□ 供稿/赵冬瑶

1. 原行星盘比预期的更长寿

新形成的恒星周围通常拥有一个原行星盘，其中充满着气体和尘埃；这为行星形成提供着原材料，是行星的诞生地。天文学家认为，原行星盘是围绕着年轻恒星的短暂特征，大多数的寿命都很短，通常仅持续约1000万到2000万年。在宇宙中，这是一个转瞬即逝的存在。近期，由美国亚利桑那大学中国籍研究人员领导的团队，发现了一个令人惊讶的现象，对于很小质量的恒星，其原行星盘可以比此前认为的能存在更长时间。这为行星形成提供了新的见解。研究论文发表于2025年1月6日的《天体物理学报通信》。

利用韦布空间望远镜的光谱数据，研究团队此次针对名为WISE J044634.16–262756.1B（简称J0446B）的恒星，对其物质盘进行了详细的化学分析。J0446B是一颗红矮星，距离地球约269光年，质量是太阳的0.13～0.22倍，年龄约为3400万年。此前的观测表明，J0446B周围存在一个物质盘，并且正在被中心恒星吸积。物质盘的化学成分将揭示关于小质量恒星周围行星形成的线索。

研究人员分析发现，J0446B的光谱富含分子，并且以碳氢化合物为主。他们具体检测到了14种分子种类（H 2 、CH 3 、CH 4 、C 2 H 2 、 13 CCH 2 、C 2 H 4 、C 2 H 6 、C 3 H 4 、C 4 H 2 、C 6 H 6 、HCN、HC 3 N、CO 2 和 13 CO 2 ）以及2条原子谱线（[Ne II]和[Ar II]）。对于这种年龄的物质盘而言，所有这些都是首次在其中被检测到。研究团队指出，检测到氢和氖等气体，表明J0446B周围的物质盘中仍然残留着原初气体，并有力地支持了这一结论，即J0446B拥有长寿命的原行星盘，其寿命比预期的长约三倍。此次研究也排除了碎屑盘的可能性。碎屑盘是一种更持久的盘，由小行星之类的天体相互碰撞产生的第二代物质组成。

只要年轻恒星具有一定的质量，其发出的高能辐射就会将气体和尘埃从原行星盘中吹走，它们就不能再作为形成行星的原材料，行星形成就会受到影响。由于原行星盘是行星的诞生地，所以它的寿命决定了系统可以形成行星的时间。J0446B拥有原行星盘也暗示出，这种长寿命、稳定的化学环境，可以为小质量恒星周围行星的形成提供更多的时间，可能也会对太阳系外的生命具有重要影响。

天文学家一直对距离地球40光年的TRAPPIST-1行星系统非常感兴趣。该系统由一颗红矮星和七颗大小与地球相似的行星组成。其中三颗行星位于“宜居带”，这里的条件允许液态水的存在，为生命的形成提供了潜在可能。天文学家一直在试图理解TRAPPIST-1系统的演化。由于J0446B和TRAPPIST-1都是小质量恒星，具有接近的质量，因此J0446B的长寿命原行星盘为天文学家带来了启发。比如，天文学家认为，对于所观测到的TRAPPIST-1系统的行星轨道排列，他们在形成的过程中，行星需要在原行星盘内迁移，而迁移过程需要气体的存在。此次研究证实盘上气体的长期存在，就可能是TRAPPIST-1系统拥有如此特殊排列的原因。

2. 首次明确长周期射电暂现源的产生原因

在过去的三年中，天文学家发现了一种新型的重复射电脉冲，被称为长周期射电暂现源，目前已经探测到了十几例。它们的周期一般从几分钟到一小时不等，脉冲的持续时间可以从几毫秒到几分钟。天文学家认为，这些长周期射电暂现源肯定来自银河系中的恒星，但是其产生的具体原因仍是未解之谜。天文学家虽然有很多假设，但是都缺乏确凿的证据。近日，由澳大利亚悉尼大学的天文学家领导的团队，首次确认了一个长周期射电暂现源的产生原因，这为该方向的研究带来了前所未有的突破。研究结果发表于2025年3月12日的《自然天文学》杂志上。

提到周期性射电脉冲，“宇宙灯塔”脉冲星可能是最先被想到的天体。脉冲星是具有脉冲的旋转中子星，但是天文学家并不认为它是长周期射电暂现源的可能产生原因。脉冲星的周期一般不会超过几十秒，而长周期射电暂现源的周期达到了分钟量级以上。根据中子星的演化理论，旋转速度如此缓慢的脉冲星不应该存在。

此次研究深入分析了一个特定的长周期射电暂现源——ILT J1101+5521。2024年，研究人员在挖掘LOFAR低频阵的档案数据时，发现了这个暂现源。实际上在2015年ILT J1101+5521就首次出现在LOFAR的数据中，之后有六次脉冲都来自这个源。研究人员分析后发现，ILT J1101+5521的脉冲周期为125.5分钟，是长周期射电暂现源的一个新样本。

研究团队即刻将射电脉冲的位置与光学星表进行了比较，发现在那里恰好有一颗暗淡的红矮星。然而，射电脉冲的性质表明，这些辐射不可能仅由这颗红矮星产生。随后利用位于美国亚利桑那州的多镜面望远镜天文台和位于德克萨斯州的麦克唐纳天文台，研究人员进行了光谱和测光观测，并发现红矮星在以与射电脉冲完全相同的两小时周期非常快速地来回移动，这是红矮星位于双星系统中的有力证据，并且伴星非常暗弱，观测不到。再结合光度轮廓以及通过红矮星运动估算出的伴星质量，研究团队认为这颗伴星是一颗白矮星。研究结果最终表明，ILT J1101+5521是一个由白矮星和红矮星组成的双星系统，距离地球约1600光年，这是长周期射电暂现源是什么的第一个直接证据。ILT J1101+5521的周期性射电脉冲，则可能是由于白矮星和红矮星在相互绕转时，二者的磁相互作用和等离子体交换所导致的。

长周期射电暂现源的样本目前还是很少，天文学家需要发现更多的样本，才能更全面了解这些神秘现象背后的本质。不过至少我们已经知道，在双星系统中，白矮星可以产生与中子星一样明亮的射电脉冲。

3. 月球背面曾经拥有岩浆海洋

由月中2国7地日在质科《科学学院领》杂导志的上科发学表家了团一队项，最于新20的25研年究2成果。通过分析嫦娥六号任务采集带回的月球背面土壤样品，他们发现了月球背面曾经拥有岩浆海洋的证据，支持了月球曾被岩浆海洋覆盖的理论。这为了解月球历史，特别是月球背面的历史提供了宝贵的线索。

2024年5月3日，嫦娥六号成功发射升空。经过约一个月的飞行，探测器于6月2日成功着陆于月球背面的南极-艾特肯盆地。在完成采样任务后，于6月4日携带样品起飞返回地球。嫦娥六号任务采集到的月球背面土壤样品共约1935.3克。针对此次的研究，团队获得了其中2克样品进行检测和分析。

月球上曾经的火山活动会造成月球表面的玄武岩沉积，因此研究月球表面的玄武岩，可以探究月球的火山活动历史。研究团队此次着重分析了样品中的玄武岩碎片，使用多种方法确定了其成份，并将结果与美国阿波罗任务带回的月球正面土壤样本中的低钛玄武岩进行了比较。

研究人员发现，月球背面与正面的玄武岩成份十分相似。此外，利用铀-铅年龄测定方法，即通过测量铀同位素衰变到铅同位素的时间来确定岩石年龄，研究人员推断月球背面的玄武岩年龄约为28.23亿年。研究人员还发现，嫦娥六号样品拥有较高的铀/铅同位素比例，暗示了这些月球土壤所含有的物质，可能形成于月球岩浆海洋（LMO）结晶后期。这与LMO模型一致，支持了月球早期被岩浆海洋覆盖的理论。

LMO模型指出，月球在形成早期经历了大规模的熔化事件，从而形成了岩浆海洋，并且岩浆海洋可能持续了数千万至数亿年。之后，随着岩浆的冷却和结晶，密度最大的物质下沉形成月幔，而密度最小的物质则浮到表面，最终在海洋凝固时留在那里。月球背面与正面玄武岩的相似性表明，当时的岩浆海洋可能延伸到了月球背面，并且可能覆盖了整个月球，这增加了LMO模型的可信度。

然而，嫦娥六号样品也有独特之处。阿波罗任务的月球正面样品展现了一个趋势，也就是更年轻的玄武岩具有更高的铀/铅同位素比例。但是嫦娥六号的玄武岩样本偏离了这个趋势。研究团队认为，这表明在后LMO时期，南极-艾特肯盆地所经历的小行星撞击，可能改变了该地区月幔的化学和物理性质。

4. 可能存在新的暗物质

刊登于2025年3月10日《物理学评论通信》的一项最新研究声称，在银河系中心观测到的无法解释的神秘现象，可能是由于一种新的暗物质的存在所引起的。这种新的暗物质不同于目前热门的暗物质候选者，比如轴子、弱相互作用大质量粒子（WIMP）或晕族大质量致密天体（MACHO）。

在我们的银河系中心，存在有一个巨大的氢分子云，天文学家将其称为中心分子区（CMZ）。这个巨大分子云的质量，可达太阳质量的6000万倍，直径为1600-1900光年。一般来说，氢分子云是中性的，通常不会具有很高的氢分子电离率。CMZ区别于其他氢分子云的显著特点，就是它具有反常的很高的电离率。几十年来，天文学家对此一直没有找到很好的解释，这仍然是一个未解之谜。

CMZ辐射出的能量特征表明，其背后有一个持续不断的能量源。而宇宙线，这种速度接近光速的高能粒子，则是电离气体的常见罪魁祸首。因此，天文学家此前对CMZ异常高电离率的解释，认为其应该依赖于宇宙线。然而，宇宙线不足以解释在CMZ中观测到的能量特征。首先，宇宙线的强度难以解释CMZ的高电离水平。此外，CMZ的电离信号表明，导致电离的粒子移动速度较慢。同时，如果宇宙线在CMZ中电离了中性气体，应该会伴随有伽马射线的辐射，但这种辐射并没有在CMZ中观测到。

此次的研究团队提出了一种暗物质的新候选者，可以很好的解释CMZ的高电离率。这种新的暗物质不仅比现有的暗物质候选者更轻，处于MeV量级，而且还会自我湮灭。这意味着当两个这种暗物质粒子相遇时，它们会相互湮灭，产生一个带负电的电子和一个带正电的正电子。湮灭过程以及产生的电子和正电子将提供足够的能量，将电子从中性原子中剥离，使CMZ中的中性气体电离。研究人员还认为，由于暗物质会聚集在星系中心，因此在那里暗物质湮灭发生的会更频繁，从而导致了CMZ异常高的电离率。

此外，新暗物质的湮灭还可以解释银河系中心区域另一个标志性的现象。银河系中心会发出一种特定类型的X射线辐射，被称为“511 keV发射线”，科学家们对此还没有很好的解释。研究人员指出，此次提出的低质量的新暗物质发生湮灭后产生了电子和正电子，这些电子和正电子会相互碰撞并结合，处于一种称为正原子的状态，之后正原子迅速衰变，从而发出特定能量的X射线辐射，从而产生了观测到的“511 keV发射线”。

研究人员对此次的研究结果十分惊喜，因为新暗物质的理论预测与观测数据相比，比他们预期的要符合得多，并且也没有与现有的伽马射线和宇宙微波背景观测相矛盾。当然，这个新的暗物质还处于其理论生命周期的开始阶段，它甚至还没有一个响亮的名字。在这个新的暗物质可以被列入热门暗物质候选者之前，研究人员还有很多的理论工作需要完成。

5. 大麦哲伦云星系内的超大质量黑洞

大麦哲伦云星系是银河系的卫星星系。天文学家最近发现，它隐藏着一个巨大的秘密——可能拥有自己的超大质量黑洞。这个黑洞非常隐蔽，以至于它几乎一直就在天文学家的眼皮底下。研究的相关学术论文已经于近期被《天体物理学报》接收。

事情先从超高速星说起。顾名思义，超高速星是运动速度非常快的恒星，有的速度甚至可以超过其所在星系的逃逸速度，从而脱离星系的引力束缚。在银河系中，恒星通常的运动速度为100 km/s的量级，而超高速星的典型速度可以达到1000 km/s的量级。天文学家认为，当双星系统过于靠近超大质量黑洞时，就会产生超高速星。黑洞强大的引力会破坏双星系统。其中一颗恒星会被俘获到黑洞附近的轨道上，甚至可能在剧烈的潮汐瓦解事件中被黑洞吞噬。与此同时，另一颗恒星则会以超过每小时几百万千米的速度被黑洞抛出，一颗超高速星就此诞生。

虽然天文学家对超高速星的来源提出了解释，但在实际观测中，确定它们的形成位置仍然十分关键。在此次的研究中，由美国哈佛大学天文学家领导的团队，关注了21个处于银河系银晕中的超高速星，对它们来源于何处进行了追溯。研究人员利用盖亚卫星提供的精确数据分析了这些超高速星的自行，结合目前对银河系-大麦哲伦云星系的轨道约束，他们得到了这些超高速星的运动轨迹，从而可以回溯这些超高速星的形成地。研究人员发现只有约一半的超高速星可以回溯到银河系中心，而另外一半回溯不到银河系中心，反而来源于大麦哲伦云星系。

研究人员进而提出了一个模型，假设大麦哲伦云星系拥有一个超大质量黑洞，其会产生超高速星。研究人员惊讶地发现，这些超高速星的空间分布和动力学分布都与实际的观测数据非常相似。特别的是，模拟重现了实际观测到的超高速星在狮子座方向的明显聚集。这表明了这样的聚集之所以产生，是因为大麦哲伦云星系的超高速星会沿着大麦哲伦云星系的运动方向被抛出，并且在此过程中会获得额外的速度提升，数值达到300 km/s。研究团队还发现，此次样本中回溯自大麦哲伦云星系的超高速星的特性，如果用其他不含有超大质量黑洞的机制来计算，比如超新星爆发导致的伴星被抛出或动力学抛射，都是无法进行解释的。

研究人员根据大麦哲伦云星系与银河系中的超高速星数量、以及他们的抛射速度，估计了大麦哲伦云星系的超大质量黑洞的质量，将其限制在约60万倍的太阳质量，这是一个相当小的超大质量黑洞。相比之下，银河系中的超大质量黑洞约为400万倍的太阳质量，而M87的超大质量黑洞则约为太阳质量的60亿倍。

6. 发现速度最快的系外行星

近期，由美国马里兰大学天文学家领导的国际团队，证实了一个系外行星系统，这是目前发现的速度最快的系外行星，它的主星是一颗超高速星，并被其拖拽着高速运动，这也是有史以来发现的第一颗围绕超高速星运行的行星。研究结果于2025年2月10日发表在《天文学报》上。

这个系外行星系统名为MOA-2011-BLG-262，最初是通过微引力透镜的数据被发现的。当一颗行星从与其无关的背景恒星前经过时，它的引力会引发微弱的透镜效应，从地球上观测，背景恒星的位置会发生微小的变化。这种被称为微引力透镜的效应，可以有效地用于寻找太阳系外的暗弱行星。

2011年，当时的天文学家在挖掘“天体物理学微引力透镜观测”（MOA）的档案数据，期望从中发现系外行星存在的信号。在这种情况下，天文学家检测到了MOA-2011-BLG-262的信号。分析后表明，这个系统拥有两个天体，并且其中一个天体的质量大约是另一个的2300倍。天文学家当时对这个系统有两个猜想，它可能是一个恒星-行星系统；或者它是一个行星-卫星系统，即较大的天体是一颗“流浪行星”，没有主星。但是在当时并没有确切的答案。

此次的研究团队推断，如果MOA-2011-BLG-262确实是一颗流浪行星及其尾随的卫星，由于它们自身不发光，因此它们实际上是隐形的、不可见的。然而，如果它是一颗拖拽着行星的恒星，那么应该能探测到主星发出的光。研究人员仔细分析了凯克望远镜2021年对其的观测数据，发现接收到了来自主星的辐射，其恒星在 K 波段的视星等为22.3等。虽然恒星很暗弱，但它结束了天文学家对于该系统的争论。研究人员通过计算明确了MOA-2011-BLG-262系统处于24000光年之外，位于银河系的核球区域，主星质量约为太阳质量的20%，是一颗小质量恒星，行星质量约为地球质量的29倍，是一颗超级海王星。行星的轨道距离介于金星和地球的轨道距离之间。

此外，利用盖亚卫星的数据，通过比较在2011年和2021年MOA-2011-BLG-262的位置，研究团队计算出了它的速度，意外地发现它移动的非常之快，横向速度就达到了约540 km/s。然而，这个结果还只是它在二维平面上的速度。如果MOA-2011-BLG-262朝我们靠近或远离，那么它的速度一定更快，其真实速度可能可以达到600 km/s。这很引人关注，因为该速度超过了银河系的逃逸速度，意味着MOA-2011-BLG-262可能注定要逃离银河系、并最终进入星系际空间，尽管这个过程可能需要数百万年。

（责任编辑　卢瑜） mWO9iDgwixTIPf9KNdxZB0hxWZ1ZPN6DC9cJESCo+GukSdTUF4xMGI0um9L2DRLm