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《自然》及子刊综览
2018-04-10 19:49   审核人:

    《科学报告》

  关节响声的由来

  掰关节非常常见,但是伴随它发出的典型声音从何而来?从20世纪初开始,这个问题就引起了科学家们的广泛讨论。现在,《科学报告》描述了法国巴黎综合理工学院的V. Chandran Suja和Abdul Bakarat开发出来的一个数学模型,为这个问题提供了一个可能的解释。

  研究人员将关节的几何表示与一系列数学方程结合起来,模拟会导致该声音产生的事件。结果表明关节活动(掰关节的时候)产生的关节液压力变化导致关节液内的微观气泡破裂。这些气泡的破裂导致产生掰关节的声音——这个理论于1971年被首次提出,但是40年后受到挑战:新实验表明在掰关节后的很长时间里,这些气泡仍然存在。作者的数学模型似乎解决了这个矛盾,它表明只需要气泡部分破裂就能产生声音,因此在掰关节后,微气泡仍能在关节液中存留。

  研究人员还表明,由气泡破裂产生的压力所引起的声波可以通过数学方法预测,并用实验方法测量。通过模型计算得出的声压波与文献中记录的声波标记以及作者记录的3名被试的实际情况非常相似。数学模拟与实验结果之间的相似性——视觉上呈现为相似的图形——意味着作者的模型不仅能表征掰关节的声音,还表明气泡破裂似乎可以合理解释该声音。

  《自然—天文学》

  恒星大放光芒

  近日,《自然—天文学》在线发表的两篇论文,科学家们在百亿光年外的星系内发现了两颗“闪烁”的恒星,而这一切要得益于这两颗恒星与我们之间的疏散星团的引力透镜效应。其中一颗恒星距离我们140亿光年,被放大了逾2000倍。这是一次史无前例的观测,它同时揭示了隐藏于上述疏散星团之内的暗物质的信息。

  当恒星经历爆发事件(如新星或超新星爆发)时,其亮度会突然发生变化。虽然最亮的超新星在100亿光年之外也可见,但是超出银河系之外的大部分恒星都过于黯淡,无法单个检测到。

  本文所述的两支研究团队利用哈勃太空望远镜反复观测包含大量疏散星团的天空区域。这些星团产生的强大的引力场就像一个透镜,可以放大来自星团背后恒星所发出的光——足以让科学家们观测到原本因为距离过远而无法在地球上观测到的恒星。

  美国南卡罗莱纳大学的Steven Rodney及同事观测到恒星“闪烁”,是因为该恒星表面不断发生爆炸,而美国加州大学伯克利分校的Patrick Kelly及同事观测到的那一颗恒星的“闪烁”,则是源于该恒星与疏散星团之间的相对运动。

  通过研究这些闪烁,作者不仅可以揭示恒星本身的物理特性,更重要的是,还能揭示“透镜”疏散星团中暗物质的分布情况。暗物质无法直接观测,但是一般认为暗物质的质量可以解释已观测到的星系内部运动。

  《自然》

  科学家发现银河系中心大量黑洞

  近日,《自然》报告,科学家根据观察表示银河系中心存在大量黑洞。

  科学家此前预测大型星系中心附近的超大质量黑洞被诸多恒星质量的黑洞环绕。然而,此前对银河系中心(也就是最近的超大质量黑洞Sagittarius A*所在的地方)的搜寻并未取得成功。

  利用从钱德拉X射线天文台望远镜获得的归档数据,美国纽约哥伦比亚大学的Charles Hailey和同事报告在离Sagittarius A*1秒差距(约3.3光年)之内发现了12个不活跃的低质量X射线双星系统——其中的一个组成部分就是黑洞。作者提出,这些X射线双星系统的属性和空间分布表明银河系中心1秒差距内存在几百个和双星系统相关的黑洞,还存在更多独立的黑洞。

来源:科技日报

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