【菜科解读】
科学家首次在宇宙尺度证实广义相对论
研究人员用采集自包括艾贝尔(如图所示)在内的8000个星系团的数据证明了爱因斯坦的广义相对论。
(图片提供:NASA/CXC/ITA/INAF/J. Merten等/NAOJ/Subaru/ESO/VLT/STScI/R. Dupke)
验证地心引力很简单:在二楼的窗台上再迈一步,看看到底发生了什么。
然而要验证阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论——广义相对论——却要难得多,该理论认为一个物体的引力能够扭曲周围的时间和空间。
尽管研究人员已经在太阳系的尺度上验证了广义相对论,但是要在宇宙尺度上验证它还有更多的挑战。
而这恰好是一个丹麦天体物理学家研究团队正在做的事。
由哥本哈根大学尼尔斯波尔研究所的Radek Wojtak领导的研究人员着手检验广义相对论的一个经典预言:光在摆脱一个引力场后会失去能量。
根据这一理论,引力场越强,光失去的能量就越多。
因此,从一个星系团——包含有数千个星系的巨大天体——中心释放的光子要比来自星系团边缘的光子损失更多的能量,原因是星系团中心的引力是最强的。
这就导致来自星系团中心的光在波长上要长于来自星系团边缘的光,即转向光谱的红端。
这种效应被称为引力红移。
Wojtak和他的同事知道,在单个星系团中测量引力红移是很困难的,因为效应非常微弱,且还需理清由星系团内部的个别星系的轨道速度导致的红移,以及由宇宙膨胀导致的红移。
研究人员通过将从"斯隆数字巡天"采集到的8000个星系团的数据平均化来解决这一问题。
Wojtak解释说,希望"通过研究星系团中的星系的红移分布特征而不是着眼于个别星系单独的红移"来检测出引力红移。
果然,研究人员发现,来自星系团的光按照与星系团中心的距离成比例地产生红移,这与广义相对论的预测相一致。
Wojtak指出:"我们能够测量到星系红移的微小差异,并且发现位于星系团中心的星系发出的光不得不从引力场中‘爬’出来,而来自边远星系的光则容易得多。
"研究人员在9月29日出版的《自然》杂志上报告了这一发现。
除了证明广义相对论之外,这一研究成果还有力地支持了宇宙的λ—冷暗物质模型—— 一个已经流行的宇宙模型,认为大部分宇宙是由不会与构成恒星和行星的物质相互反应的看不见的物质所组成的。
这项实验还支持了暗能量—— 一种似乎要将宇宙分开的神秘力量。
美国普林斯顿大学的天体物理学家David Spergel称赞Wojtak和他的同事将一个大型的星系团数据"巧妙地结合",用以探测一个"微妙的效应"。
Spergel表示:"这是爱因斯坦的又一个胜利……这项星系团实验表明,我们生活在一个充满了暗物质和暗能量的奇异宇宙中,但其中爱因斯坦的引力理论在很大尺度上是有效的。
"
理解微生物组在抵抗应激和疾病中的作用,有助于更准确地评估这些动物的抗病机制及危险病原体由动物向人类传播的风险。
蝙蝠DNA免受损伤机制 俄罗斯科学家参与的一项国际研究表明,蝙蝠冬眠期间,其肠道菌群能比清醒时更活跃地产生保护宿主DNA免受损伤的物质。
研究数据将有助于更好地理解作为某些病毒携带者的蝙蝠如何在其非活跃生命期仍能保持免疫力及其自身微生物在其中扮演的角色。
蝙蝠体内病毒的多样性与其飞行能力、比其他类似体型哺乳动物更长的寿命和群居习性有关。
同时,蝙蝠本身通常不会感染,只是将病毒传播给可能对病原体敏感并患病的其他物种。
俄罗斯顿河国立技术大学(顿河畔罗斯托夫)的科学家发现,Nyctalus noctula(褐山蝠)肠道中的细菌会根据季节和宿主状态不同,分泌有不同特性的生物活性物质。
科学家从深度冬眠期和活跃期的蝙蝠肠道中分离出细菌,随后对其代谢物的生物活性进行评估。
项目负责人、生物学博士、顿河国立技术大学生命系统研究所所长叶尔马科夫(Aleksey Ermakov)教授说:“来自冬眠蝙蝠肠道的细菌更积极地产生保护DNA链免受断裂等损伤的物质。
这意味着冬眠条件下,微生物帮动物细胞避免遗传物质受损。
最有效的‘保护者’是弗氏柠檬酸杆菌和格氏乳球菌。
” 此外,蝙蝠冬眠和清醒时,肠道微生物分泌的氧化损伤细胞物质与抗氧化保护物质总量基本持平,表明其细胞的这种损伤与季节无关。
了解微生物群影响蝙蝠的抗应激能力的机理,有助于更深入地理解蝙蝠的抗病机制,更准确地评估动物传人疾病的传播风险。
初步研究阶段 接下来,科学家计划更深入地研究“宿主-微生物群”的相互关系及肠道微生物如何在蝙蝠的不同生理阶段影响其免疫系统工作。
项目执行人、哲学博士、顿河国立技术大学研究员波波夫(Igor Popov)说:“研究数据可以为城市生态系统(即蝙蝠与人和家畜接触最频繁的地方)的生物安全提供更周密保障措施的科学基础。
顿河国立技术大学的蝙蝠康复中心致力于保护蝙蝠种群、观察蝙蝠,并进行实验室免疫生物学分析,可以成为微生物学、免疫学和城市生态学综合研究的关键平台。
” 俄罗斯皮罗戈夫国立医科大学老年病科研临床中心衰老研究所研究员、医学副博士博尔科夫(Mikhail Bolkov)说:“哺乳动物抗病毒机制非常相似,但蝙蝠具有特殊性,其干扰素水平与体温长期偏高,相当于持续处于‘抗病毒值班状态’。
同时,后续炎症级联反应——对受损细胞和DNA的反应、感染性炎症,在其体内受到抑制。
结果病毒在其体内复制水平很低,免疫系统不攻击病毒,不引起炎症。
同时蝙蝠还有强大的抗肿瘤系统,温和免疫反应则很容易诱发肿瘤,如人类身上。
最终,蝙蝠成了大量病毒的携带者。
” 国家技术倡议FoodNet工作组“智慧供应链”板块负责人科索戈尔(Sergey Kosogor)说,专家对蝙蝠与其携带众多病毒的关联及可传播给人类的周期性灾难性病毒变异的原因与后果仍处于初步研究阶段。
可由蝙蝠传染人类的病原体包括狂犬病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒等。
潜在病原体 至于哪些病毒可能成为下次全球大流行的潜在病原体,俄罗斯乌拉尔联邦大学经济与管理学院兼莫斯科物理技术学院未来技术教研室副教授科利亚斯尼科夫(Maksim Kolyasnikov)认为,高致病性H5N1亚型禽流感仍是最有可能的候选者。
他说,该病毒已在野生鸟类、家禽和奶牛中广泛传播,不久前的研究表明,仅需一个突变,它就能具备稳定的人传人能力。
这位科学家说:“尼帕病毒尽管致死率极高,但目前仍呈局部流行。
猴痘2022年暴发后呈下降趋势,但仍需警惕。
D型流感病毒、犬冠状病毒HuPn-2018等研究较少的病原体也值得关注,目前既没有针对其的检测方法,也没有疫苗。
” 本文刊载自《环球时报》“透视俄罗斯”专刊,内容由《俄罗斯报》提供。
在随后的新闻发布会上,中国科学院高能物理研究所高能同步辐射光源工程总指挥潘卫民对入选的“高能同步辐射光源(HEPS)建成试运行”成果进行解读。
2026中关村论坛年会重大成果发布专场活动解读新闻发布会。
新京报记者 张璐 摄 HEPS不仅是亚洲首个第四代同步辐射光源,也是中国首个高能量的同步辐射光源,是目前全球设计亮度最高的同步辐射光源。
这座位于怀柔科学城的“超级显微镜”以“加速电子生产光”为核心原理,能提供高品质的X射线,深层次探索微观世界,2019年正式动工建设,2025年10月通过工艺验收。
“目前,HEPS储存环束流发射度降至56.8皮米・弧度,可发出比太阳亮1万亿倍的X射线,综合性能达到国际同类装置领先水平。
”潘卫民说。
2025年12月3日,HEPS开始了用户实验,截至2026年2月中旬,已为91个单位完成了200余项课题实验,提供近5000小时用户机时,包括清华、北大等国内多所高校和国内外多家研究机构以及比亚迪、宁德时代等领军企业。
其中航空叶片缺陷检测、3D打印材料动态结构捕捉、高铁轮毂应力检测、液态和固态电池原位工况检测、脑器官神经连接图谱、半导体纳米结构成像等多个方向的实验,均取得重要成果,充分验证了HEPS作为第四代同步辐射光源的卓越性能。
3月20日,HEPS 面向全球用户启动了首轮用户课题征集,这是非常重要的里程碑。
“未来,我们将持续优化机器性能,完善用户服务体系,与各领域用户协同创新,并推动跨领域、跨国界协作联动,成为面向全国和世界的重要创新平台。
”他说。
编辑 张磊 校对 卢茜