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中国发现迄今最大黑洞!想探索宇宙奥秘?这个专业了解一下

长谣 留学杂志 2021-03-12

 一起来探索宇宙的奥秘

 To explore universe  







北京时间2019年11月28日凌晨,国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST),研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞,并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限,颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。


美国激光干涉引力波天文台(LIGO)台长大卫·雷茨评论,“在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞,将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。这一非凡的成果,将与过去四年里美国激光干涉引力波天文台(LIGO)及欧洲室女座引力波天文台(Virgo)探测到的双黑洞并合事件一起,推动黑洞天体物理研究的复兴”。接下来利用LAMOST极高的观测效率,天文学家有望再发现一大批深藏不露的“平静态”黑洞,开创黑洞批量发现的新纪元。


这项工作是基于LAMOST(中国兴隆)、加纳利大望远镜(西班牙加纳利群岛)、凯克望远镜(美国夏威夷)和钱德拉X射线天文台(美国)的观测数据完成的。本研究共包括55位作者,来自中国、美国、西班牙、澳大利亚、意大利、波兰和荷兰7个国家29家单位。

从古至今,人类从来都没有停下过对宇宙的探索,从目之所及的天地探索开始,经历关于宇宙的性质、形状、层次、星系的探索,涉及地心说、日心说、大爆炸理论等科学理论。


中国古人曾提出盖天说、宣夜说和浑天说,在春秋战国时期民间就有嫦娥奔月的传说,古代李淳风、袁天罡夜观天象来预测未来命运,传说诸葛亮摆下七星阵向天借命,汉代学者张衡也曾提出“宇之表无极,宙之端无穷”的无限宇宙概念。



·公元前7世纪,巴比伦人认为,天和地都是拱形的,大地被海洋所环绕,而其中央则是高山。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子,大地的中央则是尼罗河。古犹太人认为,地球是宇宙的中心,周围绕着一圈星球,再往外去,寥落地分布着其余天体。


·公元2世纪,托勒密提出了世界上第一个行星体系模型地心说。


·1543年,哥白尼所著《天球运行论》正式提出了“日心说”观点, 认为太阳是行星系统的中心,一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星,它上面像陀螺一样自转,一面又和其他行星一样围绕太阳转动。


·1609年,开普勒的开普勒三定律揭示了地球和诸行星都在椭圆轨道上绕太阳公转,发展了日心说,为牛顿万有引力定律的提出打下了基础。


·1608年利普赛发明望远镜后,伽利略立即加以改造并指向苍穹。1610年,伽利略发表了划时代的著作《星际使者》,朦胧的银河原来是无边的星海,皎洁的月亮竟然布满了环形山,灿烂的太阳哪知会有黑子,而金星的相位变化和木星的4颗卫星恰恰是日心说最可靠的证据。


·1687年,牛顿发现了万有引力定律,使哥白尼的学说获得更加稳固的科学基础。


·1584年,乔尔丹诺·布鲁诺提出恒星都是遥远的太阳。


·18世纪上半叶,由于哈雷对恒星自行的发展和布拉得雷对恒星遥远距离的科学估计,布鲁诺的推测得到了越来越多人的赞同。


·18世纪中叶,赖特、康德和朗伯推测说,恒星和银河构成了一个巨大的天体系统。弗里德里希·威廉·赫歇尔首创取样统计方法,用望远镜数出了天空中大量选定区域的星数以及亮星与暗星的比例,1785年获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图,奠定了银河系概念的基础。


·18世纪中叶,康德等人还提出,在整个宇宙中,存在着无数像银河系那样的天体系统。


·1924年,由哈勃用造父视差法测量仙女星系的距离确认了河外星系的存在。


·1927年,勒梅特提出了真正意义的膨胀宇宙模型。


·1929年,哈勃发现了星系红移与它的距离成正比,建立了著名的哈勃定律。这一发现是对膨胀宇宙模型的有力支持。


·20世纪中叶,伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙模型。


·1965年微波背景辐射的发现证实了伽莫夫等人的预言。大爆炸宇宙模型成为标准宇宙模型。


·1980年,美国的阿兰·古斯在热大爆炸宇宙模型的基础上又进一步提出了大爆炸前期暴涨宇宙模型,随后由安德烈·林德进行了修订。

总体来说,人类对宇宙的探索是由模糊到清晰、简单到复杂、迷信到科学、肤浅到精深的过程,在这个过程中,涌现出一大批有才华、有抱负的科学家,在人类探索宇宙的道路上做出了巨大且卓越的贡献。


术业有专攻,如果你也对神秘宇宙的广阔空间怀着无线热情,希望以一个科研人员的身份深入寰宇空间,进行更深层次的科学研究,不妨关注一下下面的专业。



物理学



物理专业作为最基本的学科之一,对人类的发展的作用不言而喻。物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景。


在物理学的许多分支里,有一门“Astrophysics & Cosmology 天体和宇宙物理方向”,主要研究恒星系统、行星系统乃至整个宇宙。天体物理学集中讨论研究天文学理论,介绍恒星、星系及宇宙本身形成、演变及行为的基本物理规律。从根本上说,天体物理学专注于太空的物理变化过程以及宇宙的起源和未来。


该专业毕业生可从事航天,测绘,国防等方面的工作;在一些交叉学科领域具有明显的优势,还可以进行硕士或者博士阶段的学习。同时,这门专业也是美国著名网站The Tab根据各个专业的学习时长、通宵熬夜程度、午睡时间、GPA以及学生感到的压力程度等几个因素进行综合评估之后,上榜的前几名之一。


寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟,也许这门专业可以让你在学习时,感觉到书海泛舟的浩瀚无垠。



美国的物理学科世界闻名,不论是在师资,教学设施,课程方面还是在学科信念,教学制度上,美国的物理专业都引领着世界物理学的发展。因此,在这样光环之下,每年都有大批的物理学科专业申请者申请赴美留学。


其中,美国这些院校的物理专业最为强势


1、加州理工学院 Caltech 


加州理工拥有18.5亿美元的资助且全校学生少于1000人,规模虽小却十分强大。学校拥有着7台宇宙观测设备。并且该校的喷气推进实验室与NASA一同建造了宇宙飞船和机器探测器。其研究团队正通过分析宇宙中的行星来研究海洋学。


2、麻省理工学院 MIT


麻省理工的物理学家们坚信地球之外是存在生命的,而人类距离巨大的突破只有一步之遥。天文学和天体物理学是几个系的核心课题,包括地球科学系、大气学系、行星科学系和物理学系。麻省理工学院运行着马萨诸塞州的两座天文台,并且同智利的拉斯坎帕纳斯天文台有着合作关系。


麻省理工因其高质量的教学而被大众认为是一所值得就读的学校。麻省理工110亿美元的捐助和7亿美元的研究支出让其在物理学方面拥有举足轻重的地位。


3、普林斯顿大学 Princeton / PU 


普林斯顿大学的宗旨是成为在人文学科、社会科学、自然科学和工程学方面最好的学府。普林斯顿大学为这些重点学科提供学士、硕士和博士学位。因其高质量的教学,普林斯顿大学在全国排名第八,新泽西州内第一。


普林斯顿拥有182亿美元的资助,此规模在国内排名第5。普林斯顿大学的物理学家们通过使用瑞士的大型强子对撞机来操作CMS实验,通过使用伊利诺斯的万亿电子伏加速器来操作DO实验,孜孜不倦的研究和探索暗物质,高能粒子和宇宙大爆炸,试图了解并重建宇宙的诞生。


4、哈佛大学 Harvard


哈佛大学,是一所享誉世界的私立研究型大学,是著名的常春藤盟校成员。其物理及天文学在QS世界大学学科(系)或学科内专业排名第三。同时,哈佛大学拥有美国最大的学术图书馆,规模为全球第五,学术资源非常丰富。


另外,哈佛大学艺术和科学学院下属有一个研究机构——哈佛大学天文台,是美国建立的第一座大型天文台,为哈佛大学天文系的教学活动提供设备等方面的支持。


5、康奈尔大学 Cornell


康奈尔的研究员在过去的四十年中一直处于碰撞束物理学的技术前沿,并且康奈尔电子储存环正在革新X射线技术。每年都会有超过一千名的科学家来到康奈尔实验室研究基于加速器的科学与教育。


这所常春藤高校建立之初旨在成为一所可以让学生学习到任何知识的高校。现在的它是加速粒子物理学领域的领跑者。康奈尔大学的主校区占地4,800英亩,其不 仅在纽约市建有多所校区,在卡塔尔拥有一所校区,在波多黎各运作世界上最大的单碟射电望远镜,还且在世界各地设有研究中心。


6、加州大学伯克利分校 UC Berkely / UCB


加州大学伯克利分校认为教授和学生是共同挑战物理学基础的合作者。学校在三个主要领域取得突破:宇宙物理学、量子物理学以及生物物理学。研究者目前正在研究幼鸟的运动以及这些运动如何解释它们飞行的本能。


天体物理学家正使用气球运载软γ射线望远镜来观察核线发射和γ射线极化。在国家电子显微镜中心,生物物理学家正在控制石墨片周围的碳原子。伯克利的研究员已经发现元素周期表中16种化学元素,这些发现比世界任何一所大学的发现数量都要多。


7、加利福尼亚大学洛杉矶分校 UCLA


加利福尼亚大学是大型等离子设备的建造地,这使得该校学生和来自世界各地的科学家能够研究等离子操控和阿尔芬波。该设备能够创造出大振幅连续的剪切波,与其相似的其它机器暂时还无法做到这一点。


凯克天文台天文学部门的学生使用双子望远镜获取两星系碰撞的红外线景象。该校也在威尔逊山天文台设有眺望塔。其高密度物理学小组正利用60束欧米茄激光进行试验。



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