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【一场万年前的邂逅 搅起吸积盘中的漩涡——天文学家首次实现对银河系中心原恒星盘的直接成像】近日,中国科学院上海天文台吕行副研究员与云南大学、美国哈佛-史密森天体物理中心、德国马克斯普朗克研究所合作,利用阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)的高分辨率观测数据,在银河系中心方向发现了一个被周围天体近距离掠过、从而产生旋臂结构的大质量新生恒星吸积盘。这一新发现证明了大质量恒星与小质量恒星的形成过程相类似,二者都会经历吸积盘和飞掠等过程。该成果于5月30日发表在《自然・天文》。

在恒星形成过程中,环绕着新生恒星的周围会产生吸积盘。这个吸积盘,也被称为“原恒星盘”,是恒星形成过程中的关键一环。新生恒星通过吸积盘持续地从环境中聚集气体,逐渐长大。因此,吸积盘可以说是恒星诞生和成长的摇篮。天文学家对于类似太阳的小质量恒星吸积盘的研究已有数十年的历史,观测和理论结果都较为丰富,然而对于更大质量的恒星,尤其是30倍太阳质量以上的早型O型星,目前尚不清楚其形成过程中是否也存在吸积盘。这些更大质量的早期恒星远比太阳明亮,光度可达太阳的数十万倍,可剧烈影响整个星系的环境。因此,理解这些大质量恒星的形成过程具有重要意义。

银河系的中心距离我们约2.6万光年,是一个独特而重要的恒星形成区域。这里有超大质量黑洞Sgr A*,也有数千万太阳质量的恒星形成原材料——稠密的氢分子气体。这些气体一旦在自引力作用下坍缩,将开始形成恒星。不过,银河系中心有极特殊的环境,如强湍流、强磁场和Sgr A*的潮汐作用等,而这些因素会剧烈地影响恒星形成活动。因此,银河系中心区域的恒星形成过程可能与我们所熟悉的太阳系周边的造星过程有所不同。然而,因为银河系中心区域距离地球太远,而且银河系中心和太阳系之间有复杂的前景气体遮挡。这些影响因素都让天文学家对银河系中心恒星形成区域的直接观测非常困难。因此,天文学家必须选择有极高的分辨率和灵敏度的望远镜才能观测并研究恒星形成的细节。

吕行牵头的科研团队利用位于南美洲智利的ALMA干涉阵对银河系中心区域开展了长基线观测,分辨率达到了约40毫角秒。在这样的分辨率下的观测精度,就好比我们可以站在上海,却能清楚地看到北京的一颗足球。借助这样的高分辨率、高灵敏度观测,研究人员在银河系中心附近区域发现了一个直径约4000天文单位的吸积盘正围绕着一颗32倍太阳质量的早型O型星转动。这是目前发现的质量最大的有吸积盘的原恒星之一,更是天文学家首次对银河系中心的原恒星盘的直接成像。这项发现表明,大质量的早型O型星的形成过程中确实有吸积盘的参与,而且该结论在银河系中心这样的特殊环境下依然成立。

更加出乎意料的是,这个吸积盘有一对明显的旋臂结构。这种旋臂结构在星系盘中常见,但在原恒星盘中较为罕见。一般认为这种旋臂结构是吸积盘自身引力不稳定,从而碎裂导致的。但是本次研究发现,这个大质量早型O型星的吸积盘中气体温度较高、湍流较强,足以维持吸积盘自身的稳定性。因此,研究人员认为存在另一个可能的解释,即旋臂是受到外部扰动产生的。在这个吸积盘周围几千天文单位远的地方,研究人员恰好发现了一个3倍太阳质量的天体,可能就是外部扰动的来源。为了验证这一猜想,他们首先利用解析计算,检查了这个天体几十种可能的历史轨迹,发现只有在一种轨迹下它才可以扰动吸积盘。然后研究人员在上海天文台的高性能超级计算机平台上,利用数值模拟追踪了这一轨迹,重现了这个天体在一万多年前掠过吸积盘、并在吸积盘中搅出旋臂结构的完整过程(图1)。值得一提的是,这类数值模拟耗时很久,需要一周左右才能运行完成。因为研究人员提前利用解析计算找到了唯一合适的轨迹,所以不需要反复尝试不同的物理条件,而是一次运行就正中靶心,节省了很多时间。最终,解析计算和数值模拟结果均与观测结果完全对应,因此,这个吸积盘中的旋臂很可能是周围天体造访过程留下的遗迹。

这一发现充分说明,在恒星形成的早期阶段,吸积盘演化会频繁受到飞掠作用这样的动力学过程的影响,从而显著地影响恒星和行星的形成。所以,在研究吸积盘演化时,我们不能将它们作为孤立系统看待,而应当认真考虑这些动力学作用。有趣的是,有证据显示[1],大约7万年前,一对名为“舒尔茨星”(the Scholz’s star)的双星系统就曾近距离飞掠过太阳系,它可能扰动了奥尔特云,将一批彗星送入了内太阳系。本次的研究结果表明,对于更大质量的恒星,尤其在银河系中心这样的高恒星密度的环境中,这种飞掠作用应该极其频繁。“这颗大质量恒星的形成过程和太阳这样的小质量恒星有些类似,都有吸积盘和飞掠作用的参与。尽管质量有大小之分,但是恒星形成过程中的一些物理机制是统一的。这为解开大质量恒星形成之谜提供了重要线索。” 吕行表示,“我们已经提交了新的ALMA观测申请,希望把分辨率再提高三倍,推到望远镜的极限,以期看清这个吸积盘里隐藏的细节。”
图1,从左下开始的三幅图来自数值模拟,分别是飞掠刚发生、发生后4000年、发生后8000年的状态。右上带有旋臂的吸积盘以及旁边的两个天体来自实际的ALMA观测,对应飞掠发生后12000年的状态。(中国科学院上海天文台)
图2,数值模拟中,外部天体(红点)飞过吸积盘,搅动出旋臂的过程。颜色的明暗代表吸积盘上的气体面密度。

注释:
[1]https://t.cn/A6XTjdUp
#信阳生活# https://t.cn/A6XTjdU0

2022年全民营养周——会烹会选、会看标签、做营养健康小达人#科学就医我行动#

面对琳琅满目的食品,如何通过观察包装袋上的营养成分标签来分辨更适合自己、家人的健康食品呢?下面精选了几个食品标签中常见问题,带您了解标签小知识。(图1)
一、什么是食品标签?
预包装食品(预先包装好的、定量的)上都会有标签。食品标签是向消费者传递信息,展示食品特征和性能的一种形式。
(图2)根据我国要求,标签上应该具备以下一些基本要素:食品名称、配料表、净含量和规格、生产者和(或)经营者名称、地址和联系方式、生产日期和保质期、贮存条件、食品生产许可证编号、产品标准代号等。
除了上述这些,同样重要的还有营养标签,向消费者展示产品的营养信息。
二、食品包装上的配料表该怎么看?
食品配料表是一个食品与其他食品区分的重要方面,也是鉴别食品属性的重要证据。配料标注要求有三个主要方面:第一是排列递减的原则(加入量不超过2%的配料可以不按递减顺序排列),第二是标示所有原料的原则,第三是食品添加剂必须标示的原则。
以咖啡为例进一步说明:
(图3)第一个产品,食品名称“××咖啡”配料“咖啡豆”。
(图4)第二个产品,食品名称“××白咖啡”配料“植脂末、白砂糖、速溶咖啡粉、脱脂乳粉等”。
由上述两个例子不难看出,第一个是真正的咖啡,第二个则是混合后的产品,添加了植脂末(排在第一位,说明其在配料中所占比例最高),其次是白糖,然后才是咖啡粉、乳粉等。
此处需强调上述两种产品的安全性都没有问题,也是合乎法规要求的。也正因如此,我们在市场上才能看到丰富多彩的食品。但这是一个消费提示,如果喜欢喝混合的咖啡,选后者当然没问题,但如果想喝纯咖啡,不看配料表而盲目地选择,可能会得非所愿。
三、什么是食品营养标签?
营养标签是指预包装食品标签上向消费者提供食品营养信息和特性的说明,包括营养成分表、营养声称和营养成分功能声称。
(图5)营养成分表一般在背面,是一个包含有营养成分名称、含量和占营养素参考数值(NRV)百分比的规范性表格。
另外,(图6)您看到的“300亿活菌”叫营养声称。
(图7)“梨含有丰富的配糖体及鞣酸,有助于缓解咳嗽”则叫营养成分功能声称。
四、怎么理解营养成分表?
以某种粗粮饼干的营养成分表为例来做详细说明∶
(图8)上表的最左列的能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物和钠是我国要求必须标注的,我们称之为强制标示的“1+4”。食品中其他成分如“钙”、“铁”、“维生素A”等,是否需要展现,则由企业根据产品特点自愿标示。营养成分表中间列标示的数值为对应的含量数值,一般以每 100g 或每 100ml或每份的含量来表示。
表中最右列为该产品中各营养素的含量占其营养素参考值的百分比(NRV%)。由于消费者很难从数字表面看出食品中某一种营养素的高低,而如果以百分含量来表示,则很好理解。比如:上述100g 饼干中的脂肪含量为 24g,经计算占脂肪 NRV 的百分比为“40%”,则认为如果吃100g 这个产品,大概能够满足成人一天所需脂肪的 40%(由于每个人的身高、体重、体力活动水平等不一样,需求量有差异),所以如果再吃其他含脂肪多的食物就要适当控制了。
五、营养成分表中的那些含量数字是怎么来的?可信吗
其实这点倒不必太过担心。我国标准中要求,食品标签上营养成分的数值可以通过原料计算或者产品检测获得,企业必须有可靠的依据才可以在标签上写上这些数字。许多企业是根据产品的多次检测数据得出,有些原料比较简单的食品,则通过配料的营养成分计算或者直接采用我国权威营养成分表中的数据列出的。现在无论是公民意识还是监管力度都逐渐加强,一般来讲,企业不敢也不会胡乱标示的。
六、企业可以随便声称自己的产品是“高钙”、“低脂”吗?
所有的食品都不可以随便做声称,只有符合我国标准中要求的条件才可以进行相应的声称。
(图9)例如高钙牛奶虽然牛奶本身钙的含量较高,但不是所有的牛奶都可以说成是“高钙”奶,只有每100ml牛奶中的钙含量大于等于“120mg”时,才可以声称;如果低于这个数值却进行了声称,则是不合格的。所以您可以根据标签上的这些声称,购买适合自己的产品。
七、“无糖”饮料中真的不含糖吗,为什么喝起来还是甜的?
(图10)饮料中的“无糖”是指每100ml饮料中糖含量等于或低于0.5g。糖是碳水化合物的其中一种,这时产品的营养成分表中就会出现两种情况,一种为碳水化合物含量直接标注为0,另一种为碳水化合物含量标0的同时还单独标示出了糖的含量为0,这两种情况都是正确的。
(图11)这类饮料喝起来甜是因为添加了一些甜味剂,会在配料表中标出,如阿斯巴甜、安赛蜜、甜蜜素等都是饮料中常见的甜味剂。

以上就是日常食品包装上标签常会遇到的问题,这次总结出来就是希望可以帮助更多的消费者在选择商品时不被商家的宣传误导,通过认识食品标签正确选择真正需要的食物或健康产品。会看标签,明白消费,健康就在你我身边。


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