薛永泉：探秘“黑洞”的大田老鄉

　　薛永泉（左一）和學生們在討論新發現的磁星相關物理性質。

　　2018年，薛永泉回到母校大田一中，為學弟學妹們作講座。

薛永泉回到母校大田一中作講座。

三明日報大田記者站 鄭宗棲

4月10日21時許，人類首張黑洞照片在全球六地同時發布，引起全世界的關注。照片揭示了室女座星系團中超大質量星系M87中心的黑洞。該黑洞距離地球5500萬光年，質量為太陽的65億倍。

在首張黑洞照片“曝光”后4個小時，即11日1時，以中國科學技術大學物理學院天文系薛永泉教授為領銜的研究團隊，在國際權威學術期刊《自然》（Nature）在線發表論文《Amagnetar-poweredX-raytransientastheaftermathofabinaryneutron-starmerger》（雙中子星并合形成的磁星所驅動的X射線暫現源），發布了最新研究發現，顛覆了之前科學界的主流觀點，并通過各種數據證實：雙中子星合并之后的直接產物，可以不是黑洞而是磁星。

這兩起有關于黑洞的事件，是有意安排還是純屬巧合？這一顛覆主流觀點的重大發現又有什么科學研究意義呢？上周末，記者聯線采訪了該論文第一兼通訊作者、大田老鄉薛永泉。

引領新的研究方向

“借助美國宇航局的錢德拉X射線空間望遠鏡，我們發現了一個持續約7小時的X射線輻射信號，這個信號來自約66億光年（約等于6乘以10的22次方千米）外。”薛永泉介紹，捕獲到該信號的這個觀測屬于一個系列觀測——七百萬秒錢德拉南天深場，它共由102次觀測組成，第一次觀測從1999年底開始，最后一次觀測于2016年3月結束，是當今世界上最深最靈敏的X射線巡天觀測。

什么是中子星？薛永泉介紹，中子星是宇宙中最為神奇的天體之一，它幾乎全部由中子組成，具有超高密度（為水密度的上百萬億倍）、超強磁場（為地表磁場的上億倍至上千萬億倍）等極端物理屬性，是檢驗基本物理規律極佳的天然實驗室。

“然而，迄今為止，人們對于中子星自身基本屬性的認識還是相對模糊的。”薛永泉說，此前主流的研究觀點認為，雙中子星合并之后直接產物是黑洞，這次的發現在國際上首次證實了雙中子星并合直接產物可以是大質量毫秒磁星。

顧名思義，磁星就是磁場特別強的星體。中子星距離地球非常遙遠，科學家們是如何觀測到磁星的？薛永泉介紹，雙中子星合并時還會在周邊拋出大量物質，而磁星的強引力快速吸入被拋出的物質，并在兩極方向產生一個只持續幾秒鐘的超高速、準直的噴流，即天體物理所稱的短伽瑪暴。

“中子星距離地球非常遙遠，要想觀測到雙中子星合并的壯麗景象，尤其是X射線爆發信號，必須借助靈敏的太空望遠鏡。”薛永泉說。

這一發現意味著，來自66億光年外的星光，為未來的引力波探測和中子星研究照亮了新的方向。論文的審稿人對這一發現給予高度評價，指出：“這個新的X射線暫現源的發現是非常引人入勝的。特別令人興奮的是，錢德拉X射線空間望遠鏡以其出色的空間分辨率做出了這一發現，從而能夠可靠證認該源的宿主星系。”

“2019年4月11日是國際天文聯合會成立100周年紀念大會的日子，《自然》雜志在這一天發表我們的論文，是個有意思的巧合。”薛永泉說，這兩起有關于黑洞的事件，純屬巧合，黑洞照片的“曝光”，一時在全球引發了天文熱，這個“熱點”也讓磁星的發現受到更多人的關注，16日美國宇航局也作了特別報道。

與中科大結緣

薛永泉1976年出生于大田，1996年7月考上北京大學地球物理系。

2018年11月，薛永泉回到了母校大田一中參加90周年校慶活動，為學弟學妹們開講座。他以“埋下種子——行星形成與演化”“悄然發芽——恒星形成與演化”的追逐夢想經歷為線索，生動地形容了自己在大田實小、大田一中的學習與成長歷程。

“夢想是人生道路上的指路明燈，上小學時老師同學問我長大后，要做什么？我說要當科學家。”薛永泉回憶說，1990年小學畢業時，同學林廷港在畢業留言冊上寫道：祝你當科學家。雖然，當時對所謂的“科學家”的概念很模糊，但這個夢想卻一直鼓舞和指引著他成長。

上初中時，薛永泉從同學林健那兒借來了一套《十萬個為什么》，對其中的《天文分冊》充滿了興趣。“感覺里面描寫的現象實在是太神奇了。”薛永泉說，雖然學業較為繁重，但他始終不忘興趣，閱讀了許多有關科學研究的書籍。

上高中后，薛永泉選擇學習理科，數理化學習成績特別好。當年，擔任數學科任教師的林再生評價說：“他是班長，不僅學習好，體育也很強，還是個全面發展的學生。”語文科任教師周麗華說：“雖然他出生于普通家庭，但不卑不亢，具有良好的品質，陽光、嚴謹；高考時，語文科成績是三明市狀元。”

1996年7月，薛永泉高中畢業。在報考大學時，發生了一件很有趣又讓人記憶深刻的事。“當時，是高考結束后成績出來前選報志愿的，我起初選擇的是中科大。”薛永泉說，后來，林再生老師找到了他，建議他改報北大。

北大當年在福建招生專業中，有薛永泉感興趣的兩個專業：應用數學、空間天文。最終，他選擇了空間天文專業。此后，在北京大學取得學士與碩士學位，2008年5月獲得美國普度大學博士學位，之后在美國賓州州立大學從事博士后研究。

2012年2月，薛永泉入選第二批國家青年千人計劃，同年5月入職中科大天文系任教授。如今，薛永泉還擔任中科大天文系副主任，主要研究方向為利用多波段（尤其是X射線）深場巡天來研究活動星系核（即，處于活躍吸積狀態的超大質量黑洞，簡稱AGN）的相關物理過程和現象以及別的高能天體物理現象。

“一切都是緣分，雖然沒有在中科大完成學業，但真沒想到最終回到了中科大。”薛永泉說，學校有很濃厚的科研氛圍，為學術研究提供了良好的條件，在《自然》發表的這項研究得到國家自然科學基金、科技部“973”計劃、中科院前沿科學重點研究計劃項目等的資助。

“我是中國人”

2012年5月，薛永泉將完成美國賓州州立大學博士后研究工作，接下來要選擇就業，是回到中國，還是繼續留在美國呢？

“我當時已經成家并有了兩個孩子，客觀地說，美國有著很好的教育和醫療資源，這些有著一定的吸引力。”薛永泉說，他的愛人畢業于清華大學，是法學碩士，在美國也攻讀了一個碩士學位；如果選擇留在美國，夫妻倆都可以找到很好的工作，并有著廣闊的發展空間。

多年的留學生活，讓薛永泉適應了美國的生活與文化，但他最終毅然決然地選擇回到中國，并入選第二批國家青年千人計劃。“我的愛人特別支持我回國，她也一起回到了中科大工作。”薛永泉說，他清晰記得，博士后研究工作合同是在5月10日結束，他們全家四口人在當天就離開美國，回到國內后，于5月12日就與中科大簽訂了聘任合同。

“我們都是中國人，是祖國培養了我們，學有所成后回國作應盡的貢獻，也是一份責任與義務。另外，我們的親朋好友都在中國，我們的根在中國。”薛永泉說，回國這些年來，他一直認為他當時的選擇是正確的。

回國后，35歲的薛永泉成為當時中科大天文系最年輕的教授，任博士生導師。目前他已在Nature以及ApJS、ApJ、MNRAS、A&A等國際一流天體物理期刊發表論文70多篇，總被引用3300多次。薛永泉治學嚴謹，為人熱情，深受同事和學生好評。博士生朱世甫評價說：“薛老師在AGN研究，特別是X-ray宇宙演化方面經驗豐富，他也是一位可以像朋友一樣交流的導師。”

天文學是一門相當國際化的學科，薛永泉說，雖然是在國內從事天文研究，但卻少不了國際合作與資源共享，在美國多年的留學經歷，為他從事相關科學探索提供了諸多方便。“比如，黑洞照片的‘曝光’，就是國際合作，才讓超大質量黑洞顯現‘真容’。”薛永泉說，科學探索，讓整個世界以不同尋常的方式更緊密地連接在一起，不僅讓地球，也讓人類成為一個共同體。他期待中國人在天文學研究上有更大的貢獻。

作為大田一中的畢業生，薛永泉始終關注著母校的發展。他對大田的學子寄語：“追逐夢想，探索宇宙”，因為夢想，不懈努力，探索自身的“小宇宙”，激發所有的潛能，終將發出“耀眼光芒”。（“黑洞”圖片來自《新華網》）