搜寻高红移类星体

2015年,以中国天文学家为主的国际研究团队宣布发现了目前已知的宇宙早期发光本领最强、中心黑洞质量最大的类星体。这颗类星体SDSS J0100+2802如同一座最明亮的灯塔照亮了人类探索神秘的早期宇宙的道路,它的发现刷新了人类使用2米级望远镜发现高红移类星体的纪录,更对宇宙早期黑洞的成长理论提出了新的挑战。文章将着重介绍:(1)类星体的发现;(2)类星体的本质以及描述其物理性质的参数;(3)研究类星体的重大科学意义;(4)类星体尤其是高红移类星体的搜寻方法;(5)最亮的高红移类星体的发现历程;(6)对今后高红移类星体研究的展望。     

奇异吸积态的微类星体——M81 ULS1

微类星体拥有与类星体相似的相对论喷流现象,如果喷流的物质为重子,则在光谱中表现为红移和蓝移的发射线。经典的理论和以往的观测表明,对于辐射出超软X射线的天体,相对论喷流是无法产生的。文章作者在M81旋涡星系超软极亮X射线源(M81 ULS1)的光谱中,发现了蓝移的宽Hα发射线,其速度约为0.17倍的光速,这是相对论喷流的有力证据,也证认了M81 ULS1是一个微类星体。然而,它的相对论喷流不可能起源于白矮星,这与M81 ULS1的超软X射线光谱相矛盾。作者还发现超软极亮X射线源中的相对论喷流,可以被最新的处于超爱丁顿吸积的黑洞模型所解释。     

星系团打破距离记录

天文学家发现了一个距地球约1 3万2千亿光年的星系团.这是迄今为止所观察到的最遥远的星系团.由这个叫做Abell1 835IR1 91 6的星系团发出的光线,提供了有关宇宙在只有现今年龄的3%时的信息.这种光线是在大爆炸后约4 .7亿年时发出的,因而能够告诉我们更多的关于早期宇宙的“黑暗     

空间硬X射线调制望远镜

用宇宙作为物理实验室,探索在地球上无法企及的条件下,例如极早期宇宙或黑洞视界附近强引力场中的物理规律,已成为新世纪物理学和天文学共同的前沿课题;空间天文观测是其中一个最重要的研究途径.自主研制和发放空间硬X射线调制望远镜(HXMT),实现中国空间天文卫星零的突破,是中国<"十一·五"空间科学发展规划>的目标之一.HXMT将实现宽波段X射线(1-250 keV)巡天,其中在硬X射线波段具有世界最高灵敏度和空间分辨率,发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体,探测宇宙硬X射线背景辐射;HXMT还将通过对黑洞和其他高能天体宽波段X射线时变和能谱的观测,研究致密天体极端物理条件下的动力学和辐射过程.基于成像技术创新提出HXMT项目迄今已有15年,能不能抓住技术创新所提供的科学机遇仍然是一个严重的挑战.     

“消化不良”的黑洞

 天龙座一个巨大黑洞捕获的恒星超出了自己的吞噬能力。2011 年3 月25 日美国宇航局的雨燕卫星发现了一束X 闪光。一个39亿光年外的黑洞撕碎了一颗路过的恒星,在被黑洞完全吞噬之前,摩擦和引力作用炙烤恒星残骸,发出灼热光线。
最近天文学家发表报告,X 射线数据和射电观测都表明,闪光源自黑洞边界射出的狭窄物质喷流。其他黑洞也有类似的喷流,但这是天文学家首次目睹产生的全过程。天龙座的这个黑洞位于该遥远星系的中心,与银河系中心的400 万个太阳质量黑洞大小相同。尽管我们银河系的这些黑洞目前都保持安静, 但该发现说明一颗运行无规则的恒星还是可能遭遇黑洞产生这种耀目的奇观。     

科苑快讯

探索宇宙大爆炸———美天文学家发现重要证据美国国家宇航局的一颗人造卫星日前发现了一个有关伽玛射线脉冲形成机制的重要线索 ,这可能是迄今为止天文学家们发现的最重要的证据之一 ,它有可能揭示宇宙大爆炸的秘密。美国国家宇航局的ReuvenRamaty高能太阳分光镜成像卫星 (RHESSI)本来是用于研究太阳耀斑的 ,然而 2 0 0 2年 12月 6日它在拍摄太阳耀斑照片时竟意外地在横跨太阳边缘的背景区域捕捉到了一个极强的伽玛射线脉冲 ,首次提示出伽玛射线脉冲的偏振现象。这一发现表明磁场有可能是伽玛射线爆发的背后因素。太阳耀斑是太阳大气中…     

宇宙的起源与未来——大爆炸宇宙论简介

 大爆炸宇宙论的产生,得益于天文学家们三个主要观测结果。第一个,也是最值得注意的一个观测结果是:1929年,埃德温·哈勃发现,宇宙的主要成分--与我们的银河系相类似的星系,象宇宙弹片一样在巨大爆炸后正彼此逃离开。如果宇宙正在膨胀,一个似乎是不可避免的结论是:它的过去必定是非常小的。这要求必须将某个瞬间作为宇宙诞生的时刻,即膨胀开始之时,哈勃的发现是真正重要的发现,尽管宇宙已非常古老了,但它不会无限早地存在着。可以想象,膨胀倒转回去,象电影倒过来放映一样,天文学家们据此推断,宇宙大约诞生于150亿年前发生的一次大爆炸。第二个观测结果是所谓“宇宙背景辐射”--大爆炸火球冷却以后余辉的存在,它支持了大爆炸理论。令人惊讶的是,在大爆炸事件发生150亿年之后,这种宇宙背景辐射仍充满空间的每个空隙。     

黑洞质量被严重低估

天文学家在窥视银河系附近的一个最大星系的“心脏”时发现,位于其中心的黑洞的质量是之前预测的两到三倍,这也使它成为迄今为止在附近的宇宙中发现的最大黑洞。天文学家在2009年6月8日于加利福尼亚州帕萨迪纳市召开的美国天文学学会半年会上报告了这一发现。它意味着研究人员一直严重低估了附近宇宙中的黑洞质量。     

霍金（Hawking．Stephen William，1942-）英国物理学家（Physicist,England）

霍金在剑桥大学获得博士学位，研究的是宇宙论中最深奥的问题。他将相对论和量子论结合在一起，提出了有关黑洞这一发生着引力坍缩现象的奇特天体的理论。他提出了两条有趣的、但仍有待于观测事实验证的看法（有关黑洞的一切看法都是如此）：第一，在宇宙大爆炸发生之际，各种质量的黑洞都是有可能生成的；因此，宇宙空间里目前仍可能存在着“微型黑洞”。第二，由量子力学可知，黑洞是可以“挥发”掉的：质量越小，“挥发”速度越高。伴随这一过程有伽玛射线产生，它可暴露出黑洞的身份。     

寻找一个自洽的常数

<正>在宇宙学发展的历程中,最伟大的发现是天文学家哈勃意识到了宇宙在膨胀。这一突破为我们了解宇宙年龄、微波背景辐射和宇宙大爆炸奠定了基础。哈勃是一位拥有天时地利人和机缘的天文学家。1923年,利用美国加州威尔森天文台2.5 m胡克望远镜,他在"旋涡星云"中观测到了造父变星,这类变星具有很好的周期-光度关系,可以用来测量距离。所得距离     

利用羊八井RPC‘地毯’测量哈勃常数和红外背景辐射的可能性

利用宇宙背景光子对河外高能γ射线的吸收,讨论了西藏羊八井RPC‘地毯’实验测量哈勃常数和宇宙红外背景辐射的可能性.指出羊八井RPC‘地毯’实验可以在1–3年内较精确地测量哈勃常数和红外背景辐射.     

新的宇宙曙光

哈勃太空望远镜拍摄的原始深场照片是天文学中最具标志性的图片之一。这张图片由数量惊人的遥远星系组成,星系镶嵌在黑色的背景之上,它是哈勃在1995年12月对大熊座的一小块区域进行了一系列观测之后得到的。受这张经典照片启发,天文学家们开始计划一项新任务来研究早期宇宙——这项任务可以看到更早的宇宙,观测到宇宙大爆炸之后3亿年就已经存在的最早的星系。但要做到这一点,需要一个有史以来最大的望远镜,一个比哈勃2.4 m的镜子大得多的望远镜。答案是:下一代太空望远镜(Next Generation Space Telescope,NGST),这是一个巨大的太空望远镜,拥有6.5 m的拼接式主镜,它有望实现一系列新的发现。     

新的宇宙曙光

哈勃太空望远镜拍摄的原始深场照片是天文学中最具标志性的图片之一。这张图片由数量惊人的遥远星系组成,星系镶嵌在黑色的背景之上,它是哈勃在1995年12月对大熊座的一小块区域进行了一系列观测之后得到的。受这张经典照片启发,天文学家们开始计划一项新任务来研究早期宇宙——这项任务可以看到更早的宇宙,观测到宇宙大爆炸之后3亿年就已经存在的最早的星系。但要做到这一点,需要一个有史以来最大的望远镜,一个比哈勃2.4 m的镜子大得多的望远镜。答案是:下一代太空望远镜(Next Generation Space Telescope,NGST),这是一个巨大的太空望远镜,拥有6.5 m的拼接式主镜,它有望实现一系列新的发现。     

高能天体物理学的几项重要新成果

高能天体物理以观测天体的X射线和伽马射线辐射为主要研究手段,由于天体高能物理过程的辐射多集中在X射线和伽马射线能段,同时X射线和伽马射线具有大大高于可见光的穿透能力,它们携带的是天体中心最活跃区域     

黑洞体量竟有上限

正星系中心的超大质量黑洞是宇宙间最重的天体,银河系中心黑洞的质量堪比400万个太阳,天文学家还曾发现体重为数十亿个太阳的黑洞。可是这些大质量黑洞究竟能增大到什么程度呢?一位天体物理学家说,质量上限是太阳的500亿倍。黑洞通过围绕其旋转的气体和尘埃组成的吸积盘吸取物质,不断长大。吸积盘的摩擦导致物质向黑洞内部移动,直至被黑洞引力撕碎后吞噬。这一过程使气体温度极高,以致达到发光的程度,这     

科苑快讯

光速有可能随宇宙演化而有微小改变精细结构常数α =2πｅ2ｈｃ=1137一直被认为是自然界恒定的常数。但以澳大利亚新南威尔士大学的物理学家韦布 (ＪｏｈｎＫ .Ｗｅｂｂ)为首的小组在研究了若干古老类星体的光谱后得出结论认为 :在宇宙 15 0亿年的演变过程中 ,α可能发生过细微的变化 ,这种变化最可能起因于构成α的 3个物理常数 :电子的电荷ｅ、普朗克常数ｈ和光速ｃ中ｃ的微小改变。韦布小组利用夏威夷岛上 10米口径的ＫｅｃｋΙ光学望远镜研究了 2 8个遥远的古老类星体的光谱 ,这些光谱显示有位于类星体与观测者之间不同距离的星系际气云…     

给正在进食的黑洞称重

 去年, 天文学家在一个非常遥远的星系中心观测到一颗恒星被一个巨大黑洞撕碎时发出的遇难光焰。光焰因发现它的“雨燕”(Swift)卫星而被命名为雨燕J1644+57, 雨燕卫星给出了其位于天龙座的天体坐标。现在, 正像研究者在《科学》网站上报道的那样, 死去恒星的光焰仍然盘旋在黑洞周围, 并放射出X 射线, 从而暴露了凶手的质量。     

发现暗物质存在的直接证据

美国天文学家宣布观测到暗物质．人们相信暗物质这种神秘的物质在宇宙中的总量约占宇宙总量的1／4，是“明物质”（普通物质）的5倍，在遥远的30亿光年之外有两个巨大的星系正在发生碰撞，美国NASA的钱德勒X射线望远镜和哈勃望远镜、欧洲南方天文台的超大望远镜和麦哲伦望远镜都在观察着这个壮丽的宇宙奇观，碰撞的能量非常巨大，以致使暗物质和明物质发生分离，这给了我们一个非常好的研究暗物质的机会，虽然科学家们至今仍在研究神秘的暗物质究竟以什么形态存在，但有确凿的证据显示这个宇宙中的物质大部分是暗物质。（相关论文将于近日在《天体物理杂志》发表）     

封面故事

正封面故事这是由中国科学院国家天文台刘继峰和张昊彤科研团队利用郭守敬望远镜(LAMOST)发现的一颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞LB-1。相应研究见:Liu et al. Nature,2019,575:618-621。迄今为止,天文学家发现的二十多颗恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别,质量均为3到20倍太阳质量。LB-1从未在任何X射线观     

2006年诺贝尔物理学奖——宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性

相传约137亿年前我们的宇宙起源于“盘古开天地式的大爆炸”，能量密度和温度均超高无比，却绝无什么特殊的“爆炸”中心，在足够大的尺度上均匀且各向同性，一直持续膨胀至今．刚开始的时候，随着宇宙温度的迅速降低，若干基本粒子物质相继浮现，宇宙早期的核合成过程制备形成了宇宙时空中第一代恒星形成之前的大致原初元素丰度分布．宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场应当有量子涨落；耦合演化到后来呈现的物质场中，这些微弱而此起彼伏的涨落逐渐被引力在各种不同层次上放大，从而最终形成宇宙时空中不同尺度的物质结构系统（包括超星系团、星系团、星系、球状星团、恒星、行星等）．伴随着宇宙膨胀，有一个温度不断下降的热电磁辐射场被“捂”在物质场中；大约在389000年以后，这个热电磁辐射场基本不再与物质相互耦合作用，但它依然带有早期物质场中各处涨落的信息烙印．基于Einstein创立发展的广义相对论（1915年），Einstein（1917年）、Friedmann（1922年）、Lemaitre（1927年）、de Sitter（1932年）开辟了近代理论宇宙学的先河．Hubble（1929年）公布了遥远的星系退行速度正比于它们到我们的距离的划时代观测事实．基于宇宙元素丰度和核合成物理，Gamow，Alpher和Herman于1940—1950年大胆设想了宇宙“大爆炸”的物理框架图像．Penzias和Wilson（1964年）在贝尔试验室从事微波天线研究时意外地发现了2．7K宇宙微波背景辐射．经过多年的精心设计和准备，Mather和Smoot（1989—1994年）领导的“宇宙背景探索器”（COBE）空间试验精确地测量宇宙微波背景辐射的黑体谱和微弱的各向异性涨落；他们俩因此荣获2006年度的物理诺贝尔奖．90年来，科学家们众说纷纭，唇枪舌战，搜索证据，编造理论．随着地面、高空和空间综合试验及理论研究的持续迅速发展，精确宇宙学的时代已经到来．