美国麻省理工学院近日发布公报说，该校研究人员领衔的团队在距地球6亿光年范围内新发现了18起黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件，使附近宇宙

美国麻省理工学院近日发布公报说，该校研究人员领衔的团队在距地球6亿光年范围内新发现了18起黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件，使附近宇宙空间中已知的这类事件数量增加了一倍多。 相关论文发表在新一期美国《天体物理学杂志》上。 新华社报道，潮汐瓦解事件（Tidal disruption event）是宇宙中一种高能爆发现象，即恒星距离超大质量黑洞过近时，被黑洞产生的潮汐力吸入并撕裂的事件。当黑洞享用“恒星盛宴”时，会在电磁波谱多个波段释放巨大能量。此前，科学家主要通过在可见光和X射线波段寻找具有典型特征的爆发来探测潮汐瓦解事件，并已经在地球附近的宇宙中发现十几起这类事件。 这项新研究利用红外观测数据从星系中找到更多这类事件。研究人员对美国广域红外线巡天探测卫星所获的观测数据进行了分析，利用特定算法识别出来自约1000个星系的红外爆发信号，这些星系分布在距地球六亿光年范围内。随后，研究人员放大了上述每个星系的红外爆发信号，从中寻找符合潮汐瓦解事件特征的红外辐射模式，最终发现18个清晰的潮汐瓦解事件信号。 此外，研究人员将新发现的潮汐瓦解事件与此前观测结果结合起来估计，一个星系大约平均每五万年就会经历一次黑洞吞噬恒星的潮汐瓦解事件。 标签: #黑洞 频道: @GodlyNews1 投稿: @GodlyNewsBot

天文学家发现双黑洞系统“打嗝”的原因

天文学家发现双黑洞系统“打嗝”的原因 在距离地球 8 亿光年的一个星系中，有一个超大质量黑洞，在 2020 年 12 月之前，它一直保持着相对安静的状态。当时，天文学家在电磁波谱的 X 射线部分探测到了一个微弱的"光"爆发。这次爆发的间隔异常规律，每隔 8.5 天就会出现一次。研究这一案例的国际天文学家小组认为，这一奇特现象类似于某种宇宙"打嗝"。最新发表的一项研究解释说，这些周期性的"打嗝"现象很可能是由两个黑洞相互绕行造成的，其中较小的奇点与位于遥远星系中心的超大质量黑洞的吸积盘发生碰撞。麻省理工学院研究科学家、论文合著者Dheeraj"DJ"Pasham指出，国际空间站上的NICER（中子星内部成分探测器）X射线望远镜在研究这些宇宙"小嗝"的发生过程中发挥了至关重要的作用。帕沙姆利用分配给他的时间将望远镜对准了发射 X 射线暴的星系。在收集了四个月的数据后，研究人员观察到高能辐射的下降周期为 8.5 天。帕沙姆说："这几乎就像一颗恒星的亮度在一颗行星穿过它的前方时会变暗一样，但在这种情况下，整个星系的亮度都受到了影响。"受捷克物理学家发表的关于超大质量黑洞有一个较小的轨道伴星的理论启发，帕沙姆利用自己通过NICER天文台收集的数据进行了模拟。数据支持了这一理论，但2020年12月突然出现的X射线暴之谜仍未解开。研究人员现在认为，这些光爆是由"潮汐破坏事件"（TDE）引起的。"潮汐破坏事件"是一场宇宙大灾难，涉及一颗恒星被黑洞的引力拉扯，然后被撕成碎片。TDE提供了足够的物质来丰富超大质量黑洞周围微弱的吸积盘，而吸积盘又受到穿过吸积盘的较小黑洞的干扰。帕沙姆现在认为，这些不寻常的双黑洞系统可能是宇宙中相对常见的现象。 ... PC版： 手机版：

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中

麻省理工学院研究团队发现宇宙中最古老的恒星 它隐藏在光晕中 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 麻省理工学院的天文学家发现了三颗宇宙中最古老的恒星，它们就生活在我们的银河系附近。这些恒星位于银河系的"光环"中光环是包裹着主星系盘的恒星云，它们似乎形成于 120 亿年至 130 亿年前，当时第一批星系正在形成。图片来源：Serge Brunier；NASA研究人员将这些恒星命名为"SASS"，意为"小增生恒星系统恒星"，因为他们相信每颗恒星都曾经属于自己的原始小星系，后来被更大但仍在成长的银河系吸收。如今，这三颗恒星是各自星系仅存的部分。它们环绕着银河系的外围，研究小组怀疑那里可能还有更多这样的古老恒星幸存者。麻省理工学院物理学教授安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）说："根据我们对星系形成的了解，这些最古老的恒星肯定应该存在。它们是我们宇宙家谱的一部分。我们现在有了找到它们的新方法"。在发现类似的 SASS 恒星后，研究人员希望将它们作为超微弱矮星系的类似物，超微弱矮星系被认为是宇宙中现存的一些最早的星系。这些星系被认为是宇宙中幸存下来的最早的星系。这些星系至今仍然完好无损，但由于距离太远、太暗，天文学家无法对它们进行深入研究。SASS恒星可能曾经属于类似的原始矮星系，但它们位于银河系中，因此距离银河系更近，它们可能是了解超暗矮星系演化的一把钥匙。研究人员拿着一个装满了多年来收集的恒星数据的活页夹，其中包括恒星亮度随时间变化的数据。从左至右阿南达-桑托斯（Ananda Santos）、凯西-费恩伯格（Casey Fienberg）和安娜-弗雷贝尔（Anna Frebel）。图片来源：研究人员提供弗雷贝尔说："现在我们可以在银河系中寻找更多更亮的类似物，研究它们的化学演变，而不必追逐这些极其暗淡的恒星。"她和同事们于5月14日在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上发表了他们的研究成果。这项研究的共同作者包括约旦扎尔卡大学的穆罕默德-马尔迪尼（Mohammad Mardini）、23 岁的希拉里-安达莱斯（Hillary Andales）以及麻省理工学院的在读本科生阿南达-桑托斯（Ananda Santos）和凯西-菲恩伯格（Casey Fienberg）。该团队的发现源于一个课堂理念。在2022年秋季学期，弗雷贝尔开设了一门新课程8.S30（观测恒星考古学），让学生学习分析古代恒星的技术，然后将这些工具应用于以前从未研究过的恒星，以确定它们的起源。安达莱斯说："虽然我们的大多数课程都是从基础教起，但这门课却让我们立即站在了天体物理学研究的前沿。"学生们根据弗雷贝尔多年来从拉斯坎帕纳斯天文台的 6.5 米麦哲伦-克莱望远镜收集的恒星数据进行研究。她把这些数据的硬拷贝放在她办公室的一个大活页夹里，学生们用这些数据来寻找感兴趣的恒星。特别是，他们正在寻找大爆炸后不久形成的古老恒星，大爆炸发生在 138 亿年前。当时，宇宙主要由氢和氦组成，其他化学元素（如锶和钡）的丰度非常低。因此，学生们在弗雷贝尔的活页夹中寻找具有光谱或星光测量值的恒星，这些光谱或星光测量值显示锶和钡的丰度很低。他们的搜索范围缩小到了麦哲伦望远镜最初在 2013 年至 2014 年间观测到的三颗恒星。天文学家从未对这些恒星进行过后续研究，以解读它们的光谱并推断它们的起源。因此，它们是弗雷贝尔班学生的理想候选对象。学生们学习了如何描述恒星的特征，以便为分析这三颗恒星的光谱做好准备。他们能够利用各种恒星模型确定每一颗恒星的化学成分。恒星光谱中与特定波长的光相对应的特定特征的强度与特定元素的丰度相对应。在完成分析后，学生们自信地得出结论：与他们的参照恒星我们的太阳相比，这三颗恒星的锶、钡和其他元素（如铁）的丰度确实很低。事实上，与今天的太阳相比，其中一颗恒星所含的铁与氦的比例还不到十万分之一。桑托斯回忆说："我们花了很多时间盯着电脑，进行大量的调试，疯狂地互相发短信和电子邮件，才弄明白这个问题。"这是一个很大的学习曲线，也是一次特殊的经历。"这些恒星的低化学丰度确实暗示它们最初形成于 120 亿到 130 亿年前。事实上，它们的低化学特征与天文学家之前测量到的一些古老的超微弱矮星系相似。研究小组的恒星是否起源于类似的星系？它们又是如何来到银河系的呢？凭直觉，科学家们查看了这些恒星的轨道模式以及它们在天空中的移动方式。这三颗恒星位于银河光环的不同位置，估计距离地球约 3 万光年。(作为参考，银河系的圆盘横跨 10 万光年）。研究小组利用盖亚天体测量卫星的观测数据追溯了每颗恒星围绕银河中心的运动轨迹，他们注意到了一个奇怪的现象：相对于主圆盘中大多数像赛车场上的赛车一样运动的恒星，这三颗恒星似乎都走错了方向。在天文学中，这种现象被称为"逆行"，是天体曾经"吸积"或从别处吸入的提示。弗雷贝尔说："只有把明星扔到错误的地方，才能让他们与其他明星走错方向。"这三颗恒星的运行方式与银河系盘的其他部分甚至光环都完全不同，再加上它们的化学丰度很低，这有力地证明了这些恒星确实很古老，曾经属于更古老、更小的矮星系，它们以随机的角度坠入银河系，并在数十亿年后继续其顽强的运行轨迹。弗莱贝好奇地想知道，天文学家以前分析过的光环中的其他古老恒星是否也有逆行现象，于是他翻阅了科学文献，发现还有 65 颗同样具有低锶和低钡丰度的恒星似乎也在逆行。研究小组正在继续寻找其他古老的 SASS 恒星，他们现在有了一个相对简单的方法：首先，寻找化学丰度低的恒星，然后追踪它们的轨道模式，寻找逆行运动的迹象。在银河系中的 4000 多亿颗恒星中，他们预计这种方法将发现一小部分宇宙中最古老的恒星。弗莱贝计划在今年秋天重开这门课，回顾第一门课程和三位将成果发表的学生，他充满了敬佩和感激之情。"能与三位女大学生共事真是太棒了。这对我来说还是第一次，"她说。"这确实是麻省理工学院工作方式的一个范例。我们就是这样做的。无论谁说'我想参加'，他们都能做到，而且会有好事发生"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

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》（TheAstrophysical Journal）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B2 0402+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（Roger Romani）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，B2 0402+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B2 0402+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B2 0402+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Tirth Surti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 B2 0402+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： 手机版：

天文学家实时观测黑洞的苏醒

天文学家实时观测黑洞的苏醒 2019 年末，此前不显眼的室女座星系 SDSS1335+0728 突然变得明亮许多。天文学家随后利用太空和地面望远镜跟踪了其亮度变化。根据发表在《Astronomy & Astrophysics》期刊上的研究，天文学家认为我们正在实时目睹一个超大质量黑洞的苏醒。超新星爆发等天文现象会让星系变得明亮，但通常只会持续几十天，最多数百天，而 SDSS1335+0728 的变亮持续至今，已有四年多时间，还在越来越亮。该星系距离地球 3 亿光年，2019 年 12 月加州 Zwicky Transient Facility 天文台观测到了它突然变亮，后续观测发现其中红外波长亮度增加了一倍，紫外线亮度增加了四倍，X 射线范围亮度至少增加 10 倍。变亮原因被认为是“活跃星系核”的形成，即星系中心的巨大黑洞在消耗周围的物质。 via Solidot

麻省理工学院揭幕"质子之舞"： 开拓能源新时代

麻省理工学院揭幕"质子之舞"： 开拓能源新时代 麻省理工学院的化学家们首次详细描绘了这些质子耦合电子转移是如何在电极表面发生的。他们的研究成果可以帮助研究人员设计出更高效的燃料电池、电池或其他能源技术。麻省理工学院化学和化学工程教授、该研究的资深作者 Yogesh Surendranath 说："我们在这篇论文中取得的进展是研究和理解了这些电子和质子如何在表面部位耦合的性质，这与催化反应有关，而催化反应在能量转换装置或催化反应中非常重要。"在他们的研究成果中，研究人员能够准确追踪电极周围电解质溶液 pH 值的变化如何影响电极内质子运动和电子流动的速度。麻省理工学院研究生诺亚-刘易斯（Noah Lewis）是这篇论文的第一作者，论文最近发表在《自然-化学》上。麻省理工学院前博士后 Ryan Bisbey、麻省理工学院研究生 Karl Westendorff 和耶鲁大学研究科学家 Alexander Soudackov 也是这篇论文的作者。质子传递质子耦合电子转移是指一种分子（通常是水或酸）将质子转移到另一种分子或电极表面，从而刺激质子接受者也接受一个电子。这种反应已被广泛应用于能源领域。"这些质子耦合电子转移反应无处不在。它们通常是催化机制中的关键步骤，对于制氢或燃料电池催化等能量转换过程尤为重要，"Surendranath 说。在制氢电解槽中，这种方法用于从水中去除质子，并在质子上添加电子以形成氢气。在燃料电池中，当质子和电子从氢气中移出并加入氧气形成水时，就会产生电能。施加电势会导致质子从氢离子（右图）转移到电极表面。利用具有分子定义质子结合位点的电极，麻省理工学院的研究人员为这些界面质子耦合电子转移反应建立了一个通用模型。图片来源：研究人员提供质子耦合电子转移在许多其他类型的化学反应中都很常见，例如二氧化碳还原（通过添加电子和质子将二氧化碳转化为化学燃料）。当质子接受体是分子时，科学家们可以精确控制每个分子的结构，并观察电子和质子如何在分子间传递，因此他们已经对这些反应的发生过程有了很多了解。然而，当质子耦合电子转移发生在电极表面时，这一过程就更难研究了，因为电极表面通常非常异质，质子有可能与许多不同的位点结合。为了克服这一障碍，麻省理工学院的研究小组开发出一种设计电极表面的方法，使他们能够更精确地控制电极表面的组成。他们的电极由石墨烯薄片组成，表面附着有机含环化合物。每个有机分子的末端都有一个带负电荷的氧离子，它可以接受周围溶液中的质子，从而使电子从电路流入石墨表面。Surendranath 说："我们可以创造出一种电极，它不是由各种各样的位点组成，而是由单一类型的非常明确的位点组成的统一阵列，每个位点都能以相同的亲和力结合质子。由于我们拥有这些非常明确的位点，这让我们能够真正揭示这些过程的动力学"。利用这个系统，研究人员能够测量流向电极的电流，从而计算出平衡状态下质子向表面氧离子转移的速率质子向表面捐赠的速率和质子从表面转移回溶液的速率相等的状态。他们发现，周围溶液的 pH 值对这一速率有显著影响： 最高速率出现在 pH 值的两端酸性最强的 pH 值为 0，碱性最强的 pH 值为 14。为了解释这些结果，研究人员根据电极可能发生的两种反应建立了一个模型。在第一种反应中，强酸性溶液中高浓度的氢离子（H3O+）将质子传递给表面的氧离子，生成水。在第二种情况下，水将质子传递给表面氧离子，生成氢氧根离子（OH-），氢氧根离子在强碱性溶液中浓度较高。不过，pH 值为 0 时的速度比 pH 值为 14 时的速度快四倍，部分原因是氢离子释放质子的速度比水快。需要重新考虑的反应研究人员还惊奇地发现，这两个反应的速率并不是在中性 pH 值为 7（氢铵和氢氧根的浓度相等）时相等，而是在 pH 值为 10（氢氧根离子的浓度是氢铵的 100 万倍）时相等。该模型表明，这是因为涉及氢𬭩或水提供质子的前向反应比涉及水或氢氧化物去除质子的后向反应对总速率的贡献更大。研究人员说，关于这些反应如何在电极表面发生的现有模型假定，前向反应和后向反应对总速率的贡献相同，因此新发现表明，可能需要重新考虑这些模型。Surendranath说："这是默认的假设，即正向和逆向反应对反应速率的贡献相同。我们的发现确实令人大开眼界，因为这意味着人们用来分析从燃料电池催化到氢进化等一切问题的假设可能是我们需要重新审视的。"研究人员目前正在利用他们的实验装置研究向电极周围的电解质溶液中添加不同类型的离子会如何加快或减慢质子耦合电子流的速度。刘易斯说："通过我们的系统，我们知道我们的位点是恒定的，不会相互影响，因此我们可以读出溶液的变化对表面反应的影响。"编译自//scitechdaily ... PC版： 手机版：