死去的吸血鬼恒星正在吸食一个同伴，并发射宇宙炮弹据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家已经破解了一颗死星贪婪地享用恒星伴侣的神秘行为。
距离我们大约4500光年，这颗行为怪异的脉冲星，或快速旋转的中子星，被命名为PSR J1023+0038或简称J1023。
当它从两极喷射出周期性扫过地球的辐射束时，它似乎不断地在两种不同的亮度模式之间切换。
天文学家起初无法真正解释这种行为，但现在，一组研究人员可能已经解决了这个难题。
他们发现脉冲星的亮度模式是物体在非常短的时间内喷射物质的结果。
我们目睹了非同寻常的宇宙事件，在几十秒的短暂时间内，大量类似宇宙炮弹的物质从一个以令人难以置信的高速旋转的小而密集的天体发射到太空，研究小组组长、纽约大学阿布扎比分校的科学家玛丽亚·克里斯蒂娜·巴格利奥在一份声明中说。
极端恒星和令人困惑的脉冲星像所有的中子星一样，脉冲星是在大质量恒星到达其生命的尽头，耗尽其用于内在核聚变过程的燃料供应时诞生的。
当这些恒星核心中的核燃烧停止时，向外的能量流也会停止，从而提供足够的压力来支持物体对抗自身重力的向内推力。
结果，数十亿年来定义恒星存在的平衡行为结束了——重力成为胜利者。
这颗恒星的核心经历了一次引力坍缩，同时它的外层在超新星爆炸中被炸掉。
当这个坍缩的恒星核心的质量介于太阳质量和我们恒星质量的两倍之间时，当它的宽度缩小到地球上一个城市的宽度时，它就诞生了一颗中子星。
构成这颗死星的物质被这种坍缩完全压缩，被认为是宇宙中已知密度最大的物质。
例如，一块方糖大小的中子星物质会重达10亿吨。
这大约是金门大桥重量的1000倍。
这种快速的恒星坍缩还有其他后果。
就像滑冰运动员在例行公事中旋转时将手臂收回来加速一样，恒星核心半径的快速减小意味着中子星的旋转速度大大增加——一些年轻的中子星的旋转速度高达每秒700次。
这意味着，当它们以脉冲星的形式从两极释放辐射时，这些恒星尸体展现出令人难以置信的精确计时机制。
此外，恒星内核的坍塌可以将恒星的磁场线推到一起，导致它们的强度大幅增加，并创造出已知宇宙中最强大的磁场。
然而，即使在其极端的恒星残骸分类中，J1023也很突出。
在过去的10年里，天文学家们目睹了脉冲星从它的伴星中吸取物质。
这些偷来的物质在脉冲星周围形成了一种被称为吸积盘的结构，团块从那里逐渐被吸到其表面。
自从J1023的馈电行为开始以来，从它的两极发出的辐射束几乎消失了，脉冲星已经从高功率模式切换到低功率模式。
在前一种模式下，脉冲星在X射线、紫外线和可见光中发出明亮的光，而在后一种模式下，它显得较暗，并发出低能无线电波。
脉冲星停留在特定模式的时间短至几秒钟，长至几分钟，然后再次切换。
宇宙炮弹！Bagpo和他的同事用12架太空和地面望远镜观察了J1023，包括甚大望远镜 VLT和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 ALMA。
两者都位于智利北部，是欧洲南方天文台的一部分，由科学家在2021年6月的两个晚上利用。
这一观测活动让该团队观察脉冲星的转换模式超过280次。
研究人员最终发现，这种模式转换源于从脉冲星吹来的高能粒子流 称为脉冲星风和落向它的物质之间的相互作用。
当它处于低功率模式时，脉冲星似乎以与吸积盘成90度的狭窄喷流形式向它排出了一些物质。
当这一切发生时，物质并没有被聚集在脉冲星附近的喷流排出。
这种物质受到脉冲星风的猛烈撞击，开始升温。
这使得脉冲星处于高功率模式，这种物质在X射线、紫外线和可见光下发出明亮的光。
渐渐地，来自脉冲星的喷流削掉了邻近的炽热发光物质，像宇宙炮弹一样将它们发射出去。
这将移除高温材料，并导致系统再次变暗，从而切换回低功耗阶段。
尽管这个谜可能已经被解开，天文学家还没有完成对J1023的观测。
特别是，目前正在智利北部阿塔卡马沙漠地区建造的超大型望远镜 ELT可以帮助天文学家以前所未有的细节研究J1023的转换机制。
ELT将使我们能够获得关于脉冲星周围流入物质的丰度，分布，动力学和能量学如何受到模式转换行为的影响的关键见解，研究合著者兼意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台研究主任塞尔吉奥·坎帕纳在声明中说。
该团队的成果发表在《天文学和天体物理学》杂志上。
量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗
热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。
人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。
可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。
而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。
在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项，而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。
宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。
若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.
追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟
科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。
图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。
因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源：科技日报
