超大质量黑洞的自旋

图片提供：Robert Hurt，美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院

图片说明：黑洞自转能有多快？任意一个普通物体如果自转得过快的话，它将会碎裂。但是黑洞却不会碎裂，因此我们还无法知道它最快的自旋速度。理论学家通常使用爱因斯坦广义相对论中的克尔解来描述快速自旋的黑洞。广义相对论预言了许多我们无法想象的离奇事物。在这些预言中，也许最容易验证的就是当物质进入以最大速度旋转的黑洞中时，远处的观察者在看到物质的最后一瞬间，它们应该正在以接近光速的速度围绕黑洞旋转。这一预言最近通过美国宇航局的核光谱望远镜阵列以及欧洲空间局的牛顿卫星进行了验证，它们对位于旋涡星系NGC 1365中心的超大质量黑洞进行了观测，通过测量黑洞周围吸积盘最内侧物质的加热以及谱线展宽，确认了这些物质确实是在以接近光速的速度围绕黑洞旋转。上图是由画家所绘制的插图，描述了普通物质在吸积盘上围绕黑洞旋转并由顶端释放出喷流的情景。核光谱阵列以及牛顿卫星的观测同样证明了黑洞周围吸积盘的存在，因为仅通过物质随机落入黑洞不可能让黑洞的自旋达到如此高的速度。

穿过Abell 68远眺

图片提供：美国宇航局，欧洲空间局，哈勃遗产计划团队/欧洲空间局哈勃合作组织 – 致谢：Nick Rose

图片说明：想用星系团做望远镜？其实这比你想象的要简单，因为遥远的星系团本身就会表现出强大的引力透镜效应。根据爱因斯坦的广义相对论，星系团的引力质量，主要有暗物质决定，它们会使光线弯曲并制造出透镜相应，从而将更加遥远的星系放大。这张清晰的哈勃红外照片展示的就是星系团Abell 68作为一个引力透镜所形成的图像，这是一位名叫Nick Rose的业余天文学家在欧洲空间局举行的哈勃潜藏财富图像处理竞赛中所发现的。将你的鼠标移动到图片上可以看到标志。标志1和2表示的同一个背景星系经过引力透镜所成的两个像。其中标志2中扭曲的星系影像和太空侵略者游戏中的敌人十分相像！标志3表示的是星系团中的成员星系，它没有受到引力透镜效应的影响，但在它穿过致密的星系际介质时，自身的气体被拉伸变形了。4号标志中包括许多被拉长或者弯曲的背景星系。Abell 68自身距离我们21亿光年，位于狐狸座方向。哈勃的视场中所覆盖的中心区域相当于超过120万光年的范围。

光学与X射线波段下的仙后座A

图片提供：X射线波段 - 美国宇航局，喷气推进实验室-加州理工学院，核光谱望远镜阵列；光学波段 – Ken Crawford（来自Rancho Del Sol天文台）

图片说明：这是一场宇宙浩劫所留下的遗骸，超新星遗迹仙后座A位于11,000光年之外。作为一个大质量恒星的死亡爆炸，仙后座A的超新星所发出的光芒最早于330年之前到达地球。在图片中心附近的气壳是爆炸所留的残骸，它宽达15光年并且依旧在向外膨胀。这幅图通过两幅不同波段的数据合成，分别是来自光学波段的星场和暗淡的丝状物质以及来自核光谱望远镜阵列所轨道飞行器所拍摄的X射线数据。通过伪色处理，X射线波段的数据显示成蓝色，它代表在破碎的外边界处不断膨胀的激波，这种光所发出的能量是普通光学光子能量的10,000倍。

爱因斯坦十字引力透镜

图片提供&版权所有：J. Rhoads等（来自亚利桑那州立大学），WIYN，大学研究天文联合会，美国国家光学天文台，国家自然科学基金会

图片说明：大多数星系都只有一个核——难道这个星系有四个核吗？这种奇怪的结论使得天文学家重新审视结果，他们最后断定在这张图中，其实是看不到星系的核心的。中心的那个四叶形结构其实是来自于星系后方的类星体所发射的光。处于前面的星系巨大的引力场使得光线发生弯曲，光线被分成四束重新成像成四个独立的图像。要出现这种结果，后面的类星体必须严格的处于星系的正后方。这种效应被称作引力透镜，图中是引力透镜效应的一种特例，被称作爱因斯坦十字。更有趣的是，图中的爱因斯坦十字在亮度上会有所变化，因为偶尔会在此基础上叠加一层微引力透镜效应，这种效应往往是前面星系中的某颗恒星所产生的。

一分钟讲述我们的故事（请务必保证能听到配乐）



视频提供&版权所有：MelodySheep，科学交响曲计划，John Boswell；

背景音乐：我们的故事

视频说明：你能否在1分钟内讲述人类的诞生与发展？

为了实现这个目的，这段激动人心的视频选摘了许多震撼的片段，将它们拼接到了一起并配以音乐。按照时间顺序，这段充满艺术气息的视频向我们展示了大爆炸、在早期宇宙中遨游、地球与月亮的形成、多细胞动物与植物的出现、爬行动物与恐龙的崛起、一次毁天灭地的陨石撞击、哺乳动物与人类的崛起、以及最后现代文明的发展。视频最后以立交桥、摩天大厦以及人类登上雪山顶峰而结束。

以上这段视频是科学交响曲计划最新制作的。

朗克卫星探测的宇宙微波背景辐射

图片提供：欧洲空间局，普朗克卫星合作组织

图片说明：我们的宇宙是由什么构成的？为了找到这个问题的答案，欧洲空间局发射了普朗克卫星，它以前所未有的高精度来探测宇宙初期所残留的细微温度差异——这就是宇宙微波背景辐射，那是百亿年前宇宙第一次变得光薄透明时所留下的痕迹。虽然这张宇宙微波背景辐射的全方位图只能以冷热两种颜色表示，从中却可以追溯整个宇宙在演化过程中某个阶段对应的某个能量形式。本次结果于上周发表，再次确认了宇宙中充斥着神奇又神秘的暗能量，我们的宇宙甚至主要是由暗物质与暗能量所构成的。同时，普朗克的数据还准确地限制了宇宙的年龄为138.1亿年，这个年龄比包括美国宇航局的WMAP卫星在内所给出的年龄都要稍大一些，另外宇宙目前的膨胀速率为67.3（+/-1.2）千米/秒/兆秒差距，也比先前所估计的值略低。以上这幅背景辐射图中所包含的信息尚不完全明了，例如为什么一侧的温度起伏看上去比另一侧要剧烈。

彗星城堡

图片提供&版权所有：Stefan Seip（来自The World at Night）

图片说明：甩着巨大尘埃彗尾的泛星计划彗星（C/2011 L4）已经成为了北半球的彗星追寻者们的再熟悉不过的景象了，它虽然亮度渐渐变弱，但却在日落后的西方地平线上越升越高。这张照片看起来有一些梦幻。受到太阳作用而弯曲的尘埃彗尾拖拽在彗星的身后，看起来就好像正在从山顶发光的城堡处流走。虽然彗星城堡这个名字应该是这座建筑最好的写照，不过它的真名叫霍恩索伦城堡。这幅照片于2013年3月15日在德国斯图加特80公里以外拍摄，借助远景镜头以及天气晴朗的帮助，才拍摄下了这幅彗星城堡。

月球的重力地图

图片提供&版权所有：美国宇航局，喷气推进实验室-加州理工学院，麻省理工学院，戈达德空间飞行控制中心，科学可视化工作室

图片说明：月亮是如何形成的？为了找到答案，美国宇航局在2011年发射了重力重建与内部结构实验室双子卫星，它们环绕月球并对其表面重力做了空间详尽的探测。上图就是重力重建与内部结构实验室卫星所绘制的重力地图，重力略低的区域以蓝色表示，重力略高的区域以红色表示。对这些数据的分析表明，月球的地表出乎意料地薄，仅有大约40公里，这和地球的构成相差无几。虽然人们也发现了许多与众不同的结构且会持续进行研究，但现有的证据大体上是支持这种假说：月亮上的物质来自地球，这些物质是在45亿年前的太阳系早期，从地球的一次巨大撞击中被击飞的。在完成了它们的使命且耗尽燃料之后，两颗分别名叫Ebb和Flow的卫星以每小时6,000千米的速度撞向了月球的山地。

从帆船座脉冲星的轨迹看费米望远镜的本轮

图片提供：美国宇航局，美国能源部，国际费米伽马射线大视场望远镜合作计划

图片说明：为了探测宇宙中最极端的高能现象，费米伽马射线太空望远镜每95分钟环绕地球一圈。费米望远镜被设计成在交替的轨道上运行，一会朝向北天，一会朝向南天，这样做是为了让它搭载的大视场望远镜能够扫描整个天空。望远镜本身也会随之变换姿态使得太阳能电池板能始终朝向太阳以获取能量，而起轨道的轴向也同时进动（进动是指旋转轴的摆动，即旋转轴不是固定不变的，而是随着物体的旋转一起旋转。在抽打陀螺时，可以看到陀螺的旋转轴本身也在旋转。地球的自转轴也存在进动，进动的周期约为26,000年，在天文上这种地球自转轴的进动被称为岁差，在精确计算天体位置的时候必须给予考虑），每54天旋转一圈。望远镜自身的各种旋转使被观测目标形成了十分复杂的图样，通过这些图样就可以看出望远镜的旋转轨迹，这张迷人的帆船座脉冲星的照片就是如此。从2008年8月开始，帆船座脉冲星被至于望远镜视场的中心，在随后的2年时间里，这些点跨越了180度并始终追寻着帆船座脉冲星的位置。中心的点非常密集说明在大多数时间里，帆船座都处于望远镜视场中心的敏感区域内。帆船座脉冲星是一颗周期为0.09秒的中子星，从银河系内一颗大质量恒星的死亡中诞生，它被认为是在此波段中最明亮的持续伽马射线源。

图片提供&版权所有：Juan Manuel Pérez Rayego

图片说明：太阳上有些什么东西？在过去两周里，近年来能量最高的一次太阳黑子区穿过了太阳表面。上图中在太阳右上方的黑子区域，就是太阳活跃区1429，自从一个月前到达太阳边缘以后，这个区域已经爆发了数次太阳耀斑以及日冕物质抛射。在太阳爆发中喷射出的高速粒子冲击着地球，在最近两周多次引发了色彩斑斓的极光。这幅照片于一周之前摄于西班牙的Merida，其中的树木与飞鸟构成了一幅风景如画的前景图。虽然活动区1429已经旋转至太阳右侧的边缘区域——正如在地球上所看到的一样——但是依靠日地关系天文台，对此区域的监测还将继续下去，这颗卫星目前正处于日地之间。

伽马射线波段天空中的太阳耀斑
图片提供：美国国家航空航天局，美国能源部，国际费米伽马射线空间望远镜合作组织

图片说明：在伽马射线波段的天空中，都是哪些天体在发光呢？答案一般是那些天体物理中高能的极端环境中的天体，例如由超大质量黑洞提供能源的活动星系，或者是极端致密的脉冲星，再或是旋转的超新星遗迹。但是在3月7日，一次高能的太阳耀斑，以高于可见光能量10亿倍的超高能量，主宰了伽马射线波段的天空，它是近期一系列太阳喷发过程中的一次。上下两幅图都是由费米伽马射线空间望远镜拍摄的全天伽马射线图，它们之间的对比足以说明这次太阳耀斑的强度之高。2013年3月6日，如同平时一样，太阳在费米图像探测器上几乎是看不到的。但是在这次X级的高能耀斑爆发期间（天文学家依据太阳耀斑在X射线波段的明亮程度将其分为三个等级，X级,M级,C级。其中X级别最亮，C级最暗），在伽马射线波段太阳变得甚至比船帆座脉冲星还要明亮100倍。尽管太阳现在在费米望远镜的视场中已经变暗，但是随着太阳周期极大的到来，在伽马射线波段的天空中，很可能会再次看到太阳明亮的身影。

太阳神之怒

图片提供&版权所有：Alan Friedman（来自Averted Imagination网站）

图片说明：这是今年最严重的一个太阳黑子区域。太阳活跃区1429不仅看起来像一支愤怒的大鸟——在此次太阳周期中，它其实已经向外喷射了许多威力巨大的火焰以及冕区物质。在此次喷发中射出的粒子一直延伸至地球的磁层，并因此产生了多彩的极光。上图扑捉到了AR1429区在太阳色球层的清晰细节，这幅图摄于三天之前，通过隔离一种主要由氢发射的光而拍摄。它以反色形式展现在我们眼前，也就是说本应最暗的区域在图中看起来最为明亮炽热。巨大的磁力线管道输送炽热气体，有些管道比地球尺寸还大，这些就是所谓的太阳针状体，它们平铺在色球层上。在AR1429之上的明亮卷须是冷的丝状物质，盘旋于活跃的太阳黑子之上。由于太阳极大将在未来几年内来临，不断增大的裂口与扭曲的磁场甚至会产生更加狂怒的活跃区，将高能等离子流喷射到太阳系之中。