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黑洞
引力波：一项诺贝尔获奖的发现
引力波的探测
引力波是时空中的涟漪，由阿尔伯特·爱因斯坦在一个多世纪前预言。它们是由黑洞和中子星等大质量物体的运动引起的。
2015年，旨在探测引力波的巨型仪器激光干涉引力波天文台（LIGO）首次直接探测到这些难以捉摸的波。这一发现是一项重大的科学突破，证实了爱因斯坦广义相对论的核心原理之一。
诺贝尔物理学奖
由于在探测引力波方面做出的开创性工作，三位常驻美国的物理学家在2017年获得了诺贝尔物理学奖：
- 麻省理工学院的莱纳·韦斯
- 加州理工学院的基普·S·索恩
- 加州理工学院的巴里·C·巴里什
激光干涉引力波天文台（LIGO）
LIGO是一个复杂的仪器，由两个L形探测器组成，一个在路易斯安那州，另一个在华盛顿州。每个探测器有两个2.5英里长的臂，每端的反射镜都具有很高的反射率。
LIGO的工作原理是测量激光束在反射镜之间反射所需的时间。激光束行进时间的任何细微变化都可能表明引力波的经过。
引力波探测的影响
引力波的探测对物理学和天文学产生了深远的影响。它：
- 证实了爱因斯坦广义相对论的一个核心预测
- 提供了一个研究宇宙（包括黑洞和中子星）的新工具
- 开辟了研究来自早期宇宙的引力波（包括大爆炸）的可能性
引力波天文学的未来
引力波的探测还只是开始。LIGO和其他引力波天文台正在不断提高其灵敏度，这将使它们能够探测到更微弱的引力波。
在未来，引力波天文学有望彻底改变我们对宇宙的理解，对最极端和最神秘的现象（如黑洞合并和大爆炸）提供见解。
发现的关键人物
基普·索恩
基普·索恩是一位理论物理学家，在LIGO的开发中发挥了主导作用。他是最早相信引力波可以被探测到的科学家之一，并帮助设计和建造了LIGO探测器。
莱纳·韦斯
莱纳·韦斯是一位实验物理学家，他提出了LIGO的初始概念。他领导了在20世纪70年代建造第一个LIGO探测器的团队。
巴里·巴里什
巴里·巴里什是一位实验物理学家，他于1994年成为LIGO的主任。他以重组和管理这个当时陷入困境的项目而闻名。在他的领导下，LIGO于2015年建成并首次探测到了引力波。
挑战和局限性
探测引力波是一项具有挑战性的任务。这些波非常微弱，很容易被其他噪声掩盖。LIGO和其他引力波天文台必须非常灵敏才能探测到这些波。
引力波天文学的另一个限制是它只能探测到来自特定类型源（如黑洞合并和中子星碰撞）的引力波。这意味着引力波天文学还不能提供宇宙的完整图景。
结论
引力波的探测是一项重大的科学突破，它为我们开启了一扇了解宇宙的新窗口。LIGO和其他引力波天文台正在不断提高其灵敏度，这将使它们能够探测到更微弱的引力波并研究更广泛的宇宙现象。在未来，引力波天文学有望彻底改变我们对宇宙的理解，对最极端和最神秘的现象（如黑洞合并和大爆炸）提供见解。
潮汐瓦解事件：一场宇宙奇观
事件：黑洞的恒星盛宴
2022 年 2 月 11 日，一场非凡的宇宙事件在地球之外数十亿光年处上演。一颗恒星过于靠近一个超大质量黑洞，导致产生了一种罕见的现象，称为潮汐瓦解事件 (TDE)。
在 TDE 期间，黑洞巨大的引力会撕碎恒星，形成被称为“意大利面条化”的物质流。当这些物质落入黑洞时，会释放出一股明亮的能量射流，天文学家可以探测到这股射流。
发现：黑暗中的闪光
这次 TDE 被命名为 AT 2022cmc，最先由 Zwicky Transient Facility 天文巡天发现。它非凡的亮度立即引起了注意，超出了伽马射线暴的预期。
多普勒增强的射流：宇宙灯塔
研究人员很快发现，黑洞的射流正对着地球，产生了“多普勒增强”效应。这种效应使射流显得更加明亮，使天文学家能够以前所未有的细节观测 TDE。
TDE 的意义：窥视超大质量黑洞的窗口
TDE 极其罕见，迄今为止仅探测到极少数。AT 2022cmc 的独特特征为超大质量黑洞的形成和演化提供了宝贵的见解。
奇观背后的科学
引力和意大利面条化
黑洞的引力非常强烈，可以扭曲和拉伸恒星，使其面目全非。这个过程被称为意大利面条化，它创造了为黑洞提供养分的细长物质流。
射流形成和多普勒增强
当被撕碎的恒星物质落入黑洞时，它会以射流的形式释放能量。如果射流碰巧指向地球，多普勒效应会放大其亮度，使其更容易观测。
伽马射线暴的作用
伽马射线暴是在大质量恒星坍缩时发生的强大爆炸。虽然 AT 2022cmc 的亮度最初表明它是伽马射线暴，但进一步的分析揭示了一个不同的来源：超大质量黑洞。
TDE 研究的未来
AT 2022cmc 的发现为研究 TDE 和超大质量黑洞开辟了新的途径。天文学家现在正利用这一事件作为模型来搜索和表征其他 TDE，从而更深入地了解这些宇宙现象。
本周最佳太空照片
黑洞喷发
黑洞通常被描绘成吞噬其路径上所有内容的宇宙吸尘器。然而，研究人员发现它们实际上是相当混乱的进食者。当黑洞进食时，它们会通过强烈的辐射风排出一些落入物质。
这些风可以产生深远的影响。大多数成熟的星系在其核心都拥有超大质量黑洞。最近一项使用两台 X 射线望远镜的研究发现，一个拥有称为 PDS 456 的活跃黑洞的特别明亮星系产生的风正吹过大部分星系。这表明这些风可能正在将形成新恒星所需的的气体吹出，从而有可能调节宿主星系的增长。
蒙大拿极光
2 月 18 日，蒙大拿州北部的夜空因壮观的极光显示而燃起。即使在北极圈以外也能看到这场奇观。地球正穿过一股太阳粒子流，这些粒子与我们大气层中的空气分子发生碰撞，从而创造出夺目的光影秀。
主要的显示可能发生在加拿大，那里的观察者会目睹太阳粒子撞击大气层中较低的氧分子而产生的更常见的绿色光带。然而，从蒙大拿州的远处，观察者可以看到更高空中的极光活动的明亮红色。
冰冻火山
2 月 16 日，千岛群的一座火山时隔七年再次爆发。千仓石火山喷出高达 25,000 英尺的火山灰羽流，被风带到被白雪覆盖的景观的上空。尽管千岛群是火山活动的温床，但这群岛有人居住，并且一直是日本和俄罗斯之间长达 60 年的领土争端的中心。
黎明临近
谷神星是唯一一颗位于火星和木星之间小行星带中的官方矮行星。自 2014 年 9 月以来，美国宇航局的黎明号宇宙飞船一直在接近这个微小的目标，现在提供的图像比哈勃太空望远镜的还要好。
2 月 12 日拍摄的最新照片显示了谷神星在旋转时的两侧，揭示了陨石坑和一些让天文学家困惑的亮点。黎明号预计将于 3 月 6 日开始环绕谷神星运行，它的特写视图有望解开谜团。
黑暗合并
暗物质是一种看不见的神秘物质，似乎在超大质量黑洞的增长中起着指导作用。星系在其中心拥有超大质量黑洞，天文学家长期以来一直认为黑洞的大小必定与星系中的恒星数量相关。
然而，星系也嵌入了暗物质晕中，其质量超过了它们所有可见的物质。最近的一项研究发现，3000 个椭圆星系中超大质量黑洞的质量与其暗物质晕的质量之间存在紧密的关系。这表明是暗物质，而不是光，控制着黑洞的大小。
这种关系可能与椭圆星系通过两个较小星系合并而形成的方式有关。当两个星系合二为一时，暗物质晕会增长，从而设定一个全星系的“引力蓝图”，以某种方式触发黑洞膨胀。
本周最佳太空图片
香槟之梦：一颗泡沫状的星云
睁大你的眼睛，欣赏 RCW 34 星云，在那里巨大的蓝色恒星点燃了一场围绕着一个漩涡状的红色尘埃和氢气云进行的充满活力的宇宙舞蹈。这种被称为香槟流的现象创造了令人惊叹的高温气体泡泡，从云的边缘向外爆发，模仿着庆祝干杯时的欢腾景象。红外望远镜揭示了孕育在这个宇宙摇篮中的恒星的世代，暗示了恒星诞生的持续周期。
印象派地球：北大西洋的画布
春天用鲜艳的调色板涂抹北大西洋，将水域变成了一件艺术杰作。被称为浮游植物的微小海洋生物创造了绿色和蓝绿色的漩涡，勾勒出海岸线和水下高原的轮廓。这种丰富的浮游植物为鱼类、贝类和海洋哺乳动物提供了丰富的生态系统，使该地区成为地球上生产力最高的渔场之一。科学家们监测这些浮游植物的爆发，以评估气候变化和污染对这一脆弱海洋环境的影响。
喷气发动机：星系合并与黑洞
大多数大型星系的核心都孕育着超大质量黑洞，但只有极少数能产生相对论喷流——以天体喷泉的形式从星系中心高速喷射出的等离子体外流。哈勃太空望远镜的观测揭示了这些喷流与经历了宇宙合并的星系之间存在着密切联系。当两个星系碰撞时，它们的黑洞可能会合并，从而产生这些充满能量的外流。然而，并非所有合并都会产生喷流，这表明其他因素（例如所涉及黑洞的质量）可能也在其中发挥作用。
太阳符号：太阳的动态立面
通过不同的滤镜观察，我们的太阳展现出多种外观，突出了其翻腾的等离子体。极端紫外波长揭示了形成特殊“大于”图案的长丝状结构。这些细丝是由磁力悬浮在表面上方的太阳物质冷云。它们可以稳定存在数天，也可能爆发，将太阳物质块块抛射到太空中。美国宇航局的太阳动力学天文台持续监测太阳，以研究这些太阳活动，并预测可能对地球产生潜在危险的喷发。
与谷神星依偎：黎明号与一颗矮行星的会合
在经历了 30 亿英里的旅程后，美国宇航局的黎明号宇宙飞船正准备进入环绕地球最近的矮行星谷神星的新轨道。任务的这一即将到来的阶段被称为第二次测绘轨道，它将使黎明号能够从谷神星表面上方仅 2700 英里的地方进行观测，收集前所未有的详细数据。科学家们希望借此深入了解行星是如何从太阳系的原始材料中形成的，以及它们是如何发展出独特的内部层的。黎明号拍摄的谷神星特写图像也可能揭示其中一个陨石坑内观测到的神秘亮点。
长尾关键词：
- RCW 34 内如何形成新恒星：RCW 34 中氢元素的丰富表明尘埃云中持续存在恒星形成。
- 气候变化对缅因湾和新斯科舍浮游植物的影响：科学家们监测浮游植物的爆发，以评估气候变化和污染对该地区海洋生态系统的影响。
- 黑洞合并相对于论喷流形成中的作用：哈勃太空望远镜的观测揭示了宇宙合并与星系中相对论喷流形成之间的关联性。
- 不同类型的太阳喷发及其对地球的影响：太阳动力学天文台监测太阳，研究耀斑和日冕物质抛射等不同类型的太阳喷发，并预测它们对地球的潜在影响。
- 黎明号宇宙飞船将如何帮助我们理解行星的形成：黎明号对谷神星和灶神星的任务为我们提供了关于太阳系中行星形成和演化的宝贵见解。
宇宙中最亮的物体：一颗距离 120 亿光年的耀眼类星体
天文学家们发现了一个宇宙中已知的最亮的物体，一颗距离 120 亿光年的类星体。这颗类星体被正式命名为 J059-4351，它是一个星系的明亮核心，其亮度是我们太阳的 500 万亿倍以上。
什么是类星体？
类星体是宇宙中最亮的物体。它们由正在积极吞噬一个轨道气体和尘埃盘的超大质量黑洞提供能量。围绕黑洞旋转的物质产生的摩擦会释放出明亮的热量，可以从很远的地方看到。
破纪录的类星体
类星体 J059-4351 是迄今为止观测到的最明亮的物体。它由一个每天吞噬超过一个太阳质量的黑洞提供能量，使其成为科学家见过的增长最快的黑洞。
围绕黑洞的吸积盘是太阳和海王星之间距离的 15,000 倍。该吸积盘在释放出难以估量的能量时会发出明亮的光芒。
天文学家如何找到这颗类星体
研究人员在 1980 年由澳大利亚一座望远镜施密特南天巡天拍摄的图像中无意中发现了这颗超亮类星体。然而，他们最初错误地将其识别为一颗恒星。
通常，天文学家使用机器学习模型来寻找类星体，这些模型经过训练可以在广阔的天空区域中寻找看起来像现有数据中已知类星体的物体。这使得发现不同于以前见过的异常明亮的类星体变得更加困难。
去年，研究报告的作者使用澳大利亚赛丁泉天文台的一架望远镜，确定该物体实际上是一颗类星体。随后，他们分析了智利甚大望远镜的数据，以确定这颗类星体是有史以来观测到最亮的类星体。
类星体中心的超大质量黑洞
类星体 J059-4351 中心的黑洞质量大约是 170 亿个太阳。它贪得无厌，每年吞噬相当于 413 个太阳的物质。
当黑洞吞噬物质时，它会释放出巨大的能量。这种能量将吸积盘加热到 10,000 摄氏度，并产生强大的风，可以在一秒钟内绕地球一圈。
类星体的未来
类星体 J059-4351 的光花了大约 120 亿年才到达我们这里。这意味着我们看到的是 120 亿年前的类星体。
那时，宇宙比现在年轻得多，也混乱得多。有更多的气体和尘埃自由漂浮，这为黑洞提供了丰富的食物来源。
然而，随着时间的推移，宇宙中的大部分气体和尘埃都凝结成了恒星和星系。这意味着黑洞不像早期宇宙那样有那么多东西可以吞噬。
因此，类星体 J059-4351 中心的黑洞最终将停止增长。沃尔夫认为，宇宙中最亮天体的记录将永远不会被打破。