超大质量双黑洞并合 3年后人类或将有幸“目睹”

  超大质量双黑洞在演化最后阶段的并合,究竟会是一种怎样的结果,目前还存在争议。有的理论认为,两个黑洞会像两个人面对面贴近跳舞一样,虽然距离很近,但始终无法合二为一;有的理论则认为,当两个黑洞越靠越近,随着引力波辐射散失掉大量能量,最终会无限贴近直至并合。

  安涛 中国科学院上海天文台研究员

  当两个超大质量黑洞逐渐靠近,并最终并合后,会发生什么?这个此前无人能够确切回答的问题,或许将在未来3年内得到答案。

  不久前,中国科学技术大学蒋凝博士领衔的国际研究团队发现了一个疑似将在未来3年内完成并合的超大质量双黑洞系统。如果这一发现得到证实,它将极有可能成为人类完整观测到的第一例超大质量双黑洞并合事件,为检验黑洞演化和引力波理论提供最佳研究对象。

  近日,在这一发现的基础上,一个由中国科学院上海天文台研究员安涛牵头的研究团队利用甚长基线干涉测量技术对这个超大质量双黑洞系统进行了首次高分辨率成像观测,研究了其并合前的射电结构和辐射状态,对今后对比研究双黑洞并合前后的辐射和动力学特征提供了重要参考。

  “看不见”的超大质量双黑洞并合

  当一颗质量是太阳几倍甚至几十倍的恒星走到生命尽头时,往往会以黑洞的形式终结一生。而双黑洞,顾名思义,便是由两个因引力作用相互吸引、绕转的黑洞组成的系统。随着时间的推移,这两个黑洞会像陀螺一样,不断旋转着向彼此靠近,最终发生双黑洞并合事件,并释放出引力波。

  按照质量划分,黑洞可以大致分为3类,即恒星级质量黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。就算是最小的恒星级质量黑洞,其质量也是太阳的数倍乃至数十倍。而超大质量黑洞,其质量则会在太阳的百万倍到百亿倍之间。根据现有的观测数据,科学家认为,大质量星系中心普遍存在着超大质量黑洞。比如不久前刚刚公布首张照片的银河系中心的超大质量黑洞Sgr A*,其质量便达到了太阳的400万倍。安涛表示:“银河系在茫茫宇宙中并不算大,有的星系质量比银河系大几千倍甚至上万倍,因此这些星系中心的黑洞质量也会更大。”

  超大质量黑洞是否也会发生双黑洞并合?答案是肯定的。在等级成团星系宇宙学演化框架下,两个星系之间的并合必然会产生超大质量双黑洞。安涛向科技日报记者介绍,超大质量双黑洞在演化最后阶段的并合,究竟会是一种怎样的结果,目前还存在争议。有的理论认为,两个黑洞会像两个人面对面贴近跳舞一样,虽然距离很近,但始终无法合二为一,此时二者之间的最小间距将达到约1秒差距(1秒差距约等于3.26光年);还有的理论则认为,当两个黑洞越靠越近,随着引力波辐射散失掉大量能量,最终会无限贴近直至并合,此时二者之间的间距约为毫秒差距,即0.001倍光年。但无论如何,双黑洞并合时二者间“亲密无间”的距离,都让直接观测超大质量双黑洞并合成为难题。“当两个黑洞之间距离过近时,就远远超出了望远镜的分辨率极限,无法直接观测成像,甚至分不清楚是一个黑洞还是两个黑洞。”安涛向记者解释道。

  另辟蹊径克服直接成像困难

  虽然没有办法用望远镜对超大质量双黑洞并合直接进行成像观测,但这不代表科学家没有其他手段探查其奥秘。

  通常人们看到的黑洞图像,黑洞周围往往存在着一圈发光物质,那是被黑洞吸引而来的气体、碎片等,天文学中称之为吸积盘。在稳定状态下的黑洞,其吸积盘通常也呈现出相对稳定的状态。但是一旦当两个超大质量黑洞逐渐开始旋转、靠近,并形成双黑洞系统时,其相互绕转会造成吸积盘及其周围气体云团的亮度发生变化。而这一变化便可被光学和X射线望远镜敏锐地察觉到。在此基础上,结合近年来飞速发展的时域天文学,天文学家便能够以时间为序列,对亮度变化的时间特征进行分析,得到所谓的光变曲线,从而对双黑洞的某些物理性质进行深入研究。

  一个引力束缚的双黑洞系统,由于轨道绕转,其光变曲线会呈现周期性特征。这样的超大质量双黑洞候选体,天文学家已经发现了很多,但它们没有一个表现出临近并合的特征。但天文学家并没有因此放弃,在不久前,蒋凝领衔的国际研究团队在近邻宇宙中发现了一个奇特的活动星系核,它的光变曲线呈现出周期衰减的震荡,在过去3年里,这一周期从一年逐渐减小到3个月。不仅如此,其光变的振幅也在逐渐减小,再结合其他观测特征和模型拟合预测的结果,该团队认为,这极有可能是一个将在3年内完成并合的超大质量双黑洞系统。人类终于有可能第一次“目睹”到超大质量双黑洞并合过程。

  为了证实这个史无前例的猜想,蒋凝领衔的研究团队以及国际上的多个团队正在开展后续的多波段观测,其中射电波段跟踪观测是重要的一部分。由于该候选体的射电辐射极其微弱,只有借助拥有极高分辨率和灵敏度的射电望远镜阵列才能对其进行进一步观测。

  于是,在获知这一发现后,安涛及其团队立即使用甚长基线干涉测量技术对该候选体进行了观测研究。简单来讲,甚长基线干涉测量技术是将几台独立的射电望远镜,通过组合形成一个大型射电望远镜阵列。而这台组合而成的“巨大望远镜”,其分辨率会随着望远镜之间距离增大而逐渐提高,即望远镜之间相距越远,分辨率越高。据安涛介绍,一般而言,望远镜之间的距离过远,会导致彼此间的信号传输不稳定,给后期的信号合成造成困难。但甚长基线干涉测量技术能够将每个望远镜观测到的数据进行独立记录,并汇总到一个数据中心进行分析,后期再利用特殊手段将各个望远镜的数据对齐合成,使得望远镜即使分布于全球各大洲,也不必担心受到信号传输距离的影响。

  对双黑洞系统的研究才刚刚开始

  蒋凝及安涛团队的一系列研究只是一个起点。超大质量双黑洞并合会产生什么结果?没有人敢下定论。释放引力波当然是最有可能的结果之一。但是不同于质量较低的双黑洞并合所引发的引力波,超大质量双黑洞并合所产生的引力波频率不在地面引力波探测器——激光干涉引力波天文台的探测范围内。不过,科学家也并非毫无办法,对于百万倍太阳质量的超大质量双黑洞并合事件,其辐射的引力波频率在毫赫兹频段,我国的“天琴”“太极”和欧洲LISA项目等未来空间低频引力波探测器都可以对其进行探测。但对于几亿到几十亿倍太阳质量的超大质量双黑洞并合产生的引力波,其频率更低,往往在纳赫兹到微赫兹之间,只能通过脉冲星计时阵列进行探测。

  在安涛看来,他们的研究才刚刚开始,“我们的第一轮观测主要是为以后的研究提供最初的基准和参照。”在接下来的几年内,研究团队将持续对这个双黑洞系统进行射电谱和甚长基线干涉测量技术成像观测,为跟踪超大质量双黑洞并合前最后时刻的活动性提供关键的观测信息,以及与并合后的射电观测相比较,以期能够完整了解超大质量双黑洞并合全过程。而蒋凝与安涛也都在得出相关结果后,不约而同地在第一时间将结果与国际天文界的同行们进行了分享,希望国际天文学家共同加入,来进一步研究和检验这个非同寻常的发现。安涛说:“这个候选体的发现和研究,对于进一步理解黑洞和星系演化非常重要,我们把结果分享出去,大家一起去努力探索,无论谁有了后续结果,都是人类探索宇宙未知的进步。”

  来源:科技日报

【土耳其外交部谴责德国针对土耳其的“毫无根据”的言论】
周三(6月1日),土耳其外交部强烈谴责并拒绝德国针对土耳其的“毫无根据”的言论。土耳其外交部发言人比尔吉奇针对德国政府副发言人沃尔夫冈·布赫纳的言论发表了一份声明。比尔吉奇说:“德国落入希腊的挑衅陷阱并参与针对土耳其的抹黑运动,这是不可接受的。我们将继续捍卫我们的主权,反对希腊无视北约联盟,企图侵犯我国的领空,骚扰我们在土耳其和国际空域的飞机。希腊是世界上唯一一个声称其领空多于其领海的国家。”

他指出,基于这种非法主张,说得客气一点,将距离国际空域6-10英里(9-16公里)以内的航班描述为“侵犯希腊领空”是一种疏忽。

比尔吉奇说:“如果有一个行为者威胁到其邻国的主权、地区安全和稳定,那就是希腊。”

事实上,希腊正在武装靠近土耳其的岛屿,据比尔吉奇说,此举与1923年的洛桑和1947年的巴黎和平条约相抵触。

比尔吉奇强调,希腊坚持其“非法”和“不公平的立场”,认为它可以单方面将爱琴海的领海扩大到6海里以外,这违背了土耳其的重要利益和航行自由。

“我们期望德国邀请希腊按照国际协议行事,而不是发表不符合联盟精神的偏颇言论,”比尔吉奇补充说。

民间在#端午节[超话]# 包#粽子# 祭祀祖先的民俗,源于2300年前。为了纪念春秋战国时楚国大夫、爱国诗人屈原为民请命投了汨罗江之后,粽子作为中国传统节日“端午节”的特有食品一直流传至今不仅毫无衰败还做到了与时俱进,老幼尽知,而且平日里也可以吃的到。
中国南北方各地粽子的品种各异,如香包粽、斧头粽、龙舟粽、竹筒粽。粽子大小也各异,有鸡蛋大小的袖珍香包粽,也有硕大无比的大龙舟粽。但基本上都离不开黏米,比如有白糯米粽、黄米粽、粘高粱粽、血糯米粽等等。粽子用到的“包装”大多是纯天然、气味清香的植物叶子,比如苇叶、箬叶、桂竹叶、月桃叶、芭蕉叶、粽粑叶、竹笋壳,甚至还可以用嫩竹筒做竹筒粽。粽叶含的多酚类物质和钾在蒸煮粽子时会慢慢渗透其中,可以补充夏日炎热流汗损失的矿物质,还可以清热去火。煮好的粽子,外表颜色棕黄或草绿,散着诱人的清香。包粽子多是用细长的马莲叶子或棉线,从里到外都是原生态的,所以把粽子奉为千年不衰的中华美食一点都不为过。
粽子好吃,但也要吃的明白、吃的健康,知道它在我们的膳食中应该扮演的角色,以免吃错了影响健康。
1、粽子花样多,超市挑选哪种粽子比较好?
粽子的花样很多,比如糯米小枣粽、黄米粽、江米豆沙粽是最常见的品种,另外火腿粽子、咸肉粽、鲜肉粽、咸蛋黄粽子、猪油江米粽也具有浓郁的地域风味。不可否认的是各种肉、干贝或咸蛋黄做的粽子蛋白质含量提高了,味道也很好,但也往往使脂肪、钠含量明显升高。现在我们越来越重视饮食健康,紫薯粽、藜麦粽等薯类、全谷物特色的粽子也越来越受欢迎。如果你是在超市采购粽子,建议参考对比不同粽子包装上的配料表,尽量规避有添加糖、咸肉、火腿、咸蛋黄、猪油的粽子。另外,也要看下产品营养标签中的营养成分表,对比一下其中能量、脂肪、钠,挑选每百克含量或NRV%相对更低的粽子。

2、哪些人需要少吃粽子?
相对而言,血糖、血脂、血压和体重超重肥胖的人需要尽量少吃粽子,如果能买到低热量、低脂肪、无胆固醇、低饱和脂肪酸的杂粮、薯类粽子倒是可浅尝一下。

粽子的主要原料糯米(白糯米、紫糯米、粘黄米)中支链淀粉含量较高,做熟了放凉之后不易发生淀粉老化,而且血糖生成指数GI和血糖负荷GL较高,尤其是添加了糖、果脯或甜豆沙的粽子对糖尿病患者的血糖影响更大。多吃这种高碳水化合物的粽子更容易合成甘油三酯,肥胖和脂肪肝的人尽量少吃。此外,严重的胃炎胃溃疡、肠炎的人不适合吃粽子,尤其是冰箱里刚拿出来的冷粽子。如果你痤疮较多、体重超重或肥胖并且有心血管病家族史,建议尽量少吃粽子,更不建议选择加糖或猪油的豆沙粽、八宝粽、咸肉粽、火腿粽以及咸蛋黄粽子,这其中的甜馅、咸肉、咸蛋含有较多添加糖或脂肪和胆固醇。

3、吃粽子爱沾糖,怎么办?

有人喜欢吃粽子必蘸糖,觉得这样才能彻底享受到粽子的甜糯之美,但这么做也很容易能量失衡。根据2022版《中国居民膳食指南》建议,中国居民膳食指南推荐7岁及以上儿童青少年、成年人每人每天添加糖摄入量不超过50克,最好控制在25克以下。尤其是血糖异常、超重肥胖的同学需严格控制糖摄入量。对普通人来说,吃粽子也最好不蘸糖,实在想吃甜粽子,可以选择用少量稀释的蜂蜜。蜂蜜含糖量比白糖低25%左右,稀释1倍后会进一步降低含糖量。另外,炼乳含糖量大约55%左右,比白糖的糖分低约45%。炼乳比较粘稠,所以稀释一倍也能接受,这样可以进一步减少糖摄入量,但不要蘸糖最好。榴莲的碳水化合物含量28%,,吃粽子喜欢蘸糖的人可以试试用榴莲肉稍加纯净水打成浆,蘸着粽子吃也还不错。

4、粽子搭配哪些食物吃更健康?
很多人把粽子当小吃,其实不管纯糯米粽子,还是加了小枣、豆沙、咸肉、薯类、杂粮的粽子也都属于妥妥的主食,所以吃粽子就是要替换掉其他主食的。
粽子应该搭配哪种食物一起吃,还要看看是哪一类粽子,如果是黏米粽子或者加了杂粮和薯类的粽子,那么搭配适量的肉类、禽蛋和豆制品等高蛋白类食物,以及充足的蔬菜就是正解。比如早餐的糯米豆沙粽+煮鸡蛋+香干炒菠菜,再来杯牛奶;如果是肉粽子等含有动物蛋白的粽子,首先要多搭配蔬菜,最多再加点豆制品。比如肉粽子+虾皮炒小白菜+大樱桃+豆浆就不错。粽子是高热量的食物,所以合理的搭配首先要尽量避免高碳水化合物、高脂肪的食物,比如面包、面条、馒头、红烧肉、排骨、肘子、油炸食品。吃粽子时注意,先吃蔬菜、再吃高蛋白的食物,最后吃粽子,这样对于控制食欲和餐后血糖都有帮助。

4、疫情居家一起包健康美味的粽子。
传统粽子多是用糯米或黄米等支链淀粉含量高的谷类作为主要原料,但谷类中赖氨酸缺乏,所以搭配低糖的豆沙馅、红腰豆、花生米都是不错的选择,可以做到氨基酸互补。包鲜肉粽还好,但咸肉粽、火腿粽或咸蛋黄粽子的钠含量未必太高了,不作为首选的健康粽子。根据最新版的2022《中国居民膳食指南》,每天主食中全谷物和杂豆类食物建议50~150g,薯类50~100g。那么美味健康的粽子完全可以搭配藜麦、燕麦、大麦仁、青稞、野稻等全谷物类食物,或者紫薯、红薯、山药、芋头等薯类食物。这些搭配不仅可以增加粽子的膳食纤维,还能补充β-胡萝卜素或花青素,以及B族维生素的含量,还能更好的控制热。推荐一款美味健康的粽子:
藜麦糯米鹰嘴豆粽子
原料:血糯米50g,藜麦10g,鹰嘴豆5g,黑加仑葡萄干3g。鸡蛋1个;苇叶3张,马莲草1根。(以上为1个粽子的原料,根据人数×N份)
做法:
1、粽叶和马莲草浸泡2小时至充分变软;
2、血糯米、鹰嘴豆、藜麦、葡萄干清洗后换适量的水浸泡1小时;
3、苇叶排列好,卷成漏斗状,尖端塞葡萄干防漏,其他原料混合后装入漏斗里;
4、把苇叶覆盖在米上面,用马莲草环绕缠紧;
5、包好的粽子放入锅中,加水小火煮1小时,小时候比较爱吃煮粽子时一起煮的鸡蛋,这种鸡蛋煮好后和粽子一样的草绿色,吃起来也是粽子味儿。

包好的粽子清香四溢、粘糯适口,煮好的鸡蛋也浸染了粽叶的绿色和香气,别具特色。
马上就要高考了,考生们适当吃点热粽子可以提供较多的碳水化合物和维生素,祝孩子们“一举高粽”、“粽于圆满”、“连粽三元”!


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