原標(biāo)題：盤點 2023 年 10 大天文事件

新年第一期，咱們來盤點下去年（2023 年）發(fā)生的一些重大天文事件。當(dāng)然，重大與否沒有固定標(biāo)準(zhǔn)，我會結(jié)合具體的科學(xué)影響（圈內(nèi)）以及在網(wǎng)絡(luò)上的熱度（圈外）綜合選出 10 個個人認為比較重要的事件。對于沒有提到的，并不是說它的科學(xué)意義不夠重大，只能說明我的眼界過于狹隘：）好，先疊個甲，下面我們直接開始。

（事件時間順序）

1.M87 黑洞新照片

自 2019 年首次公布人類第一張黑洞照片的 4 年后，2023 年 4 月，科學(xué)家利用先前事件視界望遠鏡（EHT）的拍攝數(shù)據(jù)，重新繪制了M87 星系的中心黑洞圖像。這次的圖像在借助全新的機器學(xué)習(xí)算法（PRIMO）的同時，還使用了高保真的黑洞吸積模型作為訓(xùn)練集，最終圖像達到了前所未有的分辨率。該項研究成果對深入理解黑洞行為、驗證理論模型等具有重要意義。

就在 EHT 新照片公布不久后，科學(xué)家又發(fā)布了一張 M87 的黑洞照片。雖然這張照片中的黑洞沒有 EHT 拍得清晰，但不一樣的是，它首次將 M87 的噴流和黑洞陰影在同一張照片中拍了出來。這一成果意味著不同類型射電望遠鏡的協(xié)同工作方式，將在今后黑洞研究方面發(fā)揮重要作用。

2. 疑似發(fā)現(xiàn)初代恒星蹤跡

作為誕生于宇宙黎明時期的首批恒星，第三星族星一直作為假想天體從未被正式發(fā)現(xiàn)過。這些除氫氦以外幾乎沒有其他元素的大個子恒星，質(zhì)量通常在幾百倍太陽質(zhì)量以上，所以壽命極短，可能只有幾百萬甚至是幾十萬年。出生早加上壽命短，因此這些初代恒星很難被直接觀測到。現(xiàn)階段，我們更多是通過它們存在過的痕跡（比如由初代恒星“碎片”形成的特殊二代恒星）來間接證明它們存在過。

2023 年 6 月，中國科學(xué)院國家天文臺的研究團隊通過郭守敬望遠鏡（LAMOST）似乎找到了這種傳說中的特殊二代恒星（J1010+2358）。它意味著人們或許首次發(fā)現(xiàn)了第三星族星存在過的實際證據(jù)，并且驗證了關(guān)于第一代恒星的相關(guān)理論。

3. 首次探測到 nHz 引力波

如今像 LIGO、Virgo 這樣的引力波探測器，通?？梢蕴綔y恒星級黑洞（包括中子星）等致密天體碰撞產(chǎn)生的引力波。這些引力波的頻率一般在10~10000Hz之間，屬于高頻引力波。更大質(zhì)量的黑洞碰撞（比如星系中心的超大質(zhì)量黑洞碰撞）或者宇宙早期發(fā)生的引力事件（比如一些原初引力波），由它們產(chǎn)生的引力波的波長通常會非常長，甚至可以達到若干光年這個量級，對應(yīng)的頻率則可低至nHz級別。無論是LIGO、Virgo這樣的“地基”引力波探測器，還是建設(shè)中的LISA和“太極計劃”這樣的“天基”引力波探測器，在面對 nHz 這種超低頻情況時都將束手無策。要想探測更低頻的引力波，那就需要更大尺寸的探測器才行。

脈沖星計時陣列（PTA）是一種通過將多顆脈沖星組成陣列來構(gòu)建光年尺度引力波探測器的技術(shù)。借助這種方式，2023 年 6 月 29 日，中國脈沖星計時陣列（CPTA）、北美納赫茲引力波天文臺（NANOGrav）、歐洲脈沖星計時陣列（EPTA）和澳大利亞帕克斯脈沖星計時陣列（PPTA）四個項目團隊各自獨立宣布探測到了納赫茲引力波。

對低頻引力波的探測在黑洞合并、星系演化以及宇宙早期結(jié)構(gòu)研究方面，都將發(fā)揮重要作用。

4. 歐幾里德望遠鏡成功發(fā)射

2023 年 7 月 1 日，經(jīng)歷了一系列延期的歐幾里德望遠鏡終于被獵鷹 9 號成功送入太空。經(jīng)過一個月的飛行，如今它已和 JWST 等航天器作伴，一同運行于日地拉格朗日 L2 點。由于這是一臺旨在研究暗物質(zhì)和暗能量的望遠鏡，而物質(zhì)和能量決定了宇宙的幾何形狀，于是人們以幾何學(xué)先驅(qū)“歐幾里德（Euclid）”作為該望遠鏡的名字。

通過對不同距離數(shù)十億星系的觀察，歐幾里得將揭示宇宙在過去 10 億年是如何演化，包括宇宙中的大尺度結(jié)構(gòu)是如何形成的。借此，天文學(xué)家可進一步推斷出暗能量和暗物質(zhì)的特性，從而揭示更多關(guān)于它們以及宇宙的奧秘。

5. 宇宙或許 267 億歲

自從 JWST 投入使用以來，關(guān)于早期宇宙的研究如雨后春筍般涌現(xiàn)。其中最出人意料的，就是早期那些星系遠比我們想象的更加成熟。為了解決星系的“早熟”問題，有科學(xué)家提出一種新的模型，它直接將宇宙年齡從 138 億歲延長到了 267 億歲！這樣一來那些“早熟”的星系一下子就變得“正常”了。

這個直接讓宇宙年齡翻倍的觀點一經(jīng)提出就在網(wǎng)上瘋傳，尤其是結(jié)合之前那個“韋伯證實大爆炸不存在”的新聞一同食用，可謂效果拔群。不過如果你找原始論文仔細看下就會發(fā)現(xiàn)，作者得出這個結(jié)論是建立在兩個非?！澳嫣臁钡募僭O(shè)之上：一個是讓引力常數(shù)可變；一個是復(fù)活了當(dāng)年的“光子疲勞”假說。

雖然這種為了迎合觀測數(shù)據(jù)而“補丁套補丁”的方式風(fēng)險非常高，但是這種不局限于舊模型，從另外視角考慮問題的方式，或許能為今后的研究提供一些新的思路。

6. 首次發(fā)現(xiàn)黑洞磁囚禁盤證據(jù)

我們知道，黑洞吃東西一般是先借助自身強大的潮汐力把食物撕碎，然后將這些碎片擺在自己周圍形成所謂的“吸積盤”，之后再慢慢享用。這種高速旋轉(zhuǎn)的吸積盤除了會向外輻射出各種射線外，通常還存在著超強的磁場。理論上當(dāng)吸積盤的磁場足夠強時，它甚至可以抗衡黑洞的引力，打斷進食過程，讓吸積盤中的物質(zhì)暫停落入黑洞，該現(xiàn)象被稱為“磁囚禁盤（MAD）”。

不過這一現(xiàn)象此前只是理論預(yù)測，并沒有在實際中觀測到。然而 2023 年 8 月，中國科研團隊聯(lián)合國外團隊利用中國的“慧眼”X 射線衛(wèi)星以及地面望遠鏡觀測數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)了黑洞周圍磁囚禁盤的直接證據(jù)。

7. 在 K2-18b 大氣層中發(fā)現(xiàn)甲烷、二氧化碳

“研究行星系統(tǒng)和生命起源”是 JWST 的四個首要目標(biāo)之一。2023 年 9 月，NASA 公布了 JWST 在距離地球 120 光年的一顆名為 K2-18 b的系外行星大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷和二氧化碳存在的證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)預(yù)示著這顆位于恒星宜居帶內(nèi)、具有 8.6 倍地球質(zhì)量的亞海王星天體可能擁有著富含氫的大氣層，以及被海洋覆蓋著的表面。其實之前哈勃望遠鏡就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這顆星球的特別之處，JWST 的觀測結(jié)果則是進一步證實了該發(fā)現(xiàn)。

另外，這次 JWST 的觀測結(jié)果中還提到了一種叫做二甲基硫醚（DMS）的分子。在地球上，這種分子只能由生命產(chǎn)生，比如海洋中的浮游植物。不過這一結(jié)果目前存在不確定性，還有待今后進一步的證實。

8. “貝努”小行星采樣成功返回

自上次日本的“隼鳥 2 號”從小行星“龍宮（162173 Ryugu）”成功采樣返回后，2023 年 9 月，美國的首個小行星采樣任務(wù)也順利從小行星“貝努（101955 Bennu）”帶回了一些“土特產(chǎn)”。OSIRIS-Rex 探測器于 2016 年發(fā)射，兩年后進入“貝努”的運行軌道。然后又經(jīng)過兩年的近距離觀測，探測器選定了采樣位置并完成采樣。2023 年 9 月，探測器最終順利帶回 250 克的小行星樣品。

貝努是一顆直徑約 490 米的近地小行星，大約每六年接近地球一次。研究它的目的主要有兩方面：一方面，它上面可能保留著 46 億年前太陽系剛形成時的物質(zhì)，它也許能為我們提供與生命起源有關(guān)的線索；而另一方面，由于貝努的軌道幾乎和地球相交，預(yù)計在 2182 年它將達到最接近地球的位置，屆時的碰撞概率將達到1/2700。對貝努的軌道和物理特征的研究，也是為日后避免撞擊提前做準(zhǔn)備。

9. 首次證實黑洞在旋轉(zhuǎn)

相較于理論中的靜態(tài)史瓦西黑洞，現(xiàn)實中的黑洞通常認為是具有角動量的克爾黑洞（旋轉(zhuǎn)黑洞），畢竟絕大多數(shù)黑洞的前身都是一顆顆恒星。不過黑洞究竟是不是真的在轉(zhuǎn)，這個事很難找到證據(jù)。上次專門說過，吸積盤并不能證明黑洞在旋轉(zhuǎn)，它的旋轉(zhuǎn)方向甚至可以和黑洞自轉(zhuǎn)方向相反。

然而 2023 年 9 月，一項由中國科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團隊首次證實了黑洞確實存在自轉(zhuǎn)。通過對 M87 中心黑洞歷時 22 年的觀測數(shù)據(jù)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)該黑洞的噴流方向存在一個周期性的擺動。由此推斷，這應(yīng)該是因為黑洞的自轉(zhuǎn)軸和吸積盤噴流之間存在一個小小的夾角導(dǎo)致的。然后在參考系拖拽效應(yīng)下，噴流會繞著黑洞的自轉(zhuǎn)軸做周期性轉(zhuǎn)動，這個進動周期大概是 11 年。這種特殊的擺動說明黑洞附近確實存在參考系拖拽效應(yīng)，因此也意味著 M87 黑洞確實正在旋轉(zhuǎn)。

10. 疑似發(fā)現(xiàn)月球形成的首個實際證據(jù)

上世紀 80 年代，科學(xué)家在地幔中發(fā)現(xiàn)了兩塊影響波傳播的巨大結(jié)構(gòu)，被稱為“大型低速體（LLVPs）”。之后對這兩個巨大“斑塊”的起源，科學(xué)家提出了各種各樣的猜測。然而 2023 年 11 月，一篇發(fā)表于《自然》的文章提出了一個更加大膽的全新解釋：這兩個大家伙可能正是導(dǎo)致月球誕生的“大碰撞”的遺跡。

關(guān)于月球的起源，目前主流觀點認為是 45 億年前的一顆名為“忒伊亞”的天體與地球碰撞導(dǎo)致的。雖然現(xiàn)在已有諸多證據(jù)支持“大碰撞”假說，但是它們都偏間接證據(jù)，不夠有力。而這兩塊大型低速體或許正是“大碰撞”假說的首個實際證據(jù)。不過“非同尋常的觀點需要非同尋常的證據(jù)”，后續(xù)仍然需要尋找更多的證據(jù)來佐證該觀點。

以上就是我個人整理的一些重要事件，如果你覺得還有哪些重大進展沒有說到，歡迎留言補充。

參考資料

本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo

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