艺术家对超大质量黑洞的印象，有一个吸积盘围绕它旋转。
注释显示了一个假设的双峰轮廓，用箭头指示每个峰在宽线区域中的起始位置。
鸣谢:NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld据美国国家科学基金会的NOIRLab（乔西·芬斯克）：没有什么能唤起一种存在主义的螺旋视角，就像看着一个星系的图像一样。
乍一看，这些宏伟的建筑似乎相当宁静。
但事实上，许多星系的中心是一个动荡的环境，其中包含一个活跃的超大质量黑洞。
围绕这些密度不可思议的物体旋转的是由气体和尘埃组成的旋涡吸积盘，它们为黑洞提供了物质，并在整个电磁波谱中释放出大量的能量——从高能伽马射线和X射线，到可见光，再到红外和无线电波。
研究吸积盘可以增强天文学家对黑洞及其宿主星系演化的了解。
然而，大多数吸积盘都不可能直接成像，因为它们距离极远，而且尺寸相对较小。
取而代之的是，天文学家使用圆盘内部发出的光谱来描述它的大小和行为。
通过这种方法，天文学家利用由国家科学基金会NOIRLab运营的国际双子座天文台的一半双子座北方望远镜，首次在星系III Zw 002的吸积盘中探测到两条近红外发射线，为这些宏伟结构的大小设定了新的限制。
为了理解这些观察结果，让我们首先通过讨论什么是发射谱线以及它们告诉我们关于超大质量黑洞周围区域的什么来奠定一些基础。
当处于激发态的原子下降到较低的能级时，就会产生发射谱线，并在这个过程中释放出光。
由于每个原子都有一套独特的能级，发出的光有一个离散的波长，就像识别其来源的指纹。
发射谱线通常在光谱中表现为细而尖的尖峰。
但是在吸积盘的旋涡中，受激气体受到超大质量黑洞的引力影响，并以每秒数千公里的速度移动，发射线变宽成为较浅的峰值。
这些线起源的吸积盘区域称为宽线区域。
如前所述，吸积盘非常难以直接成像，由于视界望远镜的高角度分辨率能力，只有两个来源被成像。
那么，如果不能进入全球射电望远镜网络，天文学家如何知道超大质量黑洞周围有一个圆盘呢？事实证明，吸积盘的证据可以在一种被称为双峰轮廓的宽发射线的特定模式中找到。
因为圆盘在旋转，一边的气体在远离观测者，而另一边的气体在向观测者移动。
这些相对运动分别将发射谱线拉伸和挤压到更长和更短的波长。
结果是一条加宽的线，有两个不同的峰，分别来自快速旋转的圆盘的两边。
这些双峰轮廓是一种罕见的现象，因为它们的出现仅限于几乎可以正面观察到的源。
在已经观察到的少数光源中，双峰出现在H-α和H-β线中，这是氢原子在可见光波长范围内的两条发射线。
这些线源自超大质量黑洞附近的宽线区域的内部区域，没有提供吸积盘整体有多大的证据。
但是最近的近红外观测揭示了一个以前从未见过的外部宽线区域。
Denimara Dias dos Santos是巴西国家空间研究所的博士生，也是该论文的主要作者，他与巴西国家天文实验室的研究人员阿尔伯托·罗德里格斯-阿迪拉、斯瓦亚姆特鲁普塔·潘达和穆里洛·马里内洛合作，首次明确探测到了III Zw 002宽线区域的两个近红外双峰剖面。
Paschen-alpha 氢线发源于宽线区的内区，O I 中性氧线发源于宽线区的外围，这是一个以前从未观测到的区域。
这些是在近红外波段发现的第一个双峰轮廓，它们是在双子座近红外光谱仪 GNIRS的观测中意外出现的。
2003年对III Zw 002的观测揭示了吸积盘的证据，2012年的一项研究也发现了类似的结果。
2021年，Rodriguez-Ardila和他的团队开始使用GNIRS在近红外进行观测，以补充这些发现，GNIRS能够一次性观测整个近红外光谱 800-2500纳米。
其他仪器需要用户在多个滤波器之间切换以覆盖相同的范围，这可能很耗时，并且可能会随着大气条件和校准在观测之间的变化而引入不确定性。
由于GNIRS能够同时观测多个波段的光，因此该团队能够捕捉到单一清晰、一致校准的光谱，其中显示了多个双峰轮廓。
我们以前不知道III Zw 002有这种双峰分布，但当我们减少数据时，我们非常清楚地看到了双峰，罗德里格斯-阿迪拉说。
事实上，我们多次减少数据，认为这可能是一个错误，但每次我们都看到同样令人兴奋的结果。
这些观测不仅证实了理论上吸积盘的存在，而且推进了天文学家对宽线区域的理解。
Rodriguez-Ardila说:这是第一次，对这种双峰轮廓的检测对一个区域的几何形状进行了严格的限制，否则不可能解决这个问题。
我们现在有了一个活跃星系的进食过程和内部结构的明确证据。
通过将这些观察结果与现有的圆盘模型进行比较，该团队能够提取参数，为III Zw 002的超大质量黑洞和宽线区域提供更清晰的图像。
该模型表明，Paschen-alpha线起源于16.77光天的半径 从超大质量黑洞测量的光在一个地球日内传播的距离，O I线起源于18.86光天的半径。
它还预测宽线区域的外半径为52.43光年。
该模型还表明，III Zw 002的宽线区域相对于地球上的观测者具有18度的倾角，其中心的超大质量黑洞是我们太阳质量的4亿至9亿倍。
这一发现让我们对这个特殊星系中宽线区域的结构和行为有了宝贵的见解，揭示了活跃星系中超大质量黑洞周围发生的迷人现象，罗德里格斯-阿迪拉说。
在这一发现之后，Dias dos Santos、Rodriguez-Ardila、Panda和Marinello现在正在监测III Zw 002，因为其吸积盘预计将遵循围绕超大质量黑洞的进动模式。
他们想看看谱线轮廓是如何随时间变化的，因为进动会导致蓝色和红色峰值的强度不同。
到目前为止，这个模型仍然与他们的观察一致。
这些结果也开启了利用近红外探测来研究其他活动星系核的可能性。
这项工作发表在《天体物理学杂志快报》上。
孩子问黑洞是什么？这本《跟着霍金看宇宙》真的能讲明白
你有没有过这种经历——忙完一天刚想歇口气，孩子突然凑过来问一句："妈妈，黑洞真的能把东西吸进去吗？宇宙到底有多大呀？太阳为什么会发光？" 我每次被问到这类问题，都是一脸懵。说实话，我自己上学那会儿物理就没学明白，时间、空间、引力这些概念，脑子里只剩一团浆糊。
想给孩子讲几句吧，又怕讲错了、误人子弟；不讲吧，又不想打击孩子的好奇心。
尤其现在孩子上了小学中高年级，对科学的好奇心正是最旺盛的时候。
每天追着问"为什么"，那股劲儿其实特别珍贵。
可咱们当家长的，确实不是万能的百科全书，很多科普知识自己都搞不清楚，更别说用孩子能听懂的话讲出来了。
我一开始也想给孩子买书，结果在书店翻了半天，越翻越没底。
那些宇宙科普书，要么是密密麻麻的专业术语，孩子翻两页就没了兴趣；要么图倒是漂亮，讲得却浮于表面，读完啥也没记住。
后来一个当老师的朋友给我推荐了一本《跟着霍金看宇宙》，我拿到手自己先翻了一遍，还真被惊艳到了。
这本书最大的好处，就是它真的站在孩子的认知水平上去讲宇宙，一点不端着。
先说它怎么讲黑洞。
书里没有上来就甩一堆公式，而是从霍金爷爷是怎么发现黑洞、怎么理解黑洞讲起，用特别形象的比喻，让孩子能"看见"黑洞在做什么。
我家孩子看完竟然主动跟我讲"黑洞就像宇宙里的贪吃怪"，虽然不太准确，但那股理解和记忆的劲儿，可比死记硬背强太多了。
再说时间旅行这个更抽象的话题。
很多成年人一听都觉得玄乎，但这本书把它讲得特别接地气。
孩子看完恍然大悟，还跟我说"原来时间也会被引力拉慢呀"。
这种孩子能亲口讲出来的理解，正是我最看重的。
我觉得这本书特别适合几类孩子。
一种是那种天生爱问"为什么"、对天文特别感兴趣的孩子，能给他们一个很扎实的入门；另一种是平时不太爱看书、觉得科学枯燥的孩子，这本书的讲述方式能让他们重新觉得"原来科学这么有意思"；还有一种就是咱们这些想陪孩子一起读、却自己也不太懂的家长，带着孩子一起看，正好补补课，还能顺便聊聊天。
书里的插图也很用心，结构清晰，读起来完全不费劲。
我家孩子现在每天睡前都要主动翻几页，还经常跑来给我"讲课"。
这种亲子共读的时光，可比看平板刷手机有意义多了。
而且这本书的定价也很实在，几十块钱就能给孩子打开一扇望向宇宙的窗，让孩子知道霍金爷爷那些听起来高深的理论，其实离我们并不遥远。
如果你也在为孩子选一本靠谱的宇宙科普入门书，或者发愁怎么跟孩子聊"时间""空间""黑洞"这些话题，我真的挺推荐这一本的。
能让孩子主动读、读得懂、还愿意开口讲的科普书，说实话真不多见。
趁着孩子对宇宙的好奇心正热乎，早一点给他一本合适的读物，早点点燃那颗探索的小火苗，说不定就种下了他未来仰望星空的种子呢。
这本书我自己翻过一遍，之所以敢放心推荐，还有一个很重要的原因——它讲科学，却不只是把知识倒给孩子，而是带着一种"陪孩子一起好奇"的温度。
霍金爷爷那套关于宇宙的想法，在书里被讲得既严谨又好懂，孩子读着不觉得吃力，家长陪着读也不觉得枯燥。
很多家长会纠结，孩子这么小，看这种书是不是太早了？其实恰恰相反，越早接触，越能在孩子心里种下对科学的好感。
等将来上了中学真正学物理的时候，孩子想起小时候读过的这本书，那些抽象的概念就会变得亲切起来，学起来也更省力。
如果要说一点小小的不足，那就是这本书需要家长稍微陪读几页，帮孩子把节奏带起来。
不过一旦孩子自己入了迷，后面你就会发现他根本停不下来了，天天追着你讨论外星人存不存在、宇宙有没有尽头。
总的来说，一本能让孩子主动去翻、读得懂又愿意开口讲的宇宙科普书，真的很难得。
如果你也想让孩子在这个好奇心爆棚的年纪，接触一点真正有意思、也有营养的知识，这本《跟着霍金看宇宙》是个非常不错的开始。
趁孩子这份好奇心还在，早一点把这本书带回家，说不定哪一天，他抬起头看星空的眼神，就不一样了。
竟然对折宇宙！虫洞居然连接星系，由此触摸另一个星系的春天
深邃的宇宙背景之上，一幅关于时空终极奥秘的蓝图被徐徐展开，顶部的发问“虫洞能否连接两个星系？”直击人类探索深空的核心渴望。 这幅由“Science Of Infinity”呈现的科幻科普视觉图，以经典的“爱因斯坦-罗森桥”概念为骨架，将抽象的广义相对论具象化为一场跨越星海的视觉奇观。
画面上下各悬浮着一个壮丽的旋涡星系，标注为“星系1”与“星系2”，它们并非孤立存在，而是被一种超越常规物理距离的神秘结构紧密相连，瞬间将观者拉入星际穿越的宏大叙事之中。
时空的舞台由蓝色的网格线勾勒，这便是“时空结构”的具象表达。
在常规认知中，时空是平滑的织物，但图中它因极端质量而剧烈弯曲，形成一条漏斗状的捷径。
上方星系的核心处，一个散发着炽热橙红色光晕的黑洞作为“入口点”出现，其强大的引力场吞噬着周围一切，成为这条宇宙隧道的起点。
时空网格在此处急剧下陷，顺势延伸至画面中央，那里幽蓝与紫光交织的狭窄通道正是“虫洞”本身，它像一座桥梁穿透了时空的褶皱，理论上为跨越光年尺度的航行提供了可能，让原本遥不可及的两个遥远星系拥有了瞬间连通的契机。
穿过虫洞的奇点，时空结构在下方再次舒展，迎接旅者的是标注为“白洞”的出口点。
与黑洞的吞噬截然相反，白洞喷射出耀眼的蓝白色光芒，仿佛将物质与能量从另一端点强制释放，完成这场穿越的终章。
从星系1的黑洞入口，经由扭曲的时空咽喉，再到星系2的白洞出口，整个结构呈现出一种对称而诡谲的美感。
它生动地隐喻了宇宙中可能存在的“拓扑捷径”，即无需在三维空间中航行亿万光年，而是直接弯曲并穿透四维时空，实现超距连接。
尽管这幅图像充满视觉震撼与科学美感，它本质上仍是对理论物理的艺术化演绎。
现实中，虫洞的稳定性、负能量物质的存在以及穿越其中的物理极限，仍是未解之谜。
然而，正是这种科学与想象的碰撞，赋予了画面无穷的吸引力。
它不仅是一张图解，更是一首关于宇宙探索的史诗，激发着我们对星辰大海的无尽遐想，提醒着在人类认知的边界之外，或许正有无数这样的时空隧道，默默串联着宇宙最深处的秘密。
