星质量的黑洞。天文学家在银河系的许多双星系统中都探测到了恒星质量的黑洞。这些黑洞的质量通常是太阳的十倍左右。大多数时候，这些黑洞处于静止状态，发射极弱的电磁辐射。不过，它们偶尔也会进入爆发期，爆发期可以持续几个月甚至几年，产生明亮的X射线。因此，这类双星系统通常被称为黑洞X射线双星。在这项研究中，研究人员对黑洞X射线双星MAXIJ1820+070的爆发进行了多波长数据分析。他们观察到，硬X射线发射出现了一个峰值，8天后射电发射也出现了一个峰值。喷流的射电辐射与热吸积流的硬X射线之间如此长的延迟是前所未有的。这些观测结果表明，吸积盘外部区域的弱磁场被热气体带入内部区域，随着吸积率的降低，热吸积流的径向范围迅速扩大。热吸积流的径向范围越大，磁场的增幅就越大。这导致黑洞附近的磁场迅速增强，从而在硬X射线发射峰值出现大约8天后形成MAD。"我们的研究首次揭示了吸积流中的磁场传输过程和黑洞附近的MAD形成过程。这是磁捕获盘存在的直接观测证据，"该研究的第一作者和共同通讯作者YouBei副教授说。此外，研究小组还观测到来自吸积流外部区域的光学发射与来自热吸积流的硬X射线之间出现了前所未有的延迟（约17天）。通过对黑洞X射线双星爆发的数值模拟，研究人员发现当爆发接近尾声时，硬X射线的辐照会导致更多来自远外层区域的吸积物质由于不稳定性而向黑洞坠落。这导致吸积流外围区域出现光学耀斑，其峰值出现在来自热吸积流的硬X射线峰值之后约17天。该研究的共同通讯作者曹新武教授说："由于黑洞吸积物理学的普遍性，不同质量尺度黑洞的吸积过程遵循相同的物理规律，因此这项研究将推进对不同质量尺度吸积黑洞的大尺度磁场形成、喷流动力和加速机制等相关科学问题的理解。"该研究的共同通讯作者阎真教授指出，在不久的将来，有望在更多的吸积黑洞系统中观测到与MAXIJ1820+070类似的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381353.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381353.htm

科学家成功捕捉M87黑洞喷流周期性进动

科学家成功捕捉M87黑洞喷流周期性进动9月27日深夜，国际顶尖学术期刊《自然》在线发表了这一重磅发现。动画模拟中，M87黑洞自转的样子好像一只即将停下的陀螺，在深邃的宇宙中摇摆旋转。虽然这一切看起来与人们眼前的衣食住行无关，但或许未来当人类进行星际旅行时，会回想起这一刻。几个“反常”数据触发探索灵感在浩渺宇宙中，活动星系的中央有着超大质量黑洞。这一近百年前由爱因斯坦预言的神秘天体，终于在2019年被人类拍下了第一张剪影。质量和自旋，是黑洞的两大基本参数。目前，黑洞质量已经有了成熟的估算方法，可黑洞是否会自旋，却仍是一个谜。1963年，天文学家在理论上证明了黑洞自旋的存在。而2016年引力波的发现，则使“黑洞自旋”拥有了间接证据——两个黑洞在旋转合并时，会拖拽周围时空，引发“时空涟漪”的引力波。那么，如何能获得黑洞自旋的更为直接证明？2017年，当时在日本国立天文台/日本综合研究大学院大学攻读博士课程的崔玉竹在处理东亚甚长基线干涉（VLBI）观测网关于M87星系中央黑洞的喷流数据时，发现2017年M87的喷流结构与以往的结构指向不同。▲2013年至2020年期间每两年合并后的M87喷流结构（观测频段为43GHz）。对应的年份显示在左上角。白色箭头指示了每个子图中喷流轴线的指向（表征不同的喷流位置角）。（YuzhuCuietal.2023）黑洞周围物质在被黑洞吸入时，会发出极其明亮的光芒，看起来好像一个发亮的扁平圆盘，被称为吸积盘。物质被吸入黑洞后，它们所携带的巨大角动量最终以喷流的形式，被喷射出黑洞。这让黑洞、吸积盘、喷流看起来好像一个巨大的宇宙陀螺。“M87的黑洞喷流非常明亮，长达5000光年，过去大家一直以为它的喷射角度是不变的。”崔玉竹说，可有几个数据显示，喷流角度竟然与之前熟知的不同。“这到底是观测误差，还是意味着喷流在转动？”带着这个疑问，崔玉竹查询了从2000年至2022年国际VLBI观测网对于M87黑洞的170个观测数据，发现它的角度果然在不断变化。于是，来自全球10个国家的45个机构的70多位同行，与崔玉竹一起投入到了相关数据的整理、分析和模拟中。经过长达6年的努力，最终他们确定，M87喷流应该绕着一根“看不见的轴”旋转，周期大约为11年。M87中心黑洞应该处于自旋状态。云南大学中国西南天文研究所副研究员林伟康说，通过计算机的数据拟合，喷流方向的周期性变化，与黑洞自旋轴非常吻合，“这就直接证明了黑洞自旋的存在”。几十年VLBI观测带来厚积薄发在人类所认识的宇宙中，M87是个明星星系。它个头大，质量约为太阳的65亿倍；距离地球近，仅相距5500万光年，使得它成为天文学家观测的最佳对象之一。早在1918年，人们就发现了M87的喷流，成为宇宙中首个发现喷流的天体。此后，M87喷流就成为地球上各大射电望远镜的观测对象，尤其在全球射电望远镜联网组建VLBI观测网后，对M87的观测数据精度不断提高。而这次研究用到的数据，是VLBI观测网中时间跨度最大、数据数量最多的。▲东亚VLBI网络和意大利/俄罗斯射电望远镜组成的EATING观测网中参加了此论文的望远镜分布（YuzhuCuietal.2023、IntouchableLab@Openverse和之江实验室）“此次发现的关键数据，主要得益于东亚VLBI网的精度提升，而上海佘山的天马望远镜、新疆南山的26米射电望远镜，贡献了主要数据。”崔玉竹告诉记者，国内共有26位同行参与了这项研究。早在1986年，上海天文台就建成了佘山25米射电望远镜，并于1991年加入欧洲VLBI网的协联成员，1998年就参与到国际VLBI网的观测中。2017年，口径65米的天马望远镜建成并加入国际VLBI网。中国科学院上海天文台台长沈志强介绍，由于天马望远镜的高灵敏度，提升了整个网络的观测能力，“尤其使得东亚VLBI观测网的成像质量提升了约50%”。而新疆天文台南山望远镜则因其独特的地理位置，使东亚VLBI观测网的联网口径从3000千米扩展到5000千米。中国科学院新疆天文台研究员崔朗介绍，这台口径26米的射电望远镜于2017年加入东亚VLBI网，每年投入300小时参加相关观测。就在两周前，上海天文台日喀则40米射电望远镜开工建设，新疆天文台奇台110米射电望远镜也已在建设中。沈志强说，“未来，这些后起之秀的加入，将进一步提升观测能力，助力天文学家发现更多宇宙奥秘。”开启黑洞自旋深入研究新里程曾经，美国甚长基线阵（VLBA）对M87喷流的常年观测，帮助大家了解了很多M87的物理性质，以为对M87已经足够了解，已逐步取消观测时间，转向其他观测目标。而中国科学家的此次发现，使他们又开始恢复对M87喷流的长期监测计划。在模拟动画中，假设M87黑洞的自旋方向垂直于地面，它的吸积盘就如同与地面形成一定角度的陀螺螺体，而晃动的陀螺轴心则是一道长达5000光年的喷流。不过，与陀螺不同的是，吸积盘的运动中心就是其中心的黑洞。“这是一个非常漂亮而干净的结果，也是一个非常基础而重要的发现。”美国康奈尔大学教授、上海交通大学李政道研究所李政道访问讲席教授赖东提到，意大利、美国都曾发射卫星，专门探测天体的时空拖拽效应，但均未成功，“这次证明黑洞自旋的存在，将对这一效应的研究带来实质性推动”。如今，崔玉竹是之江实验室的一名博士后研究人员。她说，获得黑洞自旋的最为有力的证据后，还有一连串问题需要更深入的研究：M87黑洞自旋的速度是多少？黑洞自旋是否普遍存在？推动黑洞自旋的外力又来自何方？此外，自旋很可能是黑洞喷流产生的关键，那么这是否会给黑洞物质喷射的机制研究带来新视角？所有这些都等着她和众多同行一起寻找答案。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387127.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387127.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

科学家在银河系超大质量黑洞周围探测到热气泡

科学家在银河系超大质量黑洞周围探测到热气泡天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）发现了围绕人马座A*黑洞运行的热点"，这是我们银河系中心的黑洞。这一发现有助于我们更好地了解我们的超大质量黑洞的神秘和动态环境。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1319549.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1319549.htm

两科学家放弃外籍 转为中科院院士

两科学家放弃外籍转为中科院院士物理化学家孙立成和生物物理化学家谢晓亮放弃外国国籍，由中科院外籍院士转为中科院院士。中国科学院学部官网6月2日发布的《关于孙立成、谢晓亮转为中国科学院院士的公告》显示，根据《中国科学院院士章程》和《中国科学院外籍院士转为中国科学院院士暂行办法》的相关规定，孙立成、谢晓亮由中国科学院外籍院士转为中国科学院院士。据最新版《中国科学院院士章程》第六条规定，中国科学院设立外籍院士称号。在国际上具有很高学术地位，对中国科学技术事业作出重要贡献的非中国公民，可被推荐并当选为外籍院士。该条第二款规定，外籍院士在成为中国公民后，经学部主席团研究、中国科学院党组同意，并报中共中央、国务院备案，可转为院士。1962年出生于黑龙江省东宁县的孙立成是一名物理化学家，人工光合作用领域专家。他在2017年当选瑞典皇家工程院院士，2019年当选中国科学院外籍院士，后在2023年放弃瑞典国籍，成恢复中国国籍，转为中国科学院院士。谢晓亮1962年出生于中国北京，是一名生物物理化学家。他在1999年成为哈佛大学化学及化学生物学系教授，后在2018年全职回到北京大学任教，担任北京大学李兆基讲席教授。2023年，他当选为中国第十四届全国政协常委，同年放弃美国国籍，恢复中国国籍，转为中国科学院院士。