黑洞轉得有多快？一個好消息，一個壞消息

/ 黑洞轉得有多快？

盡管黑洞常被描繪成會吞噬一切（包括光）的龐然巨物，但天文學家們知道，黑洞實際上是在旋轉的，而且它們旋轉得非常、非常快。確定其旋轉速度究竟有多快，是理解黑洞如何影響其周邊區域以及周圍星系的關鍵。最近一篇新論文同時帶來了好消息和壞消息：壞消息是，我們目前無法確定黑洞實際的自轉速度；好消息是，在未來幾年內，我們有望擁有一種新工具，能夠實現這一目標。

關于黑洞最大自轉速度，主要有兩種理論。第一種由基普·索恩（Kip Thorne）于20世紀70年代提出，該理論認為黑洞的最大自轉速度可達光速的99.8%——唯一的限制因素是吸積盤發出的光子對黑洞自轉產生的反作用力。

另一種觀點由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的查爾斯·加米及其合作者于2004年提出，該理論認為黑洞自轉的最大速度為光速的93.75%，而高度磁化的噴流會使得黑洞的旋轉減速。

銀河系中心的Sgr A*黑洞。https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/2026/to-measure-a-black-hol.jpg

幾十年來，人們一直在爭論這兩種理論哪一種才是正確的。那么，現在有結果了嗎？沒有，因為我們目前的望遠鏡水平遠遠不夠。如今世界上最好的設備是事件視界望遠鏡（EHT），大約十年前它首次直接拍攝到了黑洞的圖像。但即便在最佳狀態下，它的分辨率也不足以使科學家們區分兩種理論模型下黑洞的自轉速率。

如果連EHT都束手無策，還有什么方法能解決問題呢？答案可能在于黑洞的光子環。它由被黑洞引力捕獲的光線組成——這些光線至少繞黑洞旋轉了一圈，隨后逃逸向地球，并被地球上的傳感器捕獲（前提是這些傳感器的靈敏度足夠高）。

雖然目前地球上還沒有任何傳感器能真正達到這種靈敏度，但計劃未來十年內部署的“黑洞探測器”（BHEX），或許可以引導我們找到問題的答案。相關研究已發表在arXiv預印本平臺上。

來源 / https://phys.org/news/2026-07-black-hole-ultimate-space.html

/ 巴納德星系圖景

最近，科學家們繪制出了迄今為止最詳細的巴納德星系的行星系統圖景——巴納德星是繼半人馬座α星之后距離太陽最近的恒星，距離地球不到6光年。

2025年，研究人員發現了圍繞巴納德星運行的四顆行星，它們比地球和金星小，但比火星大——這是一種在我們太陽系中從未發現過的行星類型。

圖為行星圍繞巴納德星運行的藝術想象圖。https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2026/ astronomers-find-nearb-1.jpg

通過分析這顆恒星的化學成分，科學家們發現其行星中富含一種名為“方鎂石”的稀有礦物，這種礦物在地球上僅存在于地表以下數百公里處。在地球上，這種鎂會形成一種名為橄欖石的礦物，而橄欖石對于行星內部儲水至關重要。

不過，在巴納德星的行星上，豐富的鎂元素會形成大量方鎂石，而這種礦物并不具備良好的儲水能力。更糟糕的是，巴納德星的行星很可能沒有大氣層。

這些行星距離宿主星非常近——即使是最外側的行星，其軌道距離也比水星到太陽的軌道距離近10倍。當距離如此之近，且重力又不夠強時，大氣層就會被吹散。研究人員指出，這些行星最多只能保留大氣層20億年，遠短于該星系100億年的年齡。此外，過近的距離還給行星帶來了另一個后果：它們均處于潮汐鎖定狀態。就像月球只向地球展示一面一樣，巴納德星的行星也各自只向其恒星展示一面。因此，每顆行星都有一半始終處于永恒的白晝之中，另一半則永遠沉浸在黑暗之中。

盡管巴納德星系的行星非常不適合居住，但通過分析恒星與行星成分之間的關系，它們依然可能為我們判斷其他行星是否具備生命支持條件提供重要參考。相關研究已發表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

來源 / https://phys.org/news/2026-07-astronomers-nearby-planets-small-strange.html

/ “超級木星”NGTS-38 b

最近科學家們發現了一顆罕見的系外新行星。它被命名為NGTS-38 b，每180天繞一顆遙遠的恒星運行一圈。它是一顆行星，即圍繞太陽系以外恒星運行的行星。它的體積約比木星大8%，質量則幾乎是木星的五倍。這種大小和質量的行星通常被稱為“超級木星”。

太陽系中的大多數行星軌道近乎圓形，但這顆新發現的行星軌道則略顯特殊，呈現出橢圓形。在近日點時，它與宿主星的距離僅比水星與太陽的距離稍遠一些；而在遠日點時，其距離幾乎與地球到太陽的距離相當。不過，由于其宿主星比太陽更大、更熱，因此這顆行星的溫度也比地球更高。

圖為NGTS-38 b的藝術想象圖。https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2026/scientists-discover-ra.jpg

由于這顆行星質量巨大，引力非常強，且距離其宿主星足夠遠，因此或許它能夠維持衛星或環的運行。這一點令人十分興奮，因為我們從未在太陽系以外的任何行星周圍發現過衛星或環。

目前，這顆行星的溫度比我們能夠詳細研究的大多數其他行星都要低得多，因此新發現提供了一個絕佳的機會，讓科學家們得以研究行星在這些較低溫度下會發生什么。相關研究已發表在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上。

來源 / https://phys.org/news/2026-07-scientists-rare-super-jupiter-planet.html

/ 超級防護永磁體：有總比沒有強

保護航天員免受致命輻射的侵害，是任何深空載人任務設計者面臨的核心挑戰。即使是相對較低的輻射劑量，若長期暴露，也可能導致從中樞神經系統損傷到癌癥等各種健康問題。但目前的解決方案都存在各自的局限性。為克服這些局限，最近一項新研究探討了利用永磁體（及其相應的永磁場）來屏蔽部分輻射的可行性。

首先，讓我們來看看究竟是哪些具體的輻射類型如此危險。一種是銀河系宇宙線（GCR），它持續不斷、穿透力極強，且似乎來自四面八方。另一種是名為太陽粒子事件（SPE）的質子爆發——它本質上就是一場針對航天器的太陽風暴。這兩種輻射都有可能摧毀任何深空飛船上的生物載荷——包括人類。

圖片來自NASA。https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/hires/2026/could-permanent-magnet.jpg

抵御這些輻射源最常見的方法，就是在輻射源與脆弱的生物系統之間放置大量物質。這種技術依賴于原子序數較低的材料，例如鋁、聚乙烯，在大多情況下使用水。這種方法的問題在于重量。根據測算，要使航天員免受輻射的傷害，所需材料可能高達數十噸，成本極其高昂。

還有一種方法是使用超導磁體，但它們需要持續的低溫冷卻，并且冷卻系統和磁體本身都需要穩定的電源供應。如果其中任何一個組件的電源中斷（例如，當宇宙射線中的帶電粒子擊中了晶體管），屏蔽裝置將完全失效，航天員會赤裸裸暴露在輻射之下。

為解決這些問題，研究者轉而采用了一種折中方案——永磁體。這種技術原理已十分成熟，且無需任何電源即可運行。它們的重量也遠低于其他方案。為了驗證這一構想，研究人員制造了一組共1482塊、每塊尺寸為3×3×3厘米的永磁鐵，并將它們全部裝進一個1平方米的空間內。這個裝置最終成功偏轉了約20%的、能量范圍在0.1至10 MeV之間的入射太陽粒子。

從功能上看，這一數據反映了永磁體真正起作用的地方——偏轉低能粒子。它們就像一個“高通”濾波器，讓高能質子直接穿過，同時將低能粒子擋在一邊。

這一方案的最大問題在于，它根本無法阻擋銀河系宇宙線。畢竟，后者雜亂無章且來自四面八方，因此防護作用非常有限。此外，質子撞擊磁體本身也有可能產生“次級”輻射，例如：中子或伽馬射線。

盡管存在諸多缺點，但哪怕只有一點屏蔽效果也比完全沒有好，而且在結合了這三種輻射防護技術的混合系統中，永磁體很可能會有廣泛的應用空間。相關研究已發表在arXiv預印本平臺上。

來源 / https://phys.org/news/2026-07-permanent-magnets-astronauts-solar-storms.html

/ 大質量恒星的“保溫飯盒”

中國科學院新疆天文臺博士研究生孟德朝在中國科學院新疆天文臺加爾肯·葉生別克研究員和合作導師中國科學院上海天文臺劉鐵研究員指導下，與國內外合作者利用ALMA-QUARKS巡天數據，研究了大質量原恒星對周圍物質的加熱作用。研究發現，原恒星釋放的強烈輻射能夠抑制周圍熱分子核繼續碎裂，為大質量恒星持續吸積和成長創造有利條件。相關成果已發表在《天體物理學報增刊》上。

大質量恒星誕生在寒冷而致密的分子云中。氣體在引力作用下不斷收縮，卻也很容易分裂成許多較小的核。因此，一個長期困擾天文學家的問題是：大質量恒星如何避免周圍物質過度碎裂，并獲得足夠多的“食物”繼續長大？

圖為原恒星光度、熱Jeans質量和包層質量之間的關系。http://www.xao.ac.cn/xwdt/kydt/202607/W020260730716320103138_ORIGIN.png

研究團隊從58個大質量恒星形成區中識別出83個熱分子核，并利用乙腈分子充當“溫度計”，繪制熱核內部的溫度和密度分布，并通過輻射轉移模擬估算中心原恒星的光度。結果顯示，這些熱核普遍呈現由內向外逐漸降溫的結構，說明中心原恒星正在持續加熱周圍包層。

進一步分析發現，原恒星越明亮，周圍氣體越不容易碎裂。研究人員用熱Jeans質量描述氣體發生碎裂所需達到的臨界質量。樣本的熱Jeans質量平均約為熱核包層質量的兩倍。這意味著原恒星仿佛在周圍建立了一道“熱屏障”，提高了氣體碎裂的門檻，使物質更容易集中到少數大質量核中，而不是分散形成大量小質量天體。

研究還發現，質量更大的分子云團通常孕育著更明亮的原恒星，并產生更強的熱反饋。這一結果為理解大質量原恒星、熱分子核及其母云團如何共同演化提供了新的觀測依據。

來源 /

http://www.xao.ac.cn/xwdt/kydt/202607/t20260730_8257518.html

來源：中國國家天文

原標題：星聞 | 黑洞轉得有多快？一個好消息，一個壞消息

編輯：丁香葉子

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