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復旦科學家規劃百年任務,用“光帆”將探測器送往黑洞

發布時間:2025-08-13 09:34:17來源:網易科技報道

  國外知名科學網站的主要內容如下:

  《科學》網站(www.science.org)

  超越想象!科學家發現迄今最龐大黑洞,質量達太陽360億倍

  在幾乎所有星系中心都存在超大質量黑洞,它們是時空中的深淵,連光也無法逃脫。天文學家近期開發出一種新方法,能更精確測量遙遠星系中黑洞的質量,并可能發現了迄今最大質量的黑洞。該黑洞位于約50億光年外,質量達太陽的360億倍,相關研究發表于英國《皇家天文學會月報》(MNRAS)。

  通常,黑洞質量可通過觀測周圍恒星或氣體云的繞行速度推算。例如,銀河系中心的“人馬座A”質量約為太陽的400萬倍,這一成果曾助力研究者獲得2020年諾貝爾物理學獎。然而,對于15億光年外的星系,望遠鏡難以分辨黑洞附近的恒星運動。

  部分黑洞吞噬周圍物質時會形成明亮的“活動星系核(AGN)”,其光譜特征可用于估算質量,但該方法依賴假設,誤差較大。為提升精度,研究團隊轉向引力透鏡技術,分析了已知最大質量星系“宇宙馬蹄鐵”。該星系因引力扭曲背景星系光線而形成馬蹄鐵狀光弧,其變形程度可揭示前景星系的質量分布。

  團隊結合哈勃太空望遠鏡和歐洲甚大望遠鏡的光譜數據,測量了星系核心區域恒星的運動速度,并建立計算機模型,最終將黑洞質量誤差控制在±35%以內。此前通過AGN方法測得的黑洞質量誤差可能高達十倍,例如兩個號稱400億太陽質量的黑洞。

  未來,歐洲“歐幾里得”空間觀測站、中國空間站望遠鏡及歐洲“極大望遠鏡”等設備有望進一步拓展觀測范圍,驗證星系與黑洞質量關系的演化。另一項基于美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的研究也已展開,團隊通過引力透鏡放大的星系圖像,測算出一個60億太陽質量的黑洞。這類新方法正推動黑洞研究進入更精確的時代。

  《科學通訊》網站(www.sciencenews.org)

  從海鮮廢料到奢侈品:科學家用蛤蜊廢絲重現千年黃金織物

  如紡金般閃耀的海絲面料,據傳可能啟發了希臘神話中金羊毛傳說。這種絲綢源自地中海巨型蛤蜊(Pinna nobilis)的足絲纖維,但因該物種瀕危,傳統工藝面臨失傳。如今,韓國浦項科技大學的科學家通過回收食用蛤蜊(Atrina pectinata)的廢棄足絲,成功復刻了這一傳奇織物,并揭示了其金色光澤的分子機制。相關研究發表于《先進材料》(Advanced Materials)。

  傳統海絲的制作可追溯至公元二世紀,其工藝包括采集、海水沖洗、淡水脫鹽、晾干梳理,再經檸檬汁浸泡以增強光澤。然而,隨著地中海巨蛤被歐盟列為保護物種,這一原料來源被切斷。

  研究團隊發現,韓國食用蛤蜊的足絲與瀕危物種的纖維特性高度相似,且其足絲通常作為廢棄物被丟棄。通過復刻傳統工藝,團隊成功用食用蛤蜊紡出與原始海絲幾乎無異的金絲。瑞士巴塞爾自然歷史博物館的研究人員指出,這一發現早有民間實踐印證,意大利織工曾獨立嘗試過類似方法。

  進一步研究發現,海絲的金色光澤源于其獨特的球狀蛋白質結構,而非傳統動物纖維的線性蛋白。這些蛋白質自組裝成納米纖維束,通過光干涉效應產生虹彩。檸檬酸處理能去除足絲中的鐵離子,使金色顯現,且這種色素穩定性極高,可保持千年不褪色。

  該研究不僅為復興海絲工藝提供了替代方案,還可能推動無毒金色顏料在紡織、化妝品等領域的應用。

  《每日科學》網站(www.sciencedaily.com)

  科幻成真?復旦科學家規劃“光帆飛船”探秘黑洞

  這聽起來像科幻場景:一艘重量不超過回形針的微型航天器,由激光推進,以接近光速飛向黑洞,執行驗證物理定律的任務。盡管技術尚未成熟,但科學家認為這一設想有望在未來幾十年內實現。

  根據復旦大學意大利籍天體物理學家柯斯莫·班比(Cosimo Bambi)發表在Cell Press期刊《iScience》上的研究,該任務需解決兩大難題:定位近地黑洞和開發耐航探測器。現有理論推測,距地球20至25光年處可能存在黑洞,但其探測依賴間接觀測手段,如分析黑洞對周圍恒星和光線的影響??茖W家預計,未來十年內有望發現目標。

  傳統化學燃料航天器無法勝任此任務,而克級納米探測器(含微型芯片和光帆)或為關鍵。地基激光可通過光子沖擊光帆,將探測器加速至光速的三分之一。按此速度,探測器約70年抵達黑洞,數據傳回還需20年,全程約為80至100年。

  任務的核心科學目標是驗證黑洞的“事件視界”是否存在,探索極端環境下的物理定律變化,以及檢驗廣義相對論的普適性。目前,僅激光系統造價就高達1萬億歐元,且納米探測器技術尚未突破,但技術進步可能在未來30年縮小差距。

  回顧科學史,引力波探測和黑洞成像也曾被視為不可能,但最終成為現實。這項研究或將為人類認識宇宙開啟新篇章。

  《賽特科技日報》網站(https://scitechdaily.com)

  生育奇跡背后的科學:人類卵子的超長待機之謎

  科學家對100多枚新鮮捐贈的卵子進行研究,發現減緩蛋白質分解能減少有害副產物,從而保護卵子DNA。此外,卵子在排卵前會進行“大掃除”,排出廢物并重新排列關鍵成分,以維持質量。

  人類卵子是人體中壽命最長的細胞之一,可休眠數十年。最新發表于《EMBO期刊》的研究揭示,卵子在成熟過程中會主動降低內部廢物處理機制的活性。這種代謝抑制可能是進化形成的適應策略,旨在長期維持低耗能狀態,減少細胞損傷。

  女性出生時攜帶一兩百萬未成熟卵子,到更年期時僅剩數百枚,每個卵子需保持完好狀態可長達50年。研究發現,卵子通過減少蛋白質循環速度,限制活性氧(ROS)的產生,從而防止DNA和細胞膜受損。這一機制與早期研究一致,表明卵子采用多重策略降低代謝活性,實現長期自我保護。

  研究由巴塞羅那基因組調控中心(CRG)團隊主導,他們從21位健康捐贈者處收集了100多枚卵子,其中70枚為成熟卵子,30枚為未成熟卵母細胞。通過活體成像技術,科學家觀察到卵子在排卵前會將溶酶體排出細胞,同時線粒體和蛋白酶體向細胞邊緣遷移,這一現象此前未被發現。

  目前,大多數實驗室研究依賴體外成熟的卵子,但這些卵子常表現異常,可能導致試管嬰兒(IVF)成功率降低。新研究為改善IVF技術提供了新思路,例如維持卵子的天然低代謝狀態,而非盲目使用代謝增強補充劑。

  未來,研究團隊計劃進一步分析高齡女性和IVF失敗案例中的卵子,探索細胞廢物處理機制是否隨年齡或疾病衰退。這一發現不僅揭示了卵子長壽的奧秘,也可能為生殖醫學帶來突破。(劉春)

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