静默的捕食者：一只“深空鲨鱼”正在宇宙中潜行
今年这场天文摄影比赛中，宇宙令人难忘的美丽展现得淋漓尽致。
在“年度天文摄影师奖”重点呈现的璀璨影像中，宇宙正在尽情展示自己。
从太阳系的特写到星系与星云的遥远奇观，今年的获奖作品以令人难忘的细节捕捉了太空的多样奇景。
该比赛由伦敦格林尼治的皇家天文台组织，吸引了来自世界各地摄影师近4000份参赛作品。
全场总冠军是来自科威特的阿里·奥拜德利拍摄的《静默的捕食者》，作品捕捉了鲨鱼星云巨大而幽暗的吸收结构。
评委团还选出了八个不同类别的获奖者，以及两项特别奖。
完整获奖名单可在此查看，这些作品也将在伦敦格林尼治的国家海事博物馆公开展出。
以下是我们从第18届太空摄影奖中选出的几幅最爱作品。
恒星遗骸
Abell 85 位于仙后座，距地球约9780光年，是一颗恒星死亡后留下的不断膨胀的气体壳。
这个微弱的超新星遗迹极其暗淡，拍摄难度很高。
为了在“恒星与星云”类别中获得这幅高度赞扬奖作品，摄影师塞德里克·亨伯特进行了30小时曝光，以突出双电离氧信号，并显现中心物质球体的丝状结构。
色球层解剖图
这幅亚军作品以我们前所未见的方式展现了太阳。
摄影师彼得·沃德选择突出太阳色球层的层次，也就是位于可见表面正上方的恒星大气部分。
沃德在一份声明中解释说：“这幅图像揭示了色球层深藏的结构。
钙H结构闪烁着电光般的淡紫色，与电离氢的猩红色辉光交织在一起。
红色H-α细丝横跨太阳表面，日珥从日面边缘（太阳圆盘的边缘）升起。
蓝色成分揭示了太阳的磁结构，突出了强大磁场从表面喷涌而出的区域。
”
王冠
一幅静谧而富有磁性之美的画面，捕捉到冰岛 Fúlipollur 一座小教堂背后壮观的北极光背景。
摄影师拉多斯拉夫·斯维列佐夫在一份声明中说：“在这样的时刻，我心中只有感激，因为我恰好在正确的时间身处正确的地点。
这次极光出现于一场特别强烈的地磁暴期间，这一事件让我们得以用罕见的方式目睹北极光。
这座传统的冰岛小教堂位于凯夫拉维克和雷克雅未克之间，远离光污染，那里的天空依然黑暗，真正充满生机。
”
静默的捕食者
比赛评委史蒂夫·马什在评价全场总冠军照片时说：“有时，一张照片会因其完美的呈现、针尖般锐利的细节以及明暗之间的动态对比而鲜活起来。
这就是这样一张照片。
”
鲨鱼星云由星际气体和尘埃云组成，它们延展成这种标志性顶级掠食者的形状。
马什在声明中进一步说：“鲨鱼星云本身已经是一个引人注目的天体，但当它的解析度达到连其中细节丰富的遥远星系都能被看穿的程度时，你就知道自己正在观看某种非常特别的东西。
完美呈现、一直可见到画面边缘的柔和发光恒星，贯穿整个‘鲨鱼’的纤细稀薄星云缕，以及为其眼睛清晰解析出的暗星云斑块，使这幅图像跻身现代天文摄影的最前沿。
”
金星明珠
2025年9月19日，月亮在白天天空中从金星前方穿过，形成了一次罕见的月掩金星。
摄影师彼得·霍拉莱克捕捉到了金星隐没在蛾眉月之后的这一刻。
霍拉莱克在一份声明中说：“要在天空中同时找到这两个天体，并为这一不寻常景象拍出好照片，是一个很大的挑战。
幸运的是，天气完美，我做到了。
最美的时刻是金星刚开始消失在蛾眉月背后时。
它看起来就像月球边缘上的一颗明亮珍珠。
”
来自古人的信息
在这幅展现夜空及其对人类影响之间惊人对比的作品中，摄影师马克斯·因伍德拍摄了加利福尼亚沙漠中一处被称为“13轮月亮”的古代岩刻。
因伍德说：“这处岩刻被认为是一种古代日历，描绘了地球在一年中可能经历的13次满月。
在这张照片中，我拍到了遗址上方的北天星座天鹅座。
银河的这一区域充满明亮的氢发射星云，它们造就了天空中可见的红色和粉色。
这些颜色与地平线上强烈的绿色气辉形成美丽对比，营造出彩虹般的色调。
我用一盏小灯照亮了岩刻，否则在原始黑暗的天空下很难看清它的细节。
”
古老爆炸的回响
摄影师朱浩程（Haocheng Zhu）凭借拍摄明亮的超新星遗迹蟹状星云（梅西耶1或M1），获得最佳新人奖。
朱说：“我不到一年前才开始天文摄影，而M1重塑了我对夜空的看法。
公元1054年，中国宋朝时期，天文学家记录了一颗即使在白天也可见的‘客星’——那是一颗超新星，其遗迹如今被称为蟹状星云。
它纠缠的丝状结构仍在太空中膨胀，携带着近1000年前一次爆炸被目睹时的能量。
今天看来微弱的东西，曾经肉眼可见，璀璨夺目。
”
莱蒙彗星
新发现的C/2025 A6（莱蒙）彗星在2025年10月从视野中消失前，到达了距地球最近的位置。
这幅图像于2025年10月28日在得克萨斯州Starfront天文台拍摄，当时彗星距地球约6300万英里（1.01亿公里）。
摄影师朱利安·德温特和兰登·贝姆说：“在11月8日到达近日点、也就是最接近太阳的前几天，这颗彗星已经展现出惊人的活动，在夜空中呈现出非凡景象。
”
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
