薛永泉：探秘“黑洞”的大田老乡

　　薛永泉（左一）和学生们在讨论新发现的磁星相关物理性质。

　　2018年，薛永泉回到母校大田一中，为学弟学妹们作讲座。

薛永泉回到母校大田一中作讲座。

三明日报大田记者站 郑宗栖

4月10日21时许，人类首张黑洞照片在全球六地同时发布，引起全世界的关注。照片揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞。该黑洞距离地球5500万光年，质量为太阳的65亿倍。

在首张黑洞照片“曝光”后4个小时，即11日1时，以中国科学技术大学物理学院天文系薛永泉教授为领衔的研究团队，在国际权威学术期刊《自然》（Nature）在线发表论文《Amagnetar-poweredX-raytransientastheaftermathofabinaryneutron-starmerger》（双中子星并合形成的磁星所驱动的X射线暂现源），发布了最新研究发现，颠覆了之前科学界的主流观点，并通过各种数据证实：双中子星合并之后的直接产物，可以不是黑洞而是磁星。

这两起有关于黑洞的事件，是有意安排还是纯属巧合？这一颠覆主流观点的重大发现又有什么科学研究意义呢？上周末，记者联线采访了该论文第一兼通讯作者、大田老乡薛永泉。

引领新的研究方向

“借助美国宇航局的钱德拉X射线空间望远镜，我们发现了一个持续约7小时的X射线辐射信号，这个信号来自约66亿光年（约等于6乘以10的22次方千米）外。”薛永泉介绍，捕获到该信号的这个观测属于一个系列观测——七百万秒钱德拉南天深场，它共由102次观测组成，第一次观测从1999年底开始，最后一次观测于2016年3月结束，是当今世界上最深最灵敏的X射线巡天观测。

什么是中子星？薛永泉介绍，中子星是宇宙中最为神奇的天体之一，它几乎全部由中子组成，具有超高密度（为水密度的上百万亿倍）、超强磁场（为地表磁场的上亿倍至上千万亿倍）等极端物理属性，是检验基本物理规律极佳的天然实验室。

“然而，迄今为止，人们对于中子星自身基本属性的认识还是相对模糊的。”薛永泉说，此前主流的研究观点认为，双中子星合并之后直接产物是黑洞，这次的发现在国际上首次证实了双中子星并合直接产物可以是大质量毫秒磁星。

顾名思义，磁星就是磁场特别强的星体。中子星距离地球非常遥远，科学家们是如何观测到磁星的？薛永泉介绍，双中子星合并时还会在周边抛出大量物质，而磁星的强引力快速吸入被抛出的物质，并在两极方向产生一个只持续几秒钟的超高速、准直的喷流，即天体物理所称的短伽玛暴。

“中子星距离地球非常遥远，要想观测到双中子星合并的壮丽景象，尤其是X射线爆发信号，必须借助灵敏的太空望远镜。”薛永泉说。

这一发现意味着，来自66亿光年外的星光，为未来的引力波探测和中子星研究照亮了新的方向。论文的审稿人对这一发现给予高度评价，指出：“这个新的X射线暂现源的发现是非常引人入胜的。特别令人兴奋的是，钱德拉X射线空间望远镜以其出色的空间分辨率做出了这一发现，从而能够可靠证认该源的宿主星系。”

“2019年4月11日是国际天文联合会成立100周年纪念大会的日子，《自然》杂志在这一天发表我们的论文，是个有意思的巧合。”薛永泉说，这两起有关于黑洞的事件，纯属巧合，黑洞照片的“曝光”，一时在全球引发了天文热，这个“热点”也让磁星的发现受到更多人的关注，16日美国宇航局也作了特别报道。

与中科大结缘

薛永泉1976年出生于大田，1996年7月考上北京大学地球物理系。

2018年11月，薛永泉回到了母校大田一中参加90周年校庆活动，为学弟学妹们开讲座。他以“埋下种子——行星形成与演化”“悄然发芽——恒星形成与演化”的追逐梦想经历为线索，生动地形容了自己在大田实小、大田一中的学习与成长历程。

“梦想是人生道路上的指路明灯，上小学时老师同学问我长大后，要做什么？我说要当科学家。”薛永泉回忆说，1990年小学毕业时，同学林廷港在毕业留言册上写道：祝你当科学家。虽然，当时对所谓的“科学家”的概念很模糊，但这个梦想却一直鼓舞和指引着他成长。

上初中时，薛永泉从同学林健那儿借来了一套《十万个为什么》，对其中的《天文分册》充满了兴趣。“感觉里面描写的现象实在是太神奇了。”薛永泉说，虽然学业较为繁重，但他始终不忘兴趣，阅读了许多有关科学研究的书籍。

上高中后，薛永泉选择学习理科，数理化学习成绩特别好。当年，担任数学科任教师的林再生评价说：“他是班长，不仅学习好，体育也很强，还是个全面发展的学生。”语文科任教师周丽华说：“虽然他出生于普通家庭，但不卑不亢，具有良好的品质，阳光、严谨；高考时，语文科成绩是三明市状元。”

1996年7月，薛永泉高中毕业。在报考大学时，发生了一件很有趣又让人记忆深刻的事。“当时，是高考结束后成绩出来前选报志愿的，我起初选择的是中科大。”薛永泉说，后来，林再生老师找到了他，建议他改报北大。

北大当年在福建招生专业中，有薛永泉感兴趣的两个专业：应用数学、空间天文。最终，他选择了空间天文专业。此后，在北京大学取得学士与硕士学位，2008年5月获得美国普度大学博士学位，之后在美国宾州州立大学从事博士后研究。

2012年2月，薛永泉入选第二批国家青年千人计划，同年5月入职中科大天文系任教授。如今，薛永泉还担任中科大天文系副主任，主要研究方向为利用多波段（尤其是X射线）深场巡天来研究活动星系核（即，处于活跃吸积状态的超大质量黑洞，简称AGN）的相关物理过程和现象以及别的高能天体物理现象。

“一切都是缘分，虽然没有在中科大完成学业，但真没想到最终回到了中科大。”薛永泉说，学校有很浓厚的科研氛围，为学术研究提供了良好的条件，在《自然》发表的这项研究得到国家自然科学基金、科技部“973”计划、中科院前沿科学重点研究计划项目等的资助。

“我是中国人”

2012年5月，薛永泉将完成美国宾州州立大学博士后研究工作，接下来要选择就业，是回到中国，还是继续留在美国呢？

“我当时已经成家并有了两个孩子，客观地说，美国有着很好的教育和医疗资源，这些有着一定的吸引力。”薛永泉说，他的爱人毕业于清华大学，是法学硕士，在美国也攻读了一个硕士学位；如果选择留在美国，夫妻俩都可以找到很好的工作，并有着广阔的发展空间。

多年的留学生活，让薛永泉适应了美国的生活与文化，但他最终毅然决然地选择回到中国，并入选第二批国家青年千人计划。“我的爱人特别支持我回国，她也一起回到了中科大工作。”薛永泉说，他清晰记得，博士后研究工作合同是在5月10日结束，他们全家四口人在当天就离开美国，回到国内后，于5月12日就与中科大签订了聘任合同。

“我们都是中国人，是祖国培养了我们，学有所成后回国作应尽的贡献，也是一份责任与义务。另外，我们的亲朋好友都在中国，我们的根在中国。”薛永泉说，回国这些年来，他一直认为他当时的选择是正确的。

回国后，35岁的薛永泉成为当时中科大天文系最年轻的教授，任博士生导师。目前他已在Nature以及ApJS、ApJ、MNRAS、A&A等国际一流天体物理期刊发表论文70多篇，总被引用3300多次。薛永泉治学严谨，为人热情，深受同事和学生好评。博士生朱世甫评价说：“薛老师在AGN研究，特别是X-ray宇宙演化方面经验丰富，他也是一位可以像朋友一样交流的导师。”

天文学是一门相当国际化的学科，薛永泉说，虽然是在国内从事天文研究，但却少不了国际合作与资源共享，在美国多年的留学经历，为他从事相关科学探索提供了诸多方便。“比如，黑洞照片的‘曝光’，就是国际合作，才让超大质量黑洞显现‘真容’。”薛永泉说，科学探索，让整个世界以不同寻常的方式更紧密地连接在一起，不仅让地球，也让人类成为一个共同体。他期待中国人在天文学研究上有更大的贡献。

作为大田一中的毕业生，薛永泉始终关注着母校的发展。他对大田的学子寄语：“追逐梦想，探索宇宙”，因为梦想，不懈努力，探索自身的“小宇宙”，激发所有的潜能，终将发出“耀眼光芒”。（“黑洞”图片来自《新华网》）