□ 供稿/赵冬瑶

1. 首个大质量双白矮星系统被发现

近期，由英国华威大学的天文学家所领导的团队，发现了一个罕见的大质量致密双白矮星系统。它们将在大约230亿年后发生爆炸，两颗白矮星将被摧毁，形成一颗1a型超新星。此次研究是天文学家首次观测到大质量双白矮星系统，相关学术论文发表于2025年4月4日的《自然天文学》杂志上。

天文学家长期以来一直认为，两颗相互绕转的白矮星系统是形成1a型超新星的首要解释——当两颗白矮星处于近距离轨道时，较重的白矮星会逐渐吸积其伴星的物质，从而导致该白矮星或两颗白矮星爆炸，形成1a型超新星。然而，天文学家还从来没有观测到过，可以在哈勃时间内爆炸的、超过钱德拉塞卡质量极限（1.4倍太阳质量）的双白矮星系统。多年来，天文学家一直期待着，可以在银河系内发现一个大质量双白矮星系统。

此次的研究团队首先发现了一个约1.56倍太阳质量的双星系统，继而立即利用世界上一些最大的光学望远镜对其进行了后续观测，以确定这个系统究竟有多紧凑。当发现系统中的两颗恒星之间的距离仅为地日距离的1/60时，研究人员意识到，他们发现了第一个超过钱德拉塞卡质量极限的大质量双白矮星系统，并且由于质量如此之高，它们注定将发生1a型超新星爆发。

这个系统距离地球150光年，研究人员估计它爆炸时的威力将是威力最大的核弹的1027倍。考虑到这对注定要毁灭的白矮星距离我们的太阳系如此之近，我们应该为此感到担忧吗？其实不必。根据研究团队的计算，这个系统将在大约230亿年后才发生超新星爆发。

目前，系统中的两颗白矮星正在以超过14小时的轨道周期相互绕转。在接下来的数十亿年里，引力波辐射将使这两颗白矮星螺旋状地不断靠近。随着它们之间的距离越来越近，它们的运动速度也会越来越快。最终，每30-40秒它们就会相互绕转一次。然后，超新星爆发，摧毁整个系统。研究人员认为，该双白矮星系统将通过四次爆炸，引发罕见而复杂的超新星爆发。首先，对于较大质量的白矮星，质量不断被吸积在它的表面，表面先发生爆炸，随后其核心发生爆炸。这会导致物质向四面八方喷射，与另一颗白矮星碰撞，并重复该过程，引发第三次和第四次爆炸。该系统超新星爆发后，它将在夜空中形成一个非常明亮的光点，其亮度可以达到木星亮度的20万倍。相比之下，其他的天体将显得黯淡无光。

此次的研究是一个非常重要的发现。在银河系内距离我们如此之近的地方发现了这样的系统，表明它们极有可能比天文学家预测的更常见，否则天文学家就需要看得更远，探索银河系更大的区域，才能遇到它们。天文学家将继续扩大观测，不断地接近解开1a型超新星的起源之谜。

2. 最强系外生命信号被发现

尽管天文学家们仍然保持谨慎，但他们探测到了迄今为止最强的信号，这表明了一个最有希望的迹象，即太阳系外可能存在着生命。利用韦布空间望远镜（JWST）的数据，由英国剑桥大学天文学家领导的团队，在系外行星K2-18b的大气中检测到了二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）。在地球上，DMS和DMDS仅由生命产生，主要来源于浮游植物和其他海洋微生物。虽然K2-18b大气中的这些成分，可能来源于一种未知的化学过程，但此次的研究结果却是迄今为止最有力的证据，表明生命可能存在于太阳系外的行星上。相关文章于2025年4月17日发表在《天体物理学报通信》上。

K2-18b是由开普勒望远镜于2015年发现的，距离地球约124光年，围绕着一颗红矮星运行。这是一颗亚海王星（sub-Neptune），质量约是地球的8.6倍，直径约是地球的2.6倍，轨道周期33天，处在宜居带中，接收到的主星辐射与地球从太阳接收到的辐射大致相同。2019年，K2-18b大气中发现了水蒸气，这引起了天文学家对它的关注。2023年，在其大气中又发现了甲烷和二氧化碳，这是首次在宜居带系外行星的大气中发现碳基分子。天文学家根据观测数据认为，K218b是一颗海氢（hycean）行星，即整个行星被海洋所覆盖，并且拥有富含氢的大气层。K2-18b是研究系外宜居环境和系外生命最有潜力的行星之一。

研究团队此前曾经利用JWST的近红外成像仪、无缝光谱仪、以及近红外光谱仪（覆盖波长为0.8-5微米），对K2-18b的大气成分进行了分析，探测到了可能是DMS的信号，但不确定性过高。在此次的新研究中，研究人员利用了JWST的中红外仪器（覆盖波长为6-12微米），以检测不同波长范围中的信号。研究人员通过K2-18b凌星得到了光谱数据，分析后证实了其大气中DMS和DMDS的存在。此次DMS和DMDS的信号强劲而清晰，并且提供了不同于此前研究的独立证据。

研究人员还计算了K2-18b大气中DMS和DMDS的浓度，结果超过了百万分之十。这与地球大气中DMS和DMDS的浓度截然不同——地球的浓度通常低于十亿分之一，K2-18b的浓度要高出数千倍。理论研究曾预测，像DMS和DMDS这样的含硫气体在海氢行星上可能浓度较高。此次的观测数据与理论预测一致。此次的研究结果不但支持了K2-18b是一颗海氢行星，更令人难以置信的是它很可能是一个拥有生命的星球。

虽然结论非常令人兴奋，但研究团队对此次的结果还是保持着谨慎的态度。一方面，此次的观测结果只达到了3σ的统计显著性，即它们偶然发生的概率为0.3%，结果的确定度还不是很高。要达到公认的科学发现的标准，观测结果的统计显著性必须达到5σ以上，即它们偶然发生的概率低于0.00006%。另一方面，K2-18b上可能存在天文学家未知的某种化学过程，同样也可以产生DMS和DMDS。人类始终抱持有一个根本问题——我们是否是宇宙中孤独的存在？研究人员将进一步观测和研究，朝着回答这个最根本的问题继续迈进。

3. 发现最奇特的行星系统

近日，由英国天文学家领导的国际团队，发现了一个可能是迄今为止最奇特的行星系统。这个系统不仅拥有迄今为止发现的第一颗“极地行星”，而且这颗行星还围绕着一个双星系统在运行。但这还不是全部——双星系统中的两颗恒星竟都是褐矮星，也就是人们常说的“失败恒星”。这个新发现于2025年4月16日在《科学进展》杂志上发表。

从上世纪90年代中期开始，系外行星系统就不断被天文学家所发现。与略显平凡的太阳系相比，宇宙为我们呈现了各种各样的行星系统。此前，天文学家已经发现了许多围绕双星系统运行的行星，然而直到此次发现为止，还从来没有观测到过在与双星系统轨道平面呈90°的轨道上运行的行星。

这颗行星名为2M1510b，围绕着2M1510A和2M1510B这个双星系统运行。研究团队利用甚大望远镜上的光谱仪，对这个双星系统进行了观测，通过两者的速度变化，研究人员可以测量出它们的物理性质和轨道参数。然而，这个系统的观测数据比较微弱，直接利用数据测量会使参数的不确定度比较高。此次团队中的研究人员开发了一种开创性的数据分析技术，可以将测量精度提高30倍。

多亏了这个改进，研究人员发现了2M1510A和2M1510B相互绕转的轨道受到了微妙的影响——这两颗恒星的轨道以不同寻常的方式被推拉。研究人员评估了所有可能的情景，唯一与观测数据一致的是，一颗行星位于围绕在这个双星系统的极地轨道上，即存在一颗轨道为90°的极地行星。这个发现令天文学家非常惊喜。天文学家此前曾发现，行星可能存在于双星系统的极地轨道上的迹象，例如在双星系统周围发现了90°的原行星盘。然而，此次观测是首次提供了确凿的证据，证明这样一个完整行星系统的存在。

然而惊喜还远不止于此。2M1510b所围绕的不是一个常见的双星系统，而是一对褐矮星组成的双星系统。褐矮星被称为“失败恒星”，这是因为，尽管它们像标准恒星一样，由坍缩的气体和尘埃云形成，但它们未能聚集足够多的物质来达到触发核心氢聚变所需的质量，而氢聚变被触发是定义普通恒星的必要条件。此外，恒星拥有伴星的可能性会随着质量的增加而增加。比如，质量约为太阳10倍左右的恒星中，约有75%处于双星系统，而类太阳恒星中约有50%拥有伴星。褐矮星的质量是太阳质量的0.013-0.075倍，因此处于双星系统中的褐矮星是非常罕见的。2M1510A和2M1510B是迄今为止发现的第二对食褐矮星，这也就是说，从地球观测，其中一颗褐矮星会遮蔽另一颗。这个褐矮星双星系统于2018年被发现，位于天秤座，距离地球约120光年。

一颗行星不仅围绕着双星运行，而且围绕着双褐矮星运行，并且位于极地轨道上，这令天文学家难以置信，也令他们非常兴奋。此次发现其实纯属偶然，因为研究团队的观测并非是为了寻找这样的行星或轨道结构而专门进行的。此次巨大的惊喜不仅向天文学家，也向广大公众展示了我们所在的迷人宇宙中蕴藏着无限的可能性。

4. 小麦哲伦云正在被撕裂

我们的银河系被周围的伴星系围绕着，其中最为人所知的伴星系为大麦哲伦云星系（LMC）和小麦哲伦云星系（SMC）。LMC和SMC分别是距离我们最近的矮星系之一，它们在南半球的夜晚可以用肉眼观察到。近期，日本名古屋大学天文学家的一项最新研究表明，LMC和SMC正在经历一场引力的交战，而LMC占据了上风，SMC正在被LMC撕裂。此次的新发现可能会改变我们对LMC、SMC和银河系三体之间相互作用历史的理解。研究文章于2025年4月10日发表在《天体物理学报增刊》上。

由于SMC距离银河系很近，研究人员可以识别并追踪该矮星系中的大质量恒星。具体来说，利用盖亚天文卫星的观测数据，研究人员认证了7426颗大质量恒星（质量都大于8倍太阳质量），并对它们进行了动力学分析。结果表明，分布在SMC内东西两边的大质量恒星正在朝相反的方向运动，仿佛被拉开了一样。一些大质量恒星正在朝LMC运动，而另外一些则正在远离LMC，这表明LMC对这些恒星存在着引力影响。

最初得到这个结果时，研究人员曾一度怀疑他们的分析方法可能有误。然而，经过仔细核对，结果确凿无疑。研究人员对此次的发现感到十分惊喜，因为它支持了“LMC正在干扰SMC，并最终导致SMC逐渐毁灭”的假说。天文学家认为，SMC是研究宇宙早期的理想模型，因为它与原始星系具有许多共同点，比如低金属丰度和弱引力势等。因此，此次揭示的SMC的不幸遭遇却是天文学家的收获，因为这可以让我们更多地了解早期宇宙中邻近星系之间的相互作用和演化。

另一个令人意想不到的发现是SMC缺乏星系转动。对比来说，在我们的银河系中，恒星和气体会围绕着银心运动，看起来就是银河系自身在转动。然而，研究人员分析观测数据后发现，SMC中的大质量恒星缺乏类似运动。由于大质量恒星非常年轻，它们形成于富含氢气的区域。通常情况下，大质量恒星会与诞生它们的星际气体一起运动，因为它们还没有经历足够的时间与气体在动力学上脱钩。因此，大质量恒星在星系中没有转动，表明星际气体本身也不转动，从而推测SMC没有星系转动。此次研究揭示了星系的一种独特模式，而不是遵循一般的转动模式。

如果SMC不转动，那么之前对其质量的估计，以及对它与银河系和LMC相互作用历史的估计。可能都需要修改，这可能会改变我们对大小麦哲伦云星系和银河系之间三体相互作用历史的理解。

5. 首次观测到矮星系中的星团并合

2025年4月9日的《自然》杂志刊登了一项最新研究发现，由芬兰天文学家领导的团队，首次在矮星系的中心区域直接观测到了并合的星团。这次观测发现为矮星系核区的形成机制提供了强有力的证据。

矮星系是宇宙中最常见的星系类型，它们平均拥有数十万至数十亿颗恒星。相比之下，银河系估计拥有1000亿至4000亿颗恒星。天文学家认为，矮星系是构成更大质量星系的基石，它们的形成是理解星系演化的关键。

矮星系的中心通常都拥有一个致密的星团，通常由数十万到数亿颗恒星组成，构成了矮星系的大部分质量。这些被称为核星团的恒星系统，是宇宙中最致密的恒星系统。了解这些核星团是如何形成的，将揭示矮星系的形成历史，也将帮助理解星系甚至宇宙的演化过程。然而，几十年来，核星团的形成机制备受争议，一直是个谜。天文学家认为，核星团是由较小的球状星团迁移到矮星系中心后并合而形成的。然而，此前为止，天文学家从没有直接观测到过矮星系中心球状星团的并合来证实这一理论。

此次的研究人员利用哈勃空间望远镜，对近80个矮星系进行了观测。仔细查看观测图像后，他们发现有一些矮星系的核星团拥有奇特的外观——有的拥有几个紧密相连的星团，有的则拥有较长的潮汐尾巴。研究人员对这些发现感到十分惊讶，因为过去从未观测到过类似的特征。

对这些结构的进一步深入分析表明，它们与矮星系中已探测到的球状星团具有相似的性质。这表明，天文学家此次观测到的，正是矮星系中心区域的球状星团的剧烈并合过程，最终将形成核星团。天文学家首次直接见证了核星团的形成和成长。

为了更深入地了解并合过程，研究人员利用计算机模拟重现了此次观测到的结构特征。研究人员在模拟中设置了不同质量和动力学的星团、以及涉及不同星团数量的各种并合图景。他们发现并合的球状星团的质量差异越大，潮汐尾巴就越长。实际的观测图像中较长的潮汐尾巴，就暗示了这是由两个质量差异显著的球状星团的并合所产生的。此外，模拟显示，并合过程持续的时间通常很短，不到1亿年，而并合产生的特征的可见时间就更短，这也解释了为什么此前一直没有观测到矮星系中心区域的并合现象。未来高分辨率的大规模巡天，将帮助天文学家进一步完善他们对矮星系核星团形成和演化的理解。

6. 最古老星系中发现氧元素

JADES-GS-z14-0（本文简称GS-z14），是迄今为止光谱确认的距离地球最遥远的星系，也是最古老的星系，它于2014年被韦布空间望远镜首次发现。GS-z14被发现后就已经让天文学家们百思不得其解——它是处于宇宙早期的一个巨大而明亮的星系，这引发了天文学家的思考：如此庞大的结构，是如何在宇宙大爆炸后仅仅几亿年就形成的。近期，两个不同的天文学家团队在GS-z14都发现了氧元素，这促使天文学家们再次深入研究这个问题。《天文学和天体物理学》和《天体物理学报》将分别发表两个团队的研究结果。

GS-z14处于宇宙黎明时期，它的光需要超过134亿年才能传播到地球，这个传播时间相当于138亿年宇宙年龄的98%左右。因此，我们观测到的GS-z14是宇宙诞生后约3亿年时的景象，此时的宇宙年龄仅为当前年龄的2%左右。

一般来说，当宇宙年龄达到当前年龄的2%时，宇宙中的成分大部分为氢，只有少量的氦和少量的金属元素。这意味着在此期间观测到的恒星和星系应该是“贫金属”的。较重的金属元素只有在恒星核心发生核聚变后才会形成。随着早期恒星在超新星爆发中消亡，它们在生命过程中形成的金属元素被抛射到星际空间中，让所在星系内的气体云物质更为丰富。这些气体云会继续形成下一代恒星，因此下一代恒星的金属含量会更高。此外，越重的金属元素形成的时间越晚，可能需要经过几代恒星的演化。这个演化过程表明，星系的“成熟度”可以根据其所含金属元素的丰度来衡量——星系越老，金属越贫。从宇宙诞生后3亿年这个时间来看，GS-z14本应该是贫金属的“不成熟”的星系。

此次对于GS-z14化学成分的研究，是基于阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵（ALMA）的观测数据。GS-z14的ALMA光谱中显示出了明显的氧元素谱线，这标志着人类迄今为止探测到的最遥远、最古老的氧元素。此外，研究人员计算后发现，GS-z14的金属丰度非常高，是天文学家预期的此时期星系金属丰度的10倍。这些发现都表明，GS-z14在早期宇宙中已经化学成熟了——这就像在原本以为只会出现婴儿的地方发现了一个青春期的少年。GS-z14形成得非常迅速，并且快速成熟，这进一步为早期星系的形成速度远超预期提供了证据。此次的发现对星系演化理论提出了严峻的挑战，为理解早期宇宙中的星系演化开辟了新的视角。

在GS-z14中探测到明显的谱线也使天文学家能够更精确地测量它的距离。ALMA的光谱数据提供了极其精确的星系距离测量，不确定度仅为0.005%，这相当于在1千米的距离测量上精度达到5厘米以内。如此距离上的准确测量，有助于天文学家更好地理解遥远星系的性质和演化。

（责任编辑　卢瑜） 6Xj+Ml0H8ZeKYIBDfHDeo4nYB2qngqeu2f4pdFyJtt3Z7koIv+XPqN9K3QuFXqj8