博客

就如同海浪塑造着我们的海岸，时空的涟漪或许曾为宇宙设定了一条演化路径，引领其成为如今我们所见的模样。
一种新理论表明，是引力波——而非被称为暴胀子的假设粒子——推动了宇宙早期的膨胀以及其中物质的重新分布。

“数十年来，我们一直尝试利用基于从未观测到的元素的模型，去理解宇宙的最初时刻，” 该论文的第一作者、巴塞罗那大学的理论天体物理学家劳尔·希门尼斯解释道。
“这个提议令人兴奋之处在于其简洁性与可验证性。我们并未添加推测性元素，而是在证明引力与量子力学或许足以解释宇宙结构的形成。”

我们并不确切知晓约138亿年前大爆炸之后，宇宙最早期的阶段是如何展开的。目前科学家们所能做的，就是提出符合我们所观测到的宇宙物理学的理论。
这些理论相当不错，但也存在明显的不足。例如，詹姆斯·韦伯太空望远镜发现宇宙早期存在大量质量巨大的星系，数量超出了宇宙学家的预期。

目前被接受的宇宙演化时间线包含大爆炸之后的一段快速膨胀期，即暴胀期。从一个密度无穷大的单一、一维点——奇点，也就是大爆炸之前宇宙的数学描述——宇宙迅速膨胀，充满了热等离子体汤，冷却后形成物质。
暴胀子是一种推测性的粒子或量子场，科学家用其来解释宇宙暴胀以及宇宙令人惊讶的平滑性。理论上，该粒子推动宇宙快速膨胀，同时仍允许等离子体汤密度存在变化，最终这些变化凝聚成黑洞、星系、恒星以及宇宙中散布的所有其他物质。

然而，尽管我们付出了最大努力，物理学家仍未找到支持暴胀子存在的其他证据。希门尼斯及其同事想知道是否存在另一种方式——能否利用较少依赖推测性元素的不同参数来解释宇宙的早期演化。
他们从一个与广义相对论以及当前对宇宙膨胀的观测相一致的、非常简化的真实宇宙模型——德西特空间开始。在这个领域中，时空的量子涨落——即引力波——可以由一种被称为张量扰动的湍流产生。

引力波被认为如今充斥着宇宙。它们是由大规模扰动在时空中产生的涟漪。我们目前能够探测到的引力波，是由诸如中子星和黑洞等大质量、高密度物体之间的碰撞产生的，但物理学家认为，整个宇宙也回荡着一种因引力波过大而我们尚无法探测到（目前）的持续背景嗡嗡声。
研究人员发现，他们时空模型中张量扰动产生的引力波，能够自行在原始等离子体中产生密度变化，并推动宇宙早期的膨胀。

最终，这些变化会产生足够致密的团块，在引力作用下坍缩，形成早期宇宙的种子——最初的恒星、星系和黑洞。
这是一个如此优雅的解决方案，它消除了对假设作为整个宇宙早期演化驱动力的依赖，当然，还需要进一步的工作来验证它。
尽管如此，“我们提出的机制可能无需依赖模型的场景：选择像暴胀子这样的标量场来驱动暴胀，” 研究人员写道。
他们的研究成果已发表在《物理评论研究》上。

快速射电暴（FRBs）持续时间约为一毫秒，在此过程中，它对弥漫于宇宙中的等离子体信息进行编码，这些信息通过其他方式难以获取，这为我们了解磁场和气体分布提供了深刻见解。

悉尼大学的马尼沙·卡莱布（Manisha Caleb）撰写的一篇论文中，研究团队报告了FRB 20240304B的发现。该快速射电暴的红移值为2.148 ± 0.001，对应于大爆炸后仅30亿年的时期。

这一被命名为FRB 20240304B的爆发，于2024年3月4日首次被南非的 MeerKAT 射电望远镜阵列探测到。这一发现的非凡之处在于其令人难以置信的距离，红移高达z = 2.148±0.001，即大爆炸后约30亿年。这意味着我们观测到的光是经过超过110亿年的传播才到达地球的。

确定信号源需要多个天文台协同进行探测工作。作者试图利用地面天文台和存档数据来定位FRB 20240304B的宿主星系，但并未成功。

不过，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的近红外相机（NIRCam）和近红外光谱仪（NIRSpec）进行后续观测，成功揭示了该快速射电暴的宿主星系，并获得了光谱红移数据。

该射电波爆发在穿越空间时，以大约每立方厘米2330 秒差距的速率色散，这表明其起源极为遥远。这一测量更准确地描述了射电信号被空间中的自由电子拉伸和延迟的程度，就像一个指纹，揭示了信号传播的巨大距离。

这一发现使已定位快速射电暴的红移范围翻倍，并对宇宙约80%历史中的电离重子进行了探测。之前对快速射电暴的探测只能追溯到宇宙时间的大约一半，而FRB 20240304B将我们的观测边界推进到宇宙仍处于年轻的时期。

宿主星系本身也讲述了一个有趣的故事。FRB 2024030 是由南非的 MeerKAT 射电望远镜探测到的。利用詹姆斯·韦伯太空望远镜，研究团队随后将信号定位到一个低质量、块状的星系。

由于其宿主星系相对年轻，质量不是很大，且仍在形成恒星，快速射电暴的存在表明其起源可能发生在相对较短的时间尺度上，比如年轻的磁星。这支持了快速射电暴起源于被称为磁星的高磁化中子星的理论，而非源于需要数十亿年才能形成的过程。

这一发现还揭示了跨越十亿秒差距尺度的复杂磁场结构。其视线方向与室女座星系团和一个前景星系群相关，揭示了许多十亿秒差距尺度上的磁场复杂性。当射电波传播到地球时，它们穿过了各种结构，每个结构都在信号上留下了独特印记。

也许最引人注目的是，这些观测确定了在恒星形成高峰期的快速射电暴活动，并表明快速射电暴能够探测宇宙历史上最活跃时期的星系形成。

FRB 20240304B起源的时期对应于宇宙以最剧烈的速率形成恒星的时期，天文学家称之为“宇宙正午”。

随着下一代望远镜投入使用，像FRB 20240304B这样的发现指向了一个激动人心的未来，这些短暂的信号将成为来自宇宙遥远过去的信使，帮助我们理解宇宙是如何从早期混沌的年轻状态演变成如今我们所见的有序宇宙的。

一组天文学家最近的一项发现聚焦于一个名为CHIPS 1911+4455的星系团，它距离地球令人难以置信地远，达60亿光年。
其中心存在一个超大质量黑洞，该黑洞仅在一千年前才刚刚“开启”。尽管这听起来时间很长，但从天文学角度而言，仅仅是眨眼之间。
博洛尼亚大学的首席研究员弗朗西斯科·乌贝托西将这一现象描述为目睹一个沉睡的巨人苏醒。研究团队使用了超长基线阵列和甚大阵列望远镜，以卓越的精度深入观测太空，就好比能站在纽约阅读洛杉矶的报纸。
这个黑洞的特别之处在于，就活动状态而言它基本算是新生的。它喷射出的物质喷流从中心延伸仅约100光年。
虽然这听起来极为庞大，但按黑洞的标准实际上算是很小。类似系统中的成熟黑洞产生的喷流可以延伸数万光年。
天文学家研究的大多数黑洞已经活跃了数百万年，这使得理解它们最初如何开始影响周围环境变得困难。这个新苏醒的黑洞提供了独特的“初始”画面，向科学家展示黑洞活动最早期发生的情况。
“这些喷流如此年轻且短小，以至于它们还没来得及推开周围的热气体，这为研究黑洞最初如何开始影响其宇宙周边环境创造了一个完美的天然实验室。”——博洛尼亚大学的合著者米里亚姆·吉蒂。
虽然这个黑洞刚刚苏醒，但它周围的星系却丝毫没有沉睡。这个星系正以惊人的速度创造新恒星，每年形成的恒星质量是太阳的140到190倍。
相比之下，我们整个银河系每年仅形成约一个太阳质量的恒星。研究人员认为，他们可能正在目睹黑洞最初是如何被触发的关键线索。这个黑洞周围的热气体正在高效冷却，这有可能为唤醒黑洞提供所需的燃料。
理解超大质量黑洞如何苏醒有助于解答关于星系如何演化的基本问题。这些黑洞在调节恒星形成和塑造宇宙中最大结构方面发挥着关键作用。通过捕捉到一个正在苏醒过程中的黑洞，终于有可能研究这个过程的展开，而不仅仅是看到最终结果。
这项发现需要结合多个望远镜的观测结果，每个望远镜提供拼图的不同部分。一些望远镜提供超高分辨率以观测微小的喷流，而其他望远镜则提供探测恒星形成微弱信号所需的灵敏度。
随着研究团队继续研究，他们希望观察这个黑洞随时间如何演化，并找到更多类似的系统。这可能会彻底改变我们对宇宙中最强大的天体最初如何开始塑造其周围宇宙的理解。

天文学家已经确认了迄今为止最早、最遥远的黑洞，而且在其所处时代，它的规模大得惊人。
这个黑洞位于名为CAPERS – LRD – z9的星系中。在大爆炸仅5亿年后，当时宇宙的年龄仅为当前的3%，它的质量就已约为太阳的3亿倍。

此外，这一发现为一类古老而神秘的天体——小红点（LRDs）带来了新的认识。小红点是早期宇宙中令人费解的明亮、小型红色天体，它们在大爆炸后约6亿年出现，不到10亿年后便开始消失。
直到最近，凭借詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）前所未有的红外探测能力，我们才揭示了小红点的存在。通过它，我们能够探索宇宙最早期的宇宙黎明时期，这也是宇宙最红的时期，因为到达JWST的光线在穿越不断膨胀的时空结构的漫长旅程中，被拉伸成了更红的波长。

新确认的位于CAPERS – LRD – z9中心的超大质量黑洞，被称为活动星系核（AGN），即星系中心明亮且快速吸积物质的黑洞。它看起来呈红色，是因为被气体和尘埃构成的发光茧所包裹，这或许使它成为科幻作品中才有的 “黑洞恒星”。
这个超大质量黑洞的引力将周围的气体加速到每秒约3000公里（1864英里）的惊人速度，即光速的1%。正是这些气体风，帮助天文学家通过光谱学揭示了黑洞的存在。

“没有太多其他事物能产生这种特征，” 该研究的主要作者、得克萨斯大学奥斯汀分校的天体物理学家安东尼·泰勒解释道。
光谱学将入射光分解为不同波长，产生能揭示物体信息的光谱。在这种情况下，当黑洞周围气体发出的光波远离观察者时，会被拉伸并变得更红；相反，当它朝向观察者移动时，光会被压缩并变蓝。这些变化揭示了物体的速度。

重要的是，对CAPERS – LRD – z9的光谱学确认，支持了小红点包含超大质量黑洞这一观点，“超大质量” 甚至都不足以形容：有些在最初的10亿年内质量就达到1000万个太阳质量。相比之下，银河系中心的超大质量黑洞质量约为400万个太阳质量。
小红点中心的黑洞可能不仅是超大质量，甚至是 “超重” 的，其质量与宿主星系恒星质量的比例接近10%到100%。

具体而言，CAPERS – LRD – z9中的超大质量黑洞质量高达约3亿个太阳质量，相当于其星系中所有恒星质量的一半左右。相比之下，更邻近的星系中心黑洞质量可能仅为其恒星质量的0.1%。
从尺寸上看，CAPERS – LRD – z9如此紧凑，即使是JWST也无法分辨其细节。它的直径最大似乎只有1140光年，属于围绕银河系运行的矮星系范畴。

研究人员表示，在宇宙诞生仅5亿年内，黑洞要长到如此巨大有两种途径。这两种方式都始于一个巨大且质量重的 “种子” 黑洞，只是增长速率不同。
如果以黑洞增长的理论上限，即爱丁顿速率增长，这个种子黑洞最初的质量可能约为1万个太阳质量。
或者，它可能起始质量小得多，只有100个太阳质量。那么这个种子就必须以超爱丁顿速率更快地增长，由引力和周围浓厚密集的气体 “强行喂食”。
这些种子本身可能源于大爆炸时产生的原初黑洞。它们也可能由第三星族星（照亮宇宙的神秘首批恒星）的坍缩、致密星团中的 “失控碰撞”，或巨大原初气体云的直接坍缩形成。

总体而言，要在时空上看得更远十分困难：“在寻找黑洞时，这几乎是实际所能达到的极限。我们真的在推动当前技术的探测边界，” 泰勒补充道。
最后，这项研究为小红点是早期宇宙中的短暂现象提供了更多证据，并且它们可能是星系演化的初始步骤，甚至可能催生了银河系本身。
这项研究发表在《天体物理学杂志快报》上。

在距离太阳最近的类日恒星处，可能存在一颗宜居星球。
在半人马座三星系统所处的复杂空间中，詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）刚刚发现有一颗巨大的系外行星围绕着半人马座A运行，半人马座A是三颗恒星中最类似太阳的。
此外，该系外行星位于该恒星的宜居带内，即与恒星距离恰到好处，能够让液态水汇聚。
但不止如此。这颗暂被称为半人马座Ab的潜在星球，是通过直接成像发现的，这可能是系外行星科学领域的重大突破。
“如果得到证实，在韦布望远镜拍摄的半人马座A图像中看到的这颗潜在行星，将为系外行星成像研究树立新的里程碑。” 加州理工学院的天体物理学家阿尼克特·桑吉表示。
“在所有直接成像的行星中，这将是目前为止观测到的距离其恒星最近的行星。它在温度和年龄方面，与我们太阳系中的巨行星最为相似，且距离我们的家园地球最近。”
半人马座系统距离我们仅4光年，是一个三星系统，由半人马座A和半人马座B这对双星组成，更远的地方还有红矮星比邻星绕转。
该系统中已发现其他系外行星。有三颗围绕比邻星运行，其中一颗位于该恒星的宜居带内。但红矮星周围的环境往往较为恶劣，可能不如类日恒星周围环境适宜。
探测中央双星周围的行星更为困难。
“由于这个系统距离我们如此之近，任何发现的系外行星，都将为我们提供绝佳机会，去收集太阳系以外行星系统的数据。” 加州理工学院美国国家航空航天局系外行星科学研究所所长、天文学家查尔斯·贝希曼表示。
“然而，即便使用世界上最强大的空间望远镜，进行这些观测仍极具挑战性，因为这些恒星非常明亮、距离近，且在天空中移动速度很快。”
截至目前，半人马座B周围尚未发现已知行星。不过，在三颗恒星中最亮且与太阳同属G型的半人马座A周围，已发现一些疑似行星的迹象。
2021年，亚利桑那大学的凯文·瓦格纳带领的一组天文学家宣布，通过直接成像初步探测到半人马座A宜居带内有一颗系外行星。
大多数系外行星是通过间接方法发现的，例如观察恒星光线因系外行星遮挡而出现的周期性变暗，或与系外行星引力效应相关的恒星光线变化。
桑吉、贝希曼及其同事利用JWST寻找这颗行星的更多证据，于2024年8月进行首次观测，使用日冕仪遮挡半人马座A的光线。在减去半人马座B的光线后，结果显示在距离半人马座A约为日地距离两倍处，有一个微弱的点光源。
但在2025年2月和4月进行的后续观测中，并未发现该天体。
“我们遇到了一颗消失的行星！” 桑吉解释道。“为解开这个谜团，我们使用计算机模型模拟了数百万种潜在轨道，纳入了我们观测到行星和未观测到行星时所获得的信息。”
这些模拟也包括瓦格纳团队的观测结果。在大约一半的模拟中，系外行星距离恒星太近而无法被探测到，其存在被强光掩盖，这为半人马座Ab的存在提供了支持。
研究人员确定，这颗行星半径约为1到1.1倍木星半径，质量在90到150倍地球质量之间，与土星95倍地球质量相当，运行轨道距离约为日地距离的两倍，正好处于宜居带内。
这组特征表明，该行星很可能是一颗气态巨行星，这使其潜在宜居性存疑。然而，太阳系中的气态巨行星有许多卫星，这些卫星可能具备宜居条件，所以这颗系外行星的性质并不能排除半人马座A周围存在生命的可能性。
不过，要确认半人马座Ab的存在，还需要做更多工作，并弄清楚它在半人马座系统复杂的引力环境中是如何形成的。
“它在两颗距离很近的恒星组成的系统中存在，这将挑战我们对行星在混沌环境中如何形成、生存和演化的认知。” 桑吉说。

在两个黑洞合并产生的背景噪音中，一个奇怪信号或许是首次探测到的，由三个恒星质量黑洞组成、在引力作用下共舞的系统。

根据对激光干涉引力波天文台（LIGO）、处女座干涉仪（Virgo）和神冈引力波探测器（KAGRA）合作项目数据的最新分析，2019 年一次双黑洞碰撞的数据显示出异常加速迹象，表明可能存在第三个黑洞。

中国科学院天文学家韩文标表示：“这是国际上首次发现双黑洞合并事件中存在第三个致密天体的明确证据。” 该发现表明，GW190814 中的双黑洞可能并非孤立形成，而是更复杂引力系统的一部分，为研究双黑洞的形成途径提供了重要见解。

自 2015 年首次探测到引力波以来，科学家已记录了约 300 次合并事件。在这些事件中，双黑洞最终完成轨道衰减并碰撞，合并为一个天体，并向时空结构中发出引力波涟漪。

天文学家可以分析这些涟漪中的信号，以确定所涉及黑洞的质量。一些合并事件暗示了所谓的层级合并，即一系列合并导致黑洞越来越大。

这是因为恒星质量黑洞在形成时有一个质量上限。当大质量恒星发生超新星爆发并抛掉外层，留下的核心在自身引力作用下坍缩形成黑洞。超过一定恒星质量，整个星体包括核心都会完全爆炸，只留下碎片。因此，如果探测到的黑洞质量超过该上限，科学家推断该黑洞是先前合并的产物。

GW190814 涉及的黑洞并未超过质量上限。相反，其中一个黑洞被认为是有史以来探测到的最小此类黑洞，其质量仅为太阳质量的 2.6 倍，几乎接近中子星质量下限。另一个黑洞则大得多，约为 23 倍太阳质量。这种质量比超出了恒星演化模型的预测，因为双天体通常由两个大小相当的天体组成。

中国科学院杨书成领导的团队认为，这种质量比表明其有着复杂的过去。一对黑洞可能是在第三个大得多的天体引力作用下聚集在一起，这对双黑洞围绕着第三个天体运行。

因此，他们仔细研究了引力波数据。围绕第三个更大黑洞运行的一对黑洞，由于绕其轨道运动，应在视线方向上表现出额外加速度。研究人员计算出这种加速度如何体现，然后将他们的模型与 GW190814 的数据进行比较。

根据他们的模型，数据表明视线方向加速度为真空光速的 0.0015 倍，置信度约为 90%，暗示存在第三个未被观测到的黑洞。

这一结果可能意味着，至少在某些情况下，黑洞合并发生的环境比我们已知的更为复杂。数据中可能还隐藏着更多此类及其他复杂情况的线索，等待有人开发工具去发现。

此外，该发现通过验证存在可发生合并的三星黑洞系统，为层级合并提供了更多证据。

LIGO – Virgo – KAGRA 引力波天文台的下一次观测运行预计将提供大量关于黑洞合并的新数据。或许还能揭示黑洞合并发生的环境，以及宇宙中黑洞相互作用的不同方式。

在太阳系的边缘是否存在一颗尚未被发现的巨大行星？自20世纪30年代冥王星被发现之前，这个想法就已存在。
被标记为 “行星X” 的这一概念，曾被著名天文学家提出，用以解释天王星的轨道异常。天王星的轨道偏离了物理学预期的轨道运动路径，一颗比地球大几倍的未被发现行星的引力，被视为这种差异的可能原因。

20世纪90年代，通过对海王星质量的重新计算，这一谜团最终得到解释。但在2016年，加州理工学院的天文学家康斯坦丁·巴蒂金和迈克·布朗提出了一个关于潜在 “行星九” 的新理论。
他们的理论与柯伊伯带有关，柯伊伯带是一个巨大的矮行星、小行星和其他物质构成的带，位于海王星之外（包括冥王星）。许多柯伊伯带天体，也被称为海王星外天体，已被发现围绕太阳运行，但和天王星一样，它们的运行方向并非连续符合预期。

巴蒂金和布朗认为，一定有某个具有强大引力的天体在影响它们的轨道，并提出 “行星九” 作为一种可能的解释。
这与我们月球的情况类似。月球每365.25天绕太阳运行一周，这与考虑到它们之间距离所预期的相符。然而，地球的引力使得月球每27天也绕地球运行一周。从外部观察者的角度看，月球因此呈螺旋状运动。同样，柯伊伯带中的许多天体显示出其轨道受到的影响不止来自太阳引力。

虽然天文学家和空间科学家最初对 “行星九” 理论持怀疑态度，但随着观测能力日益强大，越来越多的证据表明海王星外天体的轨道确实不稳定。正如布朗在2024年所说：“我认为‘行星九’不存在的可能性非常小。目前对于我们所看到的影响，以及我们在太阳系中看到的众多其他由‘行星九’引起的影响，没有其他解释。”
例如，2018年宣布发现了一颗围绕太阳运行的矮行星候选体，名为2017 OF201。该天体直径约700公里（地球大约是其18倍大），轨道高度椭圆。这种非近似圆形的绕日轨道，表明要么在其早期受到撞击使其进入此轨道，要么受到了 “行星九” 的引力影响。

另一方面，如果 “行星九” 存在，为何至今无人发现？
一些天文学家质疑，来自柯伊伯带天体的轨道数据是否足以支持关于其存在的任何结论，同时也提出了关于这些天体运动的其他解释，比如碎片环的影响，或者更奇特的小黑洞的设想。
然而，最大的问题在于对太阳系外层的观测时间不够长。例如，2017 OF201的轨道周期约为24000年。虽然一个天体绕太阳的轨道路径可能在短短几年内被发现，但任何引力效应可能需要四到五个轨道周期才能注意到细微变化。

柯伊伯带中天体的新发现也给 “行星九” 理论带来了挑战。最新的是2023 KQ14，由夏威夷的昴星团望远镜发现。
它被称为 “赛德娜型天体”，意味着它大部分时间都远离太阳，尽管仍在太阳有引力作用的广阔区域内（该区域距离约5000天文单位，1天文单位是地球到太阳的距离）。该天体被归类为赛德娜型天体，也意味着海王星的引力对它几乎没有影响。2023 KQ14最接近太阳的距离约为71天文单位，最远点约为433天文单位。相比之下，海王星距离太阳约30天文单位。

这个新天体同样具有非常椭圆的轨道，但比2017 OF201更稳定，这表明没有大型行星，包括假设的 “行星九”，显著影响其路径。如果 “行星九” 存在，它可能必须在距离太阳500天文单位以外。
更糟糕的是，这是第四颗被发现的赛德娜型天体。其他三颗也呈现稳定轨道，同样表明任何 “行星九” 确实必须非常遥远。

尽管如此，仍有可能存在一颗巨大行星影响柯伊伯带内天体的轨道。
但即使是无人太空旅行的限制，也在一定程度上限制了天文学家发现此类行星的能力。根据美国宇航局 “新视野号” 探测器速度的估计，一艘航天器需要118年才能到达足够远的地方去发现它。
这意味着我们将不得不继续依靠地面和空间望远镜来探测。随着观测能力日益精细，新的小行星和遥远天体不断被发现，这应能逐渐让我们更清楚那里可能存在什么。所以关注这片（非常广阔的）太空区域，看看未来几年会有什么发现。

一颗恒星在其生命末期发生爆炸，以人类前所未见的方式震撼了宇宙。
2021年，天文学家惊讶地目睹了一颗距离地球22亿光年、名为SN2021yfj的超新星爆发。这颗超新星富含硅、硫和氩，这种情况在爆发的恒星中从未出现过。
美国西北大学天体物理学家史蒂夫·舒尔茨领导的团队表示，这些物质首次直接证明了理论上构成大质量恒星内部的不同元素同心壳层的存在，验证了恒星的生命周期，拓展了我们对大质量恒星如何终结生命的认知。
西北大学天体物理学家亚当·米勒说：“这一事件看起来确实是前所未见的。它怪异到我们甚至怀疑是否观测错了对象。这颗恒星表明，我们对恒星演化的想法和理论过于局限。并非我们的教科书不正确，而是它们显然没有完全涵盖自然界产生的所有情况。大质量恒星终结生命肯定存在我们未曾考虑到的奇特方式。”
恒星的生命由其核心的核聚变提供能量。在核心，压力和温度极高，原子相互挤压融合成更重的元素。在大质量恒星中，氢聚变成氦，氦聚变成碳，依此类推，直至硫和硅聚变成铁。
铁是核聚变的终点，因为铁的聚变消耗的能量多于产生的能量，这是恒星的丧钟。但在恒星的生命周期中，理论上产生的不同元素会形成类似洋葱的分层结构，最重的元素在中心，最轻的氢和氦在外部。
当恒星爆炸时，天文学家在抛射物中大多只能发现较轻元素的特征，较重元素较少，仅能探测到碳和氧。SN2021yfj中较重元素占主导，这表明在最终爆炸事件发生前，该恒星经历了比平常更为剧烈动荡的时期。
舒尔茨说：“这是我们首次看到一颗几乎被剥得精光的恒星。它向我们展示了恒星的结构，证明恒星在爆炸前可能会损失大量物质。它们不仅会失去最外层，甚至可能被完全剥离，却依然能产生我们从极远距离都能观测到的耀眼爆炸。”
大质量恒星死亡前的时期以不稳定为特征。在超新星爆发前，恒星会在一系列喷发中损失大量外层物质。硅、硫和氩在恒星生命末期仅存在于靠近核心的区域，这表明SN2021yfj中心的恒星不知何故，损失的质量比普通爆炸恒星多得多。
具体如何发生尚不清楚，但研究人员提出一种设想，恒星临死前的挣扎逐渐将其炸成碎片。随着核心燃料耗尽，在重力作用下它不断向内挤压，而核聚变提供的向外压力减弱。
这种向内压力和热量的增加随后在一次爆炸事件中重新点燃核聚变，吹走一些外层物质。这一过程反复发生，恒星的大部分质量就像被丢弃的外套一样被剥离，一层物质从恒星向外膨胀。
研究人员表示，在最终爆炸时，速度更快的超新星抛射物会追上并撞击这层物质，产生从数十亿光年外的宇宙都能看到的耀眼光芒。但我们需要更多数据来证实这一理论。
米勒说：“虽然我们对自然界如何产生这种特殊爆炸有了一个理论，但我不会拿我的生命打赌它是正确的，因为我们目前只发现了一个例子。这颗恒星确实强调了发现更多这类罕见超新星的必要性，以便更好地理解它们的本质和形成方式。”

黑洞是宇宙中最为神秘的天体之一，由于研究难度大，这一神秘色彩愈发浓重。
因为这些超高密度的天体不发射我们能够探测到的光，所以我们只能基于它们对周围时空产生的影响，在远距离外对其展开研究。不过，或许还有别的途径来深入了解这些宇宙中的重量级天体。

中国复旦大学的天体物理学家科西莫·班比向《科学警报》表示：“我一直在寻找全新的黑洞研究方法，然后意识到，前往最近的黑洞执行星际任务并非不切实际，只是此前从未有人提出过。”

黑洞产生宇宙中最强的引力场，其引力之强，连光都无法达到足够的逃逸速度以摆脱其强大束缚。尽管我们对黑洞的行为有一定了解，但未知的部分远比已知的多得多。
此外，黑洞的引力区域是宇宙中测试广义相对论的最佳场所之一，它提供了其他地方不存在的极端条件，能将该理论推向极限。围绕黑洞运行的探测器可以开展测试，并对黑洞进行测量，这些是我们从地球上无法做到的。

班比说：“我们不知道黑洞的结构，即事件视界内部区域的情况。广义相对论有明确的预测，但其中一些肯定是不正确的。因此，黑洞是寻找广义相对论预测可能偏差的理想实验室。”

在他的提议中，班比阐述了黑洞探索任务的物理可行性，重点提及需要解决的两个首要难题：首先，确定合适的目标；其次，解决技术问题。
需要明确的是，这是一项长期规划。我们现有的技术还无法支持这样的任务，而且所涉及的距离意味着旅行时间将长达数十年。但千里之行始于足下，没有迈出第一步，旅程就无法开启。

找到一个合适的黑洞作为访问目标是第一个主要障碍。目前，已知距离地球最近的黑洞约在1565光年之外，这实在太远了。不过，可能存在更近的黑洞。
如果黑洞只是在太空中孤立存在，不发生任何活动，就很难被发现，但天文学家正通过其引力场对周围时空的扭曲方式，更有效地寻找它们。在未来十年左右找到一个近距离的黑洞并非不可能。

班比解释道：“我认为我们只需要‘幸运’一点，在20到25光年范围内有一个黑洞。当然，这并非我们能控制的。如果在太阳系20到25光年范围内有一个黑洞，我们就可以开发执行该任务所需的技术。
如果黑洞不在20到25光年范围内，而是在40到50光年范围内，技术要求将更具挑战性。如果黑洞距离超过40到50光年，恐怕我们只能放弃。”

下一步是如何抵达那里。这需要开发一种能够以高达三分之一光速飞行的飞行器，最初由地球上的激光提供动力，然后在前往目的地的途中依靠太阳能（或恒星能），这一旅程大约需要70年。
班比说：“两个或更多探测器围绕黑洞运行将是最佳选择。
一般来说，我们需要探测器尽可能靠近黑洞，然后它分离成一个主探测器（母舰）和许多小型探测器。如果这些探测器能够通过电磁信号的交换相互通信，我们就能确定它们围绕黑洞的精确轨迹，以及电磁信号在黑洞周围的传播方式。”

探测器发送的任何数据都将以光速传回地球；如果距离为20光年，这意味着数据传回还需要额外20年，整个任务周期约为一个世纪左右。
这是一段很长的时间，但即便在找到附近的黑洞之前，现在就值得思考，因为这样的任务需要大量规划。班比表示，其结果绝对是值得的。
他告诉《科学警报》：“我希望能观测到与广义相对论预测的偏差，并获得一些线索，以发展超越广义相对论的理论。”
他在一份声明中补充道：“这听起来可能真的很疯狂，在某种意义上更接近科幻小说。但人们曾说我们永远无法探测到引力波，因为它们太微弱了。100年后，我们做到了。人们曾认为我们永远无法观测到黑洞的阴影。现在，50年后，我们有了两个黑洞的图像。”
该提议已发表在《iScience》杂志上。

如果你曾在夜晚辗转难眠，思索自己在有生之年死于小行星撞击的可能性，一篇新论文能为你解答。
美国奥林工程学院的物理学家凯莉·纽金特带领的团队，不仅计算出在人类平均寿命期间，小行星撞击地球的可能性，还将这种撞击导致人类死亡的可能性，与其他一些罕见但可预防的死亡方式进行了对比。

坏消息是，你死于小行星撞击的可能性比死于狂犬病的可能性要高。更糟糕的是，死于车祸的可能性比死于小行星撞击的可能性更高。不过好消息是，所有这些可能性都相当低，你或许可以不必过于担忧地生活（尽管你可能还是要系好安全带）。

将小行星撞击导致死亡的风险与其他可预防机制导致死亡的风险进行比较，是有充分理由的。虽然很难准确计算这种风险具体是多少——可能存在比我们迄今发现的多得多的潜在危险小行星——但小行星撞击很可能也是可以预防的。
美国国家航空航天局（NASA）在2022年就证明了这一点，当时该航天局故意让一艘航天器撞击一颗小行星，试图使其偏离轨道。这次任务比预期更成功，相关小行星的轨道变化比预想的要大得多。

此类任务成本高昂，且需要大量规划。通过将小行星撞击风险与其他风险放在一起考量，科学家们可以比较相关潜在支出，比如与狂犬病疫苗项目或汽车安全功能的支出进行对比。
于是，纽金特及其同事收集了近地天体数量的现有数据，以及这些天体的模型和之前对直径超过140米（460英尺）小行星的风险评估。由此，他们计算出这类天体的撞击频率。

下一步是收集不同类型死亡的现有数据，并比较在全球人类平均71年寿命期间，每种事件发生的概率。
研究人员写道：“查普曼和莫里森（1994年）此前将小行星撞击与其他死亡原因，如谋杀、烟花事故和肉毒杆菌中毒放在一起考量。在那项研究中，他们考虑了撞击致死的可能性以及其他因素导致死亡的可能性。”
“这项研究解决的问题略有不同；我们将地球上任何地方发生撞击的可能性，与个人发生其他令人担忧事件的可能性进行对比。因此，这项研究旨在为那些想知道在他们有生之年，地球上任何地方发生直径大于140米小行星撞击概率的人提供参考。”

他们收集了其他九种潜在致命事件的数据：干沙洞坍塌（即比如有人在海滩挖洞时，沙子坍塌将人掩埋）、大象攻击、雷击、跳伞事故、一氧化碳中毒、导致受伤的车祸、狂犬病和流感疾病。
然后，他们计算出一个人经历这些事件之一的可能性，以及死于同一事件的可能性（例如，很多人感染流感但不会死亡）。显然，这在不同地区有所差异；澳大利亚人死于郊狼攻击或狂犬病的可能性，远低于美国人。

你可以从图表中看到结果。流感与小行星撞击的致命性相似，但发生的可能性要高得多；因此，从平均概率来看，流感造成的死亡人数会比小行星撞击更多。干沙洞坍塌几乎总是致命的，但在人类一生中发生的概率几乎只有百万分之一。

当然，将此类风险评估应用到现实世界需要一些背景信息。毕竟，每年有超过三人死于干沙洞坍塌，不幸的是，平均年龄为12岁。据我们所知，还没有人死于小行星撞击。正如恐龙可能会告诉你的，一次撞击造成的损失可能远远超过以往所有未撞击的总和。

所以问题是，地球是否该再次迎来小行星撞击了？谨慎预防是否有必要，还是我们在不必要地担忧？上述信息是让你安心，还是让情况更糟？
真的有点难以判断。但至少我们知道要远离沙洞。
这项研究很快将发表在《行星科学杂志》上。同时，它已在预印本服务器arXiv上发布。

首次在新生恒星周围旋转的尘埃和气体盘中，探测到了能够形成糖类和氨基酸前体的分子。
此次探测具有一定试探性，但它为了解复杂生命如何从太空化学过程起源，提供了一个窗口。不仅在行星诞生之前，甚至在恒星形成之前，这一过程就已开始。
德国马克斯·普朗克天文研究所（MPIA）的天体化学家坎伯·施瓦茨解释说：“我们的研究结果表明，原行星盘从早期阶段继承了复杂分子，而且复杂分子的形成可以在原行星盘阶段继续进行。”
恒星及其行星诞生于在星系中漂移的寒冷分子气体和尘埃的密集云团。当一团气体变得足够密集时，它会在自身引力作用下坍缩，形成一个旋转的致密物质。
随着新形成的恒星不断成长，物质持续从云团中落入。角动量迫使周围的尘埃排列成盘状，并卷入恒星为其提供物质。最终，恒星风与辐射压力会将物质推离引力范围，盘内剩余物质便成为行星的构成原料。你实际上是由恒星的残余物质构成，这是个有趣的想法。
这一形成过程，以及新恒星剧烈的耀斑活动，被认为是原行星盘中生物分子生存的障碍。因此从理论上讲，任何有助于行星形成的生物分子，都必须在恒星完成其破坏性活动之后才形成。
这就引出了一颗仍在形成中的原恒星V883猎户座，它距离我们约1350光年，仍处于破坏性阶段。由MPIA天文学家阿布巴卡尔·法杜尔领导的团队，利用智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）研究了光线光谱，发现了至少17种复杂有机分子存在的证据。
这些分子包括乙二醇（一种简单糖醇，可形成更复杂分子）和乙醇腈（氨基酸甘氨酸和丙氨酸以及核碱基腺嘌呤的前体）。它们在爆发性原恒星的原行星盘中存在，表明它们是从分子云继承而来，填补了恒星形成前后盘内生物化学之间的演化空白。
法杜尔说：“我们的发现表明，在星际云与完全演化的行星系统之间，存在化学富集和复杂性增加的直接联系。”
这些分子形成的条件非常寒冷。研究人员认为，它们在云团中的冰粒上形成，然后聚集在一起，形成内部锁定着分子的冰质物体。随着恒星逐渐成长，不断升高的温度使冰升华，释放出内部的分子，使其在盘中漂移，进而被ALMA探测到。
即便如此，信号依然微弱，需要在更长波长下进行更高分辨率的观测。这不仅能确认研究人员已发现的分子，还能识别新的分子。研究人员特别希望看看是否能找到含氮分子，在ALMA数据中，这类分子出奇地少。
法杜尔说：“也许我们还需要观察电磁光谱的其他区域，以找到更复杂的分子。谁知道我们还会发现什么呢？”

过多的宇宙辐射会使一颗行星失去孕育生命的能力。但一项惊人的新研究发现，在合适的条件下，宇宙辐射实际上可能使原本不适宜居住的星球变得宜居。

电离辐射具有足够的能量来破坏构成生命基础的有机化合物。对于像我们这样的生物体而言，这可能导致诸如癌症等健康问题。这不仅包括来自太阳的紫外线，以及来自遥远区域的X射线和伽马射线，高速粒子组成的宇宙射线也因破坏生物化学结构而值得关注。

在地球上，我们受到地球磁场和大气层的保护，免受这些辐射的最严重影响。通常认为，没有这些防护措施，生命将无法存在。

但新研究表明，生命不仅能够在电离辐射下生存，甚至可能依赖于它。其观点是，来自太空的高能粒子能够通过一种称为辐射分解的过程，将地下水中或冰中的分子里的电子撞击出来。从理论上讲，即使在寒冷、黑暗的环境中，这也能产生足够的能量来维持微生物生存。

研究人员对太阳系中关键位置的辐射分解进行了模拟，以计算其可能产生的能量。据他们计算，土星的卫星土卫二是最适宜外星生命生存的地方，其次是火星，然后是木星的卫星木卫二。

这项研究对于宇宙中生命存在的普遍性具有重大意义。

纽约大学阿布扎比分校的天体生物学家迪米特拉·阿特里表示：“这一发现改变了我们对生命可能存在地点的看法。我们现在不仅可以寻找有阳光照射的温暖行星，还可以考虑那些寒冷、黑暗的地方，只要其表面下有一些水，并且暴露在宇宙射线下。生命可能在比我们想象中更多的地方生存。”