大尺度宇宙像是一个蜘蛛网，但是从另外一个角度来看，也像是一团挤在一起的肥皂泡。银河系之大已经远远超出了我们的常识，而银河系在大尺度宇宙中却依然如一粒微尘。

宇宙大尺度结构。

距离银河系最近的星系是人见人爱的仙女座星系，它距离我们约250万光年。而在距离我们大约300万光年的地方还有一个默默无闻的三角座星系。这两个星系，连同银河系，以及附近的一些矮星系，组成了一个小规模的星系集团，被称为“本星系群（Local Group）”。“本”的意思是“本地”，也可以理解为附近。但这个“本地”是建立在宇宙学尺度上的，以百万光年为单位度量。

银河系。John Colosimo / ESO

仙女座星系。ESA / Hubble / Digitized Sky Survey 2

三角座星系。ESO

宇宙中有许多星系集团。距离“本星系群”最近的星系集团叫“室女座星系团（Virgo Cluster）”。之所以叫“星系团（Cluster）”而不叫“星系群（Group）”，是因为它的规模更大，包含一千多个星系。“室女座星系团”距离我们约6000万光年。

室女座星系团。ESO / Digitized Sky Survey 2

“本星系群”及附近其他星系群并不隶属于“室女座星系团”，而是与“室女座星系团”一起，共同隶属于一个更大的星系集团——“室女座超星系团（Virgo Supercluster）”。

严格说来，“星系群”和“星系团”都是真正意义上的天体结构——因为它们内部的星系，互相之间都是有引力束缚关系的；但“超星系团”就不一样了——它们只是一种尺度更大的星系集团的语言表述，至今没有一个明确的定义。它们内部的星系相互之间未必有引力束缚关系。

正因如此，我们在这个尺度上对天体结构的划分就只能依照“观感”来进行。循着这种“观感”，我们发现“室女座超星系团”隶属于一个更大的结构——它是“拉尼亚凯亚超星系团（Laniakea Supercluster）”的一个分支。

拉尼亚凯亚超星系团主体部分。Andrew Z. Colvin / Wikipedia

很多超星系团都与“拉尼亚凯亚超星系团”相连，比如“沙普利超星系团（Shapley Supercluster）”、“赫拉克勒斯超星系团（Hercules Supercluster）”和“孔雀-印第安超星系团（Pavo-Indus Supercluster）”等。这些超星系团都非常庞大，每一个都绵延数亿光年。

如果把大尺度宇宙比作一个挤满了肥皂泡的浴缸，那么超星系团就是肥皂泡的膜，它们把一个个肥皂泡连接在一起——但这些肥皂泡的内部却是空的。这些宇宙肥皂泡的空腔被称为“宇宙空洞（Cosmic Void）”。

“宇宙空洞”的内部是星系的荒漠——当然也不是一无所有，但是星系的数量极少，如同沙海中的绿洲一样罕见。许多空洞有名字，比如“玉夫座空洞（Sculptor Void）”、“大犬座空洞（Canis Major Void）”和“牧夫座空洞（Boötes Void）”等。其中最大的一些直径可达3亿光年。充斥这3亿光年的，是满满的“虚无”。

要想弄明白我们在这样的大尺度宇宙中的位置，并不是一件容易的事。银河系内充斥着各种尘埃，它们遮挡了我们的视线。宇宙学家只有使用各种非常规手段，比如在红外线或射电波波段上观测，才能看清楚它们背后有什么。

宇宙学家艰难地发现，我们的银河系，连同它“附近”的所有星系，都在朝着与“拉尼亚凯亚超星系团”距离最近的“沙普利超星系团”方向的一个未知目的地运动。但是根据观测，“沙普利超星系团”的质量（包括它含有的“暗物质”）不足以把银河系拉动到现在的速度。必然有额外的力量，要么在前方帮助“沙普利超星系团”，要么在相反的方向推动我们。

而这究竟是一种什么样的力量，它究竟来自何方，迄今依然众说纷纭。

有人认为，在银河系与“沙普利超星系团”相对的另外一侧，存在着一个未知的宇宙空洞，甚至可能是一个“超级空洞”。它的存在，产生了一种所谓的“偶极排斥（Dipole Repeller）”效应，将银河系推向了相反的方向。

所谓“偶极排斥”效应，指的是假如星系处在一个巨大的空洞附近，那么由于它唯独缺少空洞所在方向的引力拉动，就会倾向于向着远离空洞的方向运动，就好像空洞在推动星系一样。但事实上，空洞什么也没干。但这只是诸多观点之一，究竟这种推动银河系的神秘力量来自何方，依然是个谜。

沙普利超星系团。ESA / Planck Collaboration / Rosat / Digitised Sky Survey

 

 

中澳两国天文学家发现神秘宇宙信号 “它仿佛是一个幽灵”

在无尽的宇宙中，还有多少我们没有发现的现象？至少，本周《自然》杂志的一篇论文就讲述了这样的故事——这一次，来自澳大利亚和中国的天文学家发现了一个前所未见的宇宙信号。

研究团队利用位于西澳大利亚的默奇森宽场阵列（MWA）观察到的，是一个时而明亮，时而暗淡的信号源：在持续30~60秒的爆发期，剧烈释放的能量让它成为同波段最明亮的射电源之一；随后天体陷入超过17分钟的沉寂，直至再次爆发。 整个爆发周期的时长约为18分钟。 在2018年1月至3月间，这个信号源不时地闪烁——MWA先后71次捕捉到这个信号。但在此之后，它却再也没有出现过。

这项研究的通讯作者，澳大利亚科廷大学国际射电天文学研究中心（ICRAR）的天体物理学家Natasha Hurley-Walker博士说：“这是完全在意料之外的。对天文学家来说它仿佛是一个幽灵，此前从未发现有天体能做到这一点。”相对于宇宙来说，这个天体离我们很近，“只有”大约4000光年，就在银河系的后院。

▲图中的白色标志，代表此次观测到的信号源在银河系中的位置【图片来源：Dr Natasha Hurley-Walker (ICRAR/Curtin)】

这个天体的奇异之处，究竟体现在什么地方？事实上，天体时而明亮、时而暗淡，这种周期性现象本身并不罕见。天文学家将这些天体称作“暂现源”，它们记录的往往是巨大的天体死亡时，或者是天体的遗骸爆发的现场。

根据这个周期的长短，已知的暂现源分为两大类：在高频射电波段，超新星这样的慢速暂现源每次爆发可能会持续数日，随之而来的是长达几个月的漫长消失期；另一类是快速暂现源，例如脉冲星，爆发周期可能只有短暂的几毫秒至几秒。

这次发现的新天体与脉冲星同属低频射电天空，但其18分钟的爆发周期，比已知的最长的脉冲星爆发周期还要长9倍，这样的周期是此前从未观测到的。

这个首次出现的神秘天体究竟是什么？研究团队随后展开了分析。天文观测与数据分析显示，这个异常明亮、比太阳还小的天体释放出高度偏振的射电信号，这说明这个旋转的天体拥有极强的磁场。在已有的理论中，有一种被预言可以存在的天体，符合这个全新天体的特征，这就是 超长周期磁星 。

▲最新天体的艺术概念图（如果它的确是一颗磁星）（图片来源：ICRAR）

“此前有理论预言，存在一种缓慢旋转的中子星。但没有人预料到可以直接观测到这种天体，因为我们没有想到它会如此明亮，” Hurley-Walker博士说，“通过某种方式，它将磁场能量转化为射电波的效率，比此前发现的天体都要高。”此外，研究团队指出，该天体同样有可能是拥有超强磁场的白矮星。它的确切身份，还需要更多后续研究来确认。

对于“外星文明产物”这样的猜想，Hurley-Walker博士同样给出了回应：“我考虑过这种可能性，但它覆盖的频率波段之宽，只可能是自然天体的过程，而不是人为信号。”

这个全新天体的发现，离不开观测设备性能的提升。完成此次观测的MWA观测波段在70兆赫兹至300兆赫兹之间。这个视场（即能观测的范围）宽阔、灵敏度极高的设备是巡视整个宇宙、探索未知现象的有力工具。

▲默奇森宽场阵列（图片来源：Pete Wheeler, ICRAR）

最早注意到这个信号的，是科廷大学的博士生Tyrone O'Doherty。去年年初，当时还是本科生的O'Doherty在整理MWA的观测数据时，发现了这个异常信号。他说：“很高兴能看到，我在去年看到的射电源最终成为如此奇异的天体。”

当然，观测到这个信号只是起点，要揭示它的特征，还需要大量数据处理工作。“这项研究的数据量非常大，生成的图像在一千万张以上。” 本文第二作者，现任中国科学院上海天文台助理研究员的张翔博士介绍道。上海天文台的中国SKA区域中心原型机与澳大利亚的Pawsey超算中心、CSIRO Pearcey超级计算机等共同承担了这项研究的数据处理工作。

 

科学家首次探测到在太空自由飘荡的“流浪黑洞”

近日，天文学家首次探测到在太空自由飘荡的黑洞。

科学家们一直认为理论上有很多黑洞在太空自由游荡。但由于黑洞处于黑色的浩瀚太空，因此难以被发现。以往的研究表明，通常在恒星寿命结束时，核心坍塌可能会形成黑洞。

本次，美国约翰斯·霍普金斯大学天文学家凯拉什·萨胡(Kailash Sahu)领导的研究团队借助“微引力透镜”效应首次发现了一颗在星际空间的“流浪黑洞”。数十位科学家将这一发现合作发表在arXiv上。

“微引力透镜”效应最著名的一次是发生在2011年。当时科学家借助哈勃空间望远镜看到一颗大约2万光年外的恒星突然亮了起来。这意味着当时有一个巨大的天体从恒星面前经过，恒星发出的光线被这个巨大天体产生的引力所扭曲，导致恒星好像突然变亮了。因此在“微引力透镜”效应中，作为背景的物体常常会显得异常明亮。此外，如果定位足够准确，当巨大物体从恒星前面经过时，望远镜甚至会看到恒星发生轻微的移动。

出于好奇，萨胡研究团队开始分析哈勃望远镜关于这颗恒星的数据，并一直观察其光线的变化。团队希望这种亮度的突变是由于黑洞导致。此外，他们还利用天体测量学技术，检测到恒星的位置发生了轻微变化。

研究人员认为，造成这种变化的原因只可能是一个人类看不见的移动物体，例如黑洞，在经过恒星时对其发出的光施加了引力。

随后的六年时间里，团队继续研究这颗恒星及其发出的光线。他们探测了经过恒星的巨大物体的亮度，但没有探测到任何亮度，证明了这个物体并不是如褐矮星的天体。此外，“微引力透镜”效应的持续时间必须足够长，以证明存在一个特别深的重力井（由于天体的重力而形成的井状旋涡）。

2011年该恒星的“微引力透镜”效应持续了300天，足以指向经过恒星的物体是一个巨大黑洞。

研究人员表示，多个证据能够有力证实这颗自由漂浮的“流浪黑洞”的存在。并且，他们测算出了这颗黑洞的质量约为太阳的7.1倍。

根据这一重量，科学家估算出这颗“流浪黑洞”的运动速度约为每秒45公里，比其周围的银河系恒星快很多。这样的速度差异也说明了黑洞诞生的一种可能：一个超大质量的恒星爆炸可能创造了黑洞，并使其在太空“流浪”。萨胡估计，这一爆炸事件大约发生在1亿年前，但很难证实，因为目前没有明确的方法来探寻黑洞的来源。

 

火星上的陨石坑

 

 

中国“天眼”可能已搜索到外星文明：识别尚待时日

宇宙中是否有外星人？这是人类探索了几百年的难题，各种UFO事件层出不穷，外星电影也比比皆是，而中国“天眼”望远镜有可能已经搜索到外星文明，只是现在还没有识别出来。

“天眼”指的是中国的FAST射电望远镜，日前中国科学院FAST重点实验室主任、国家天文台研究员彭勃表示，“FAST（中国大射电望远镜）收到的信号里也很可能有外星文明信号，只是我们现在还没有时间去识别。”

FAST位于贵州省平塘县的一处喀斯特洼地中，直径500m，占地面积约30个足球场大，天顶覆盖角度为40°，工作频率为70MHz－3GHz，是世界上仅有的规模最大，也是最灵敏的巨型射电望远镜，其已被列入中国九大科技基础设施之一。

在此之前，格鲁吉亚第比利斯自由大学物理学副教授扎扎·奥斯曼诺夫教授研究后认为，这个望远镜足够灵敏，他可以在外星人入侵之前就发现他们的冯诺依曼探测器，让人类提前预警。

所谓冯诺依曼探测器，是匈牙利裔物理学家约翰·冯·诺依曼及美国数学家提出的一种设想，它可以自我复制，可以利用任何恒星系统中发现的原材料进行自我复制，并探索宇宙，如果检测到冯诺依曼探测器，那就可以证实有外星人存在。

 

NGC 628是我们天空中最壮观的星系之一，它也被称为幻影星系或M74，是一个“宏伟设计”的旋涡星系：一个具有突出、结构良好且相对清晰的旋臂。而且，M74距离我们只有3,200万光年，可以提供大量的研究细节。

这个星系距离我们只有2,400万光年，是一个棒旋星系，棒状位置被认为是丰富的恒星形成区域，因为气体被向内引导到它们的中心。

 

 

直立身高可达3米、体重最大可达300公斤，地球史上体形最大的灵长类步氏巨猿的灭绝谜题，近日被来自中国、澳大利亚和美国的科学家团队解开。研究发现，对摄食行为和食物偏好的执着，使步氏巨猿无力适应环境改变，在29.5万至21.5万年前走向灭绝。

步氏巨猿生活场景复原图。（中国科学院古脊椎所供图）

相关成果11日在国际知名学术期刊《自然》发表。

步氏巨猿曾广泛分布于以广西为代表的中国南方喀斯特地区，如今，却只有近2000颗牙齿和4件不完整的下颌能证明它们曾经存在。当时生存于同一地区的其他灵长类都成功适应了环境并繁衍生息，为何唯独给人印象无比强大的巨猿难逃灭绝宿命？

步氏巨猿巨大的下颌化石。新华社记者温竞华 摄

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所科研团队引领的一项国际合作多学科综合研究，解开了萦绕在古生物学界多年的谜团。研究团队自2015年起在广西调查了数百处洞穴化石地点，从中选取22处进行样品采集，其中包括11处产出步氏巨猿化石的地点，以及11处时代较晚未产出步氏巨猿化石的地点。

在此基础上，研究团队将6种独立的测年技术应用于含化石堆积物和化石本身，获得157个放射测量测年结果。这些年代数据与孢粉、哺乳动物群以及牙齿稳定同位素、微量元素、微磨痕等8个方面的分析结果相结合，全方位展现了步氏巨猿灭绝的前因后果——

步氏巨猿的生存环境、摄食行为、灭绝过程随时间发展的变化图。（中国科学院古脊椎所供图）

约230万至70万年前，偏好果实、花朵等食物的步氏巨猿曾在资源丰富的森林中兴盛繁荣。而后，随着季节性增强，森林逐渐退化，草地大幅增加。生存环境变化让步氏巨猿偏好的食物逐渐匮乏，但它们仍然依赖缺乏营养的备选食物，食物多样性大为减少；同时，它们的体形越来越大、越发笨重，摄食地理范围大幅缩小，致使种群不断萎缩，最终在29.5万至21.5万年前灭绝。而作为步氏巨猿的近亲，猩猩的体形变得更小更灵活，还改变了摄食行为和栖息地偏好，得以繁衍至今。

 

 

奇异福建龙和政和动物群生态复原图。（中国科学院古脊椎所供图）

鸟类至少在晚侏罗世就和非鸟类兽脚类恐龙发生分化。而鸟翼类包括所有现代鸟类以及中生代的原始鸟类，因此侏罗纪的鸟翼类对研究鸟类的起源和演化至关重要。已知的侏罗纪鸟翼类仅有近鸟龙和其相似物种，多在我国东北地区距今1.66至1.59亿年的燕辽生物群，这与约1.3亿年前白垩纪早期出现的大量鸟类在时间上有长达3000万年的空白。

奇异福建龙正型标本、分支系统树和古地理图。（中国科学院古脊椎所供图）

 

 

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