/ 銀河平面中前所未見的環(huán)狀結(jié)構(gòu)

射電天文學(xué)為我們窺探不可見宇宙打開了一扇窗口。

雖然我們的眼睛能感知可見光，但宇宙中很多天體釋放的輻射波長遠(yuǎn)超可見光，位于電磁波譜的射電波段。當(dāng)可見光被星際塵埃阻擋時，射電波卻能暢通無阻地穿透，看到傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡完全看不到的天體。此外，相較于其他波長，射電波更易穿透地球大氣層，由此地面射電天文臺就成了探索宇宙的卓越工具。

MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡。

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南非MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡便是其中典范——這套由64根天線組成的網(wǎng)絡(luò)，分布區(qū)域達(dá)8公里。在1.3GHz頻率下，它能捕獲到銀河平面中前所未見的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。令人驚訝的是，部分環(huán)狀結(jié)構(gòu)僅在射電觀測中顯現(xiàn)，其他波段均無對應(yīng)信號。近五分之一環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心存在射電點(diǎn)源，表明其內(nèi)部可能存在活躍的恒星活動。

這些神秘圓環(huán)的起源貫穿恒星演化的全過程：有些圓環(huán)可能是行星狀星云——由垂死恒星遺留氣體與塵埃殘骸組成；另一些可能是恒星爆炸形成的膨脹外殼。研究人員還推測，許多環(huán)狀結(jié)構(gòu)由大質(zhì)量星的強(qiáng)勁星風(fēng)將外層物質(zhì)吹散而成。

除恒星起源外，部分環(huán)狀結(jié)構(gòu)可能存在更奇特的解釋：可能是受引力透鏡效應(yīng)扭曲的遙遠(yuǎn)星系，甚至可能是奇異的射電圈——不過這是一種新發(fā)現(xiàn)的事物，其性質(zhì)仍有待討論。

這些發(fā)現(xiàn)表明，我們對銀河系天體的認(rèn)知仍存在巨大空白，而以MeerKAT為代表的新一代射電望遠(yuǎn)鏡正在揭示以往觀測無法探測到的天體種群。每個環(huán)狀結(jié)構(gòu)都承載著恒星演化、死亡以及塑造銀河系復(fù)雜過程的故事，等待著天文學(xué)家破譯其信息。相關(guān)研究已發(fā)表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

來源 / https://phys.org/news/2025-10-exploring-hidden-milky.html

/地球變暖的同時也會變“聾”？

最近，研究人員發(fā)現(xiàn)，大氣中二氧化碳濃度的上升可能會導(dǎo)致未來短波無線電通信中斷，涉及空中交通管制、海事通信和無線電廣播等系統(tǒng)。

眾所周知，大氣中二氧化碳濃度的增加會導(dǎo)致地球表面變暖，但在海拔100千米高的電離層中發(fā)生的變化卻不同——那里正在冷卻。

圖為地球，紫色描繪的是無線電波。

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這種降溫并非好事。它降低了電離層的空氣密度，加速了風(fēng)的循環(huán)，而這些變化會影響衛(wèi)星和空間碎片的軌道和壽命，還會干擾無線電通信。

比如，有一種現(xiàn)象名為“偶發(fā)E層”或“Es”，指的是電離層E層底部（90—120km高度范圍）持續(xù)數(shù)小時呈不均勻分布的高電子密度薄層。顧名思義，它是偶發(fā)的，很難預(yù)測。然而，當(dāng)它們發(fā)生時，就會干擾高頻和甚高頻的無線電通信。

研究結(jié)果表明，在高濃度二氧化碳環(huán)境下，偶發(fā)E層往往會變得更強(qiáng)、發(fā)生高度更低，且夜間持續(xù)時間更長。研究指出，有鑒于此，電信行業(yè)需要制定長期規(guī)劃，充分考慮全球變暖和氣候變化對其未來運(yùn)營的影響?？梢?，全球變暖的影響不僅限于地球，更延伸至太空深處。相關(guān)研究已發(fā)表在Geophysical Research Letters上。

來源/ https://phys.org/news/2025-10-global-worsens-space- communications.html

/我們?nèi)栽诘却乱淮毋y河系超新星的出現(xiàn)

古老的天文觀測記錄得以重見天日令人欣喜——這些記錄不僅能驗(yàn)證或推翻已知的歷史天文事件，更能描述早期觀測者實(shí)際所見。最近發(fā)表在arXiv預(yù)印本平臺上的一項(xiàng)研究援引了兩部阿拉伯文獻(xiàn)，其中可能記載了銀河系內(nèi)兩次著名的超新星爆發(fā)：一次發(fā)生于公元1006年，另一次則在1181年。

我們經(jīng)常能在遙遠(yuǎn)星系中觀測到宇宙深處的超新星，但在銀河系內(nèi)，超新星實(shí)屬罕見。最近一次——1604年的開普勒星——發(fā)生在望遠(yuǎn)鏡普及之前。四個多世紀(jì)過去了，我們?nèi)栽诘却乱淮毋y河系超新星的出現(xiàn)。

圖為行星狀星云Pa 30，它是超新星SN 1181的疑似天體之一。

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公元1006年與1181年的兩場歷史性超新星爆發(fā)在天空中極為醒目，當(dāng)時近東與遠(yuǎn)東地區(qū)的觀測者均有記錄。其實(shí)，對于超新星SN 1181，以前只有中國和日本的記錄，所以任何包含天文細(xì)節(jié)的新報告都很重要，因?yàn)樵摮滦菤埡〉挠^測位置及其具體坐標(biāo)至今仍存爭議。新研究發(fā)現(xiàn)，伊本·薩納·穆爾克 （Ibn Sanā' al-Mulk） 所寫的阿拉伯詩歌中就有關(guān)于這顆1181年超新星的信息，文本中的關(guān)鍵行翻譯為：

“我看到地球表面的一切由于你的正義而增加了數(shù)量;現(xiàn)在，連天上的星星（anjum）的數(shù)量也增加了。（天空）用一顆星星（najm）裝飾自己;不，它透過它微笑，因?yàn)檎l對一件令人愉快的事情感到高興，誰就會微笑。

這里面不僅提供了恒星位置的信息，可能還記載了其亮度（比仙后座里的恒星更明亮）——這意味著其亮度達(dá)到0等，肉眼即可觀測。

至于超新星SN 1006，它非常明亮，峰值亮度可能達(dá)到驚人的-7等，其光度足以在白晝天空中也能看到。但由于其位置過于偏南，歐洲觀測者大多未能捕捉到這一天象。

超新星研究對現(xiàn)代天文學(xué)和天體物理學(xué)至關(guān)重要。超新星是物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它將重元素釋放回宇宙，太陽系附近一次古老的超新星事件甚至可能是人類直立行走的進(jìn)化契機(jī)。盡管近距離的“千新星”會給地球帶來災(zāi)難性后果，但目前我們還處于安全范圍內(nèi)——最著名的“候選”超新星參宿四距離地球約500光年，就算爆發(fā)了也不會給我們帶來傷害。所以當(dāng)下，我們只能通過歷史文獻(xiàn)追溯這些遠(yuǎn)古超新星的輝煌，靜待下一顆璀璨的銀河系超新星點(diǎn)亮夜空——但愿我們能在有生之年見證這一壯觀景象。

來源 / https://phys.org/news/2025-10-arab-scholars-supernovae-ad.html

/黑洞牌“膠水”

Segue 1是一個小而不起眼的矮星系，距離我們較近，僅包含寥寥數(shù)顆恒星——太少了，無法提供足夠引力使其免于散逸到宇宙空間中。長期以來，學(xué)界一直認(rèn)為矮星系的主要結(jié)合力來自一種名為暗物質(zhì)的神秘物質(zhì)所產(chǎn)生的引力。

然而最近一項(xiàng)新研究顛覆了這一假設(shè)，從而挑戰(zhàn)了天文學(xué)家對矮星系的認(rèn)知：Segue 1星系的核心并非暗物質(zhì)，而是一個巨型黑洞，它的引力為星系提供了粘合劑，將恒星牢牢束縛在一起。

圖為Segue 1星系。

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Segue 1距離我們只有75000光年，是銀河系的近鄰。正因如此，引力遠(yuǎn)強(qiáng)于它的銀河系正持續(xù)將Segue 1中的恒星吸入自身，這一過程被稱為“潮汐剝離”。被剝離的恒星散布于Segue 1各處，其外圍區(qū)域主要由外遷恒星構(gòu)成。通過測量外圍恒星的數(shù)量，研究人員篩選出受銀河系引力影響的恒星。接著，研究小組繪制了剩余恒星的速度和方向，然后發(fā)現(xiàn)靠近星系中心的恒星正沿著快速緊湊的軌道運(yùn)行——這是黑洞存在的標(biāo)志性特征。

更令人興奮的是黑洞的巨大尺寸：據(jù)估計(jì)，這一黑洞的質(zhì)量是太陽的45萬倍，大約是Segue 1中所有恒星質(zhì)量總和的10倍。但在多數(shù)星系中，中心黑洞的質(zhì)量通常不會超過恒星總和。黑洞質(zhì)量與宿主星系質(zhì)量存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，而Segue 1中的黑洞遠(yuǎn)超預(yù)期值。如果Segue 1的情況不是個例，那么科學(xué)家們將不得不重寫這類系統(tǒng)的演化理論。

關(guān)于Segue 1形成的一個可能解釋是，它曾是擁有更多恒星的龐大星系。然而，隨著時間推移，銀河系掠走了大部分恒星，剩下的則寥寥無幾。另一種可能性是，Segue 1類似于新發(fā)現(xiàn)的“小紅點(diǎn)”——這類星系似乎在形成巨型黑洞的同時僅孕育極少恒星。“小紅點(diǎn)”們位于宇宙最遙遠(yuǎn)的角落，難以研究。而Segue 1作為近鄰天體，或許能讓天文學(xué)家觀察到“小紅點(diǎn)”星系內(nèi)部正在發(fā)生的演化過程。

無論是哪種解釋，Segue 1都對目前學(xué)界關(guān)于矮星系的認(rèn)知提出了一個有趣的挑戰(zhàn)。事實(shí)證明，好物不在個大，小事物也能帶來大驚喜。相關(guān)研究已發(fā)表在The Astrophysical Journal Letters上。

來源 / https://phys.org/news/2025-10-tiny-galaxy-big-black-hole.html

/我們會在這里找到暗物質(zhì)嗎？

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)基于超導(dǎo)量子比特體系，提出可擴(kuò)展的暗物質(zhì)搜尋架構(gòu)，并在多比特超導(dǎo)量子芯片上完成原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

現(xiàn)代天文學(xué)與宇宙學(xué)觀測表明，暗物質(zhì)約占宇宙總質(zhì)量25%。近年來，以軸子和暗光子為代表的超輕玻色子暗物質(zhì)成為備受關(guān)注的暗物質(zhì)候選者。理論預(yù)言，超輕暗物質(zhì)的可能質(zhì)量范圍約為1至100μeV，且與普通物質(zhì)之間僅存在極微弱的相互作用。國際上已開展一系列超輕暗物質(zhì)搜尋的實(shí)驗(yàn)研究，但面臨測量范圍與探測靈敏度難以兼顧的技術(shù)挑戰(zhàn)。

圖中（a）為可擴(kuò)展的暗物質(zhì)搜尋架構(gòu)的預(yù)期界限；（b）為原理性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)給出的界限。

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隨著國際上新光譜巡天項(xiàng)目的建成和新技術(shù)的發(fā)展，該研究提出利用超導(dǎo)量子比特直接搜尋超輕暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)架構(gòu)。研究利用微納加工技術(shù)，在單個芯片上集成多個頻率可調(diào)的超導(dǎo)量子比特，形成可擴(kuò)展的暗物質(zhì)搜尋架構(gòu)。這一架構(gòu)可對暗物質(zhì)多能區(qū)同步開展高靈敏掃描探測，有望解決測量范圍與靈敏度難以兼顧的問題。同時，研究設(shè)計(jì)制作了三比特超導(dǎo)量子芯片，可同時對15.632-15.638、15.838-15.845及16.463-16.468μeV三個能區(qū)的暗光子進(jìn)行搜尋，并給出相應(yīng)區(qū)間內(nèi)最嚴(yán)格的暗光子-光子耦合界限。研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果相較此前基于天文觀測的界限提升了1至2個數(shù)量級。

這一工作展示了超導(dǎo)量子比特在粒子物理領(lǐng)域的應(yīng)用前景，為未來實(shí)現(xiàn)更寬質(zhì)量區(qū)間、更高精度的暗物質(zhì)探測奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究已發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

來源：中國國家天文

編輯：測不準(zhǔn)的小陽

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