#科普[超话]#

来自美国和日本的科学家,在实验室内将镱原子冷却到绝对零度之上十亿分之一摄氏度,这是所有原子停止运动的假设温度。这一温度甚至比最深的深空还要冷。相关研究发表于《自然·物理》杂志。

在最新研究中,科学家们使用激光,限制了30万个原子在光学晶格内的运动。该实验模拟了理论物理学家约翰·哈伯德于1963年首次提出的量子物理模型——哈伯德模型。该模型允许原子展示不寻常的量子特性,包括电子之间的集体行为,如超导(导电而不损失能量)等。
  研究人员称,他们造出的冷却物质甚至比太空中已知最冷的区域——旋镖星云还要冷,旋镖星云距离地球3000光年,是围绕在半人马座中一颗垂死恒星周围的一团气体云。科学家们认为,旋镖星云正被星云中心垂死恒星喷出的冷膨胀气体冷却,因此此处的温度比宇宙其他部分还要冷,约为1开尔文或零下272摄氏度,仅比绝对零度(零下273.15摄氏度)高1摄氏度。但在最新实验中,镱原子的温度比旋镖星云的温度还要低。研究人员之一、美国莱斯大学科学家卡登·哈扎德说:“冷却到这一极端低温的结果是物理学发生了真正的变化,更偏向量子力学。”
  实验团队目前正在开发第一批工具,以测量镱原子在绝对零度以上十亿分之一摄氏度时可能会出现的行为。哈扎德说:“这些系统非常奇特,我们希望通过研究和理解它们,发现新的物理学现象。”
#亿点曝光计划##涨姿势#

美国宇航局刚刚观测到了所有时间的最亮爆发吗?
19亿年前,一颗恒星的爆炸死创造了一个黑洞。它的光刚刚到达地球。但它创下一个宇宙记录吗?
STARTS WITH A BANG — OCTOBER 17, 2022
Ethan Siegel

斯威夫特的x射线望远镜捕捉到了GRB 221009A在它首次被探测到大约一小时后的余辉。这些明亮的环从另外的不可观测到的在我们星系内位于这次爆发方向中的尘埃层散射的x射线结果形成。(Credit: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester))
关键要点
19亿年前,一颗大质量恒星在一次壮观的爆炸中死去,产生一个超新星、一个伽马射线爆发,很可能在这个过程中的一个黑洞。
2022年10月9日,它的光到达了这里地球上,包括伽马射线、x射线和一个仍然坚持的光学余辉。
但这真的是所有时间的最明亮的爆发吗?虽然它是明亮和令人印象深刻的,但要创下一个最终的能量记录还有很长的路要走。
对我们大多数人,我们从来看到的最亮的天体是我们的太阳。

太阳的光是由于核聚变,它主要将氢转化成氦。当我们测量太阳的旋转速率时我们发现它是整个太阳系中最慢的旋转者之一,采取从25天到33天来做出一个360度旋转,取决于纬度。发射一个近恒定的3.8×10^26 W的能量,太阳是我们大多数人将从来看到的最亮的东西。虽然许多其他光源内在的更亮,但它们是远在外的。(Credit: NASA/Solar Dynamics Observatory)
向地球提供近每平方米13万流明,没有其他天文来源比较。

(现代的)摩根-基南光谱分类系统,有每个恒星类以开尔文显示在它上面的温度范围。今天绝大多数(80%)的恒星是M级恒星,仅有1/800是一个O级或B级恒星,质量大的足以是一个核坍缩超新星。我们的太阳是一颗G级恒星,不显著的但比所有约5%的恒星更亮。仅大约一半的恒星以孤立存在,另一半被束缚在多星系统中。(Credit: LucasVB/Wikimedia Commons; Annotations: E. Siegel)
但它内在的不是特别发光的;它只是在附近。

在狼蛛星云中心发现的这个年轻星团的中心浓集被称为R136,并包含许多已知的质量最大的恒星。其中有R136a1,它以太阳质量约260倍而来,是已知的最重的恒星。总而言之,这是在我们本地星系群中最大的恒星形成区域,它将可能形成数十万颗新恒星,其中最亮的恒星的照耀亮度是我们太阳的数百万倍。(Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)
大质量的、年轻的蓝色恒星能明亮数百万倍照耀。

在M81群中最大、最亮的两个星系M81(右)和M82(左)被同一帧显示在这些2013年和2014年的照片中。2014年M82体验了一颗超新星,在2014年的(蓝色)图像中在星系中心上方可见的。(Credit: Simon in the Lakes)
在恒星灾难中,像超新星一样,垂死的恒星能达到约100亿太阳光度。

一颗非常大质量恒星整个它的的生命的解剖,当核耗尽核燃料时最终处在一个II型超新星中。核聚变的最后阶段通常是燃烧硅,在跟着变成一个超新星之前它只简单在核中产生铁和铁一样元素。如果这颗恒星的核质量足够大,当核坍塌时它将产生一个黑洞。(Credit: Nicolle Rager Fuller/NSF)
但一些超新星取得甚至更大的亮度,尽管暂时的。

在左边的一颗正常的超新星中,周围有大量的物质阻止核变得暴露的,甚至在爆炸首次发生后数年或几十年。然而,对于一个母牛一样的超新星,恒星核周围的大量物质被破开,在短的秩序内暴露这个核,可能被相关到在此类事件中看到的过高亮度。(Credit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF)
在它们的最后阶段,恒星内部变得如此热以致光子自发地产生电子-正电子对。

虽然带电粒子和光子之间许多相互作用是可能的,但在足够高的能量下,这些光子能像电子-正电子对一样行为,这能比简单的只用光子散射远更有效的耗尽一个带电粒子的能量。当光子在热的大质量恒星内部转化为电子-正电子对时内部的压力骤降,导致一对不稳定的超新星。(Credit: Douglas M. Gingrich/University of Alberta)
这种物质-反物质转换触发一个超发光的对不稳定超新星。.

这张图说明天文学家曾经认为触发了被称为SN 2006gy的超新星事件的对产生过程。当足够高能的光子被产生时它们将创造电子/正电子对,造成一个摧毁恒星的压力降落和一个失控反应。这个事件被称为一个对不稳定性超新星。一个超新星的峰值亮度也被称为超亮超新星是比任何其他一个“正常”超新星都大很多倍的。(Credit: NASA/CXC/M. Weiss)
结成茧的、点爆的恒星和残骸能更耀眼它们,尽管暂时的。

像2018 cow这样的事件现在要么被称为FBOTs要么母牛一样事件被认为是一个来自结茧的超新星爆发冲击的结果。现在发现了五起这样的事件,正在狩猎来解开什么造成它们以及是什么使它们如此独特的。(Credit: Shanghai Astronomical Observatory, China)
但来自超新星事件发射的准直喷射------已经明亮的发光的超新星——更照耀所有它们。

艺术家的印象显示一颗被一颗快速自旋的中子星驱动的超新星和相关的伽马射线爆发------一种被称为一个磁星的异域天体。宇宙中许多最强大的灾难也被一个吸积的黑洞或像这样的一个毫秒磁星提供动力,但有些不产生伽马暴,而是与它们伴随的x射线。(Credit: ESO)
快速旋转和磁场准直物质,创造超相对论的运动。

这张超亮超新星SN 1000+0216的插图是迄今为止观测到的最遥远的以一个z=3.90红移的超新星,来自宇宙刚16亿岁时,是目前一个单个超新星距离的记录保持者。(Credit: Adrian Malec and Marie Martig (Swinburne University))
它们照亮并电离周围的粒子,产生极端高能的光子。
2022年10月9日,一场明亮的伽马射线暴抵达了地球。

这个由费米大面积望远镜数据构建的序列揭示以在GRB 221009A位置中心的伽马射线中的天空。每一帧显示能量超过1亿电子伏特(MeV)的伽马射线,其中更亮的颜色表示一个更强的伽马射线信号。它们总共代表超过10个小时的观察时间。来自我们银河系中部平面的辉光出现为一个宽对角线带。这张照片的跨度约为20度。(Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)
在大约20亿光年的距离上,这是一场特别近的、明亮的大灾难。

由斯威夫特的紫外线/光学望远镜在可见光下拍摄的图像显示GRB 221009A(圈起来的)的余辉怎样在大约10个小时的过程中消退的。这次爆炸出现在矢状座并发生在大约19亿年前。这张照片的跨度约为4弧分。(Credit: NASA/Swift/B. Cenko)
但它没有更照耀目前的纪录保持者。

艺术家的伽马射线暴GRB 080319B的印象,仍然是从来能量最大的电磁事件,对它的喷射是多明亮没有做宣判。如果地球位于沿着这些事件本身喷射之一约45光年内,它将已经足够明亮更照耀白天的太阳。(Credit: European Southern Observatory (ESO))
2008年的GRB 080319B峰值在太阳亮度的21个10^15上。

GRB 080319B的极其明亮的余辉被斯威夫特的x射线望远镜(左)和光学/紫外线望远镜(右)拍摄。这是迄今为止从来见过的最亮的伽马射线暴余辉,峰值输出功率为2.1×10^16个太阳。(Credit: NASA/Swift/Stefan Immler, et al.)
只有合并的黑洞释放更大的能量。

两个合并黑洞附近被翘曲的空时的数学模拟。彩色的波段是引力波的峰值和波谷,随着波幅增加颜色越来越亮。最强的波携带最大的能量刚好在合并事件本身之前和期间出现。从向内螺旋的中子星到超大质量黑洞,我们应该期望宇宙来产生应该超过频率中幅度的9个数量级的信号。并能达到约10^23个太阳的峰值功率输出。(Credit: SXS Collaboration)
峰值超过10^49瓦,它们在毫秒时间尺度上超过所有恒星的总和。

虽然大多数星系在它们的中心只有一个超大质量黑洞,但有些星系有两个:一个双超大质量黑洞。当这些黑洞向内螺旋并合并时,它们代表自大爆炸以来在我们宇宙中发生的最高能的事件,能比天空中所有的恒星结合起来的更照耀一个许多百万倍的因素。(Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI))
大多寂寞的星期一以图像、视觉和不超过200个单词讲述一个天文故事。少说话多微笑。
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打破多项纪录!我国天地联合观测到迄今最亮#伽马射线暴#

北京日报客户端 | 记者 刘苏雅

10月9日21点17分,我国高海拔#宇宙#线观测站、高能爆发探索者和“慧眼”卫星同时探测到迄今最亮的伽马射线暴。这是我国首次实现对伽马射线暴的天地多手段联合观测,将伽马射线暴光子最高能量纪录提升了近20倍,打破了多项伽马射线暴观测纪录,对于揭示伽马射线暴的爆发机制具有重要价值。10月16日,中科院高能物理研究所发布了这一消息。

伽马射线暴是宇宙中最剧烈的天体爆发现象,其短至几毫秒,长可达数小时,释放的能量超过太阳在其一生辐射能量的总和。持续时间较长的伽马射线暴产生于比太阳大几十倍的恒星星体坍缩爆炸;持续时间较短的伽马射线暴则产生于两个致密天体的合并爆炸,并可能伴随发射引力波。

本次探测到的高强度爆发,来自编号为GRB 221009A的伽马射线暴,发生在距离地球两千多兆光年处。如此近距离的伽马射线爆发,预计每几十年甚至百年才会出现一次。在过去半个多世纪探测到的数千个伽马射线暴中,最高光子能量约1万亿电子伏。而本次高海拔宇宙线观测站探测到了大量的高能光子,最高光子能量达到了18万亿电子伏,在国际上首次打开了10万亿电子伏波段的伽马射线暴观测窗口。

捕捉和高统计量观测伽马射线暴,是高海拔宇宙线观测站的重要科学目标之一。此次亮度空前的爆发,正好发生在高海拔宇宙线观测站视场的中心附近,为完成此项科学目标奠定了强大的观测基础。

高海拔宇宙线观测站将给出伽马射线暴最高能段的光变曲线最精细的测量;高能爆发探索者成功对该伽马射线暴的软伽马射线光变特征进行了高精度观测,完美展现了初期爆发和后随闪耀的演化过程;“慧眼”卫星的高能、中能和低能X射线望远镜首次在伽马射线暴观测中同时探测到信号,并对该伽马射线暴余辉进行了及时监测。这些能量相差上十亿倍的测量结果,对于建立正确的伽马射线暴爆发机制模型极为重要。

目前,探测结果已经引发巨大反响,大量相关研究迅速展开,涌现出关于新物理可能性的许多讨论。同时,这些测量对宇宙中存在的背景光场等基本物理参数和模型将做出强烈的限制,预计产生重要的认知水平的提升。

高海拔宇宙线观测站是以宇宙线观测研究为核心的国家重大科技基础设施,由我国自主提出并设计建造。观测站位于四川省稻城县海拔4410米的海子山,主体工程于2021年7月完成建设并投入科学运行,是世界上灵敏度最高的超高能伽马射线天文台,其运行开启了“超高能伽马天文学”观测时代。“慧眼”卫星是我国第一颗空间X射线天文卫星,于2017年6月15日发射运行,在轨观测5年多来已在黑洞、中子星、快速射电暴等方面取得一大批重要原创成果。高能爆发探索者于2022年7月27日发射,是我国近期发射的空间新技术试验卫星的主要科学载荷之一,采用“怀柔一号”卫星所开创的新型探测技术以及基于北斗短报文的准实时星地通讯方案,能够迅速下传观测数据。目前,高能爆发探索者处于在轨测试阶段,预期将获得更多重要成果。


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