【菜科解读】

　　黑洞的性质和起源以及它们在宇宙演化中的作用仍然困扰着科学家们。

现在，一项新的研究表明，从宇宙最早的时刻开始黑洞就存在，可以解释不止一个天文之谜。

新的研究表明，小的原始黑洞在大爆炸之后立即充满了早期的宇宙，充当了恒星和星系形成的加速器。

这个理论本身并不新鲜，因为它是由斯蒂芬霍金在 1971 年提出的。

然而，在这项新研究中，一组天文学家展示了这种原始黑洞的存在如何巧妙地填补了当前对宇宙理解的一些主要空白。

　　首先，这些黑洞可以解释暗物质的存在和性质，据估计，暗物质占宇宙所有物质的 85% 左右。

他们是怎么做到的？简而言之，这些黑洞本身可能是以前从未观察到的暗物质，尽管事实上我们所理解的宇宙没有它就无法存在，但迄今为止尚未证实暗物质的存在。

　　“我们的研究表明，在不引入新粒子或新物理学的情况下，我们可以解开现代宇宙学的奥秘，从暗物质本身的性质到超大质量黑洞的起源。

”迈阿密大学物理学助理教授、这项新研究的合著者尼科·卡佩卢蒂(Nico Cappelluti)在一份声明中说。

　　最初由霍金提出的原始黑洞理论后来被放弃，因为目前主流的观点认为黑洞是在大质量恒星在生命末期坍缩后诞生的。

　　但是，过去几年利用尖端技术对黑洞进行的观察和探测表明，潜伏在宇宙中的黑洞并不总是符合预期。

有些黑洞看起来太大了，有些又太小了，因为如果它们都是由大质量恒星坍缩形成的，那将是可能的。

　　“不同大小的黑洞仍然是个谜。

”欧洲航天局(ESA)科学主任、该论文的合著者京特·哈辛格在声明中说。

“我们不明白自宇宙存在以来，超大质量黑洞怎么会在相对较短的时间内变得如此巨大。

”

　　科学家提出的新模型改变了假设的宇宙演化时间线上的几个点。

例如，如果原始黑洞从一开始就存在，它们会开始更快地合并，让它们有足够的时间成长为今天可以检测到的大小。

　　这些黑洞的引力还会加速第一批恒星和星系的形成，因为它会导致在大爆炸后的最初几百万年里，充满黑暗宇宙的尘埃和气体云更快地坍塌。

结果，菜叶说说，那些神秘的黑暗时代会更短，第一批恒星会更早地形成。

　　“原始黑洞，如果它们确实存在，很可能是所有黑洞形成的种子，包括银河系中心的黑洞。

”耶鲁大学天文学教授、该研究的合著者 Priyamvada Natarajan该研究在声明中说。

　　不仅仅是大黑洞，这很难解释。

欧空局的盖亚任务为我们的银河系创建了最详细的三维地图，已经产生了大量分散在银河系各处的较小黑洞的证据，这些黑洞太小，无法从巨星的死亡中诞生。

　　科学家可能很快就会发现他们的理论是否正确。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是有史以来建造的最大、最复杂的天文台，刚刚准备发射。

目前的发射目标是不早于12月24日。

　　这项任务最重要的目标是探测宇宙中的第一束光，即大爆炸后形成的第一批恒星的光。

具体是什么时候发生的将会显示哪个理论更正确:黑洞从时间开始就存在了，还是它们只是在第一代恒星灭绝后才开始形成。

　　哈辛格说：“如果第一批恒星和星系已经在所谓的‘黑暗时代’形成，韦伯应该能够看到它们的证据。

”

天文学家重建星系演化史

## 艺术家构想图展示了巨型螺旋星系NGC1365与一个较小伴星系发生碰撞并逐渐并合的过程，这一过程激发了剧烈的恒星形成活动，并导致气体及重元素的重新分布。

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

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