銀河平面中前所未見的環狀結構

/ 銀河平面中前所未見的環狀結構

射電天文學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超可見光，位于電磁波譜的射電波段。當可見光被星際塵埃阻擋時，射電波卻能暢通無阻地穿透，看到傳統望遠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射電望遠鏡。

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南非MeerKAT射電望遠鏡便是其中典范——這套由64根天線組成的網絡，分布區域達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狀結構。令人驚訝的是，部分環狀結構僅在射電觀測中顯現，其他波段均無對應信號。近五分之一環狀結構的中心存在射電點源，表明其內部可能存在活躍的恒星活動。

這些神秘圓環的起源貫穿恒星演化的全過程：有些圓環可能是行星狀星云——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，許多環狀結構由大質量星的強勁星風將外層物質吹散而成。

除恒星起源外，部分環狀結構可能存在更奇特的解釋：可能是受引力透鏡效應扭曲的遙遠星系，甚至可能是奇異的射電圈——不過這是一種新發現的事物，其性質仍有待討論。

這些發現表明，我們對銀河系天體的認知仍存在巨大空白，而以MeerKAT為代表的新一代射電望遠鏡正在揭示以往觀測無法探測到的天體種群。每個環狀結構都承載著恒星演化、死亡以及塑造銀河系復雜過程的故事，等待著天文學家破譯其信息。相關研究已發表在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，研究人員發現，大氣中二氧化碳濃度的上升可能會導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。

眾所周知，大氣中二氧化碳濃度的增加會導致地球表面變暖，但在海拔100千米高的電離層中發生的變化卻不同——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，加速了風的循環，而這些變化會影響衛星和空間碎片的軌道和壽命，還會干擾無線電通信。

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

研究結果表明，在高濃度二氧化碳環境下，偶發E層往往會變得更強、發生高度更低，且夜間持續時間更長。研究指出，有鑒于此，電信行業需要制定長期規劃，充分考慮全球變暖和氣候變化對其未來運營的影響。可見，全球變暖的影響不僅限于地球，更延伸至太空深處。相關研究已發表在Geophysical Research Letters上。

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

/我們仍在等待下一次銀河系超新星的出現

古老的天文觀測記錄得以重見天日令人欣喜——這些記錄不僅能驗證或推翻已知的歷史天文事件，更能描述早期觀測者實際所見。最近發表在arXiv預印本平臺上的一項研究援引了兩部阿拉伯文獻，其中可能記載了銀河系內兩次著名的超新星爆發：一次發生于公元1006年，另一次則在1181年。

我們經常能在遙遠星系中觀測到宇宙深處的超新星，但在銀河系內，超新星實屬罕見。最近一次——1604年的開普勒星——發生在望遠鏡普及之前。四個多世紀過去了，我們仍在等待下一次銀河系超新星的出現。

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在天空中極為醒目，當時近東與遠東地區的觀測者均有記錄。其實，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節的新報告都很重要，因為該超新星殘骸的觀測位置及其具體坐標至今仍存爭議。新研究發現，伊本·薩納·穆爾克 （Ibn Sanā' al-Mulk） 所寫的阿拉伯詩歌中就有關于這顆1181年超新星的信息，文本中的關鍵行翻譯為：

“我看到地球表面的一切由于你的正義而增加了數量;現在，連天上的星星（anjum）的數量也增加了。（天空）用一顆星星（najm）裝飾自己;不，它透過它微笑，因為誰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。

超新星研究對現代天文學和天體物理學至關重要。超新星是物質循環的關鍵環節，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化契機。盡管近距離的“千新星”會給地球帶來災難性后果，但目前我們還處于安全范圍內——最著名的“候選”超新星參宿四距離地球約500光年，就算爆發了也不會給我們帶來傷害。所以當下，我們只能通過歷史文獻追溯這些遠古超新星的輝煌，靜待下一顆璀璨的銀河系超新星點亮夜空——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，學界一直認為矮星系的主要結合力來自一種名為暗物質的神秘物質所產生的引力。

然而最近一項新研究顛覆了這一假設，從而挑戰了天文學家對矮星系的認知：Segue 1星系的核心并非暗物質，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，引力遠強于它的銀河系正持續將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，其外圍區域主要由外遷恒星構成。通過測量外圍恒星的數量，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，然后發現靠近星系中心的恒星正沿著快速緊湊的軌道運行——這是黑洞存在的標志性特征。

更令人興奮的是黑洞的巨大尺寸：據估計，這一黑洞的質量是太陽的45萬倍，大約是Segue 1中所有恒星質量總和的10倍。但在多數星系中，中心黑洞的質量通常不會超過恒星總和。黑洞質量與宿主星系質量存在強關聯性，而Segue 1中的黑洞遠超預期值。如果Segue 1的情況不是個例，那么科學家們將不得不重寫這類系統的演化理論。

關于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類似于新發現的“小紅點”——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”們位于宇宙最遙遠的角落，難以研究。而Segue 1作為近鄰天體，或許能讓天文學家觀察到“小紅點”星系內部正在發生的演化過程。

無論是哪種解釋，Segue 1都對目前學界關于矮星系的認知提出了一個有趣的挑戰。事實證明，好物不在個大，小事物也能帶來大驚喜。相關研究已發表在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嗎？

近日，中國科學技術大學基于超導量子比特體系，提出可擴展的暗物質搜尋架構，并在多比特超導量子芯片上完成原理性實驗驗證。

現代天文學與宇宙學觀測表明，暗物質約占宇宙總質量25%。近年來，以軸子和暗光子為代表的超輕玻色子暗物質成為備受關注的暗物質候選者。理論預言，超輕暗物質的可能質量范圍約為1至100μeV，且與普通物質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搜尋的實驗研究，但面臨測量范圍與探測靈敏度難以兼顧的技術挑戰。

圖中（a）為可擴展的暗物質搜尋架構的預期界限；（b）為原理性驗證實驗給出的界限。

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隨著國際上新光譜巡天項目的建成和新技術的發展，該研究提出利用超導量子比特直接搜尋超輕暗物質的實驗架構。研究利用微納加工技術，在單個芯片上集成多個頻率可調的超導量子比特，形成可擴展的暗物質搜尋架構。這一架構可對暗物質多能區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，研究設計制作了三比特超導量子芯片，可同時對15.632-15.638、15.838-15.845及16.463-16.468μeV三個能區的暗光子進行搜尋，并給出相應區間內最嚴格的暗光子-光子耦合界限。研究發現，實驗結果相較此前基于天文觀測的界限提升了1至2個數量級。

這一工作展示了超導量子比特在粒子物理領域的應用前景，為未來實現更寬質量區間、更高精度的暗物質探測奠定了基礎。相關研究已發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

來源：中國國家天文

編輯：測不準的小陽

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