有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  天文学家普遍认为，地球自转速率会因地月之间的潮汐消耗效应逐渐变慢，但对于变慢的模式却没有定见。近期研究团队分析了6.5亿年前至2.4亿年前的八个地质资料集的数据后发现，自转相对于时间并不是线性地变慢。

  地球自转速率会影响自转轴进动速率，目前进动平均速率为每年约50.5”，因此分析进动速率大小与变化，可用来重建地球自转速率改变的过程。从地球历史时间轴来看，自转轴进动速率先逐渐减小，然后稳定，之后再继续减小，形成了阶梯状的变化模式。研究人员发现了两个值得注意的进动速率稳定时期，一个与寒武纪大爆发同时发生，导致生物多样性大幅增加。另一个与已知最大规模的物种灭绝，即二叠纪-三叠纪灭绝事件同时发生。团队认为这两次生物演化事件与地球进动速率稳定，也就是自转速率稳定同时发生，可能不只是巧合。

图说：在一段史前时期中，地球自转轴进动速率变化图，其中包含了元古宙（Proterozoic，为前寒武纪末期）、古生代（Paleozoic）、中生代（Mes）。Credit: Proceedings of the National Academy of Sciences (2024).

  研究结果还证实，在前述的时间中，月地距离增加了约2万公里，一天的时间增加了约2.2小时。而且排除了因板块运动造成的地球椭圆率变化因素，由潮汐消耗效应将地球自转角动量传递至月球轨道，才是让地球自转速率逐渐变慢的主因，接下来研究团队将继续寻找地球自转速率变化与重大环境事件之间的连结。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  2024年最大的满月发生在10月17日，也是今年连续两次中的第二次超级满月，当天月球将在19时26分达到望的位置，此时地心至月心距离为357,367公里，视直径为33.43’。与今年发生在2月24日离地球约405,917公里，视直径29.43’的最小满月相比，直径足足大了约14%。若是错过观赏9月的超级满月，可以好好把握这次机会，欣赏又大又亮的超级月亮！

图说：2024年最大满月与最小满月比较图。

  由于月球以椭圆形轨道绕地球公转，地球位在椭圆形的其中一个焦点上，所以月球和地球之间的距离会有远近差异。离地球最近的位置称为近地点，最远的位置称为远地点。由于月球在17日8时51分通过近地点，约10.5个小时后发生满月，是今年满月中距离地球最近，视直径也最大。

  超级月亮非属天文学名词，各界对于其定义并不统一。根据1979年占星学家理查·诺尔提出的定义，满月或新月必须在其最接近地球的90％范围内才能被称为超级月亮，若依此定义计算，实际地月距离数值为361,885公里内的满月或新月都是超级月亮。不过知名天象预报网站TimeandDate则采用地心与月心的距离小于36万公里者为超级月亮，由于该定义清楚简明，本预报也采用相同的标准。超级满月较一般满月视直径大约7%，亮度则增加约14%，因此特别受人注目。但由于肉眼无法明确看出两者差异，建议使用摄录影设备纪录比较，方能看出其差异。

  欣赏满月无须任何工具，只需找个看得到月亮的地方，以肉眼欣赏月亮即可。想拍摄月亮，也只要将相机以三脚架固定后，按下拍摄钮即可。若透过望远镜放大拍摄，可进一步看出月面地形特征，效果更佳。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  令人瞩目的C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS) 紫金山-阿特拉斯彗星已于9月5日通过近地点，目前因距离太阳太近难以观察。要等到9月底至10月初，彗星距离开太阳较远时，或可尝试用望远镜于日出前搜寻其踪迹，之后因彗星又再度向太阳靠近而不易观赏。

图说：2024年9月中至10月初期间，该彗星于早上5时的路径预测图，绿色网格状为地平坐标系统纵向为仰角。以上示意图由Stellarium软体产生。

  接下来，紫金山-阿特拉斯彗星将于10月12日通过近地点，预估亮度可达约2.5等。10月中旬起将逐渐远离太阳，并于傍晚出现在西方低空，待日没暮光渐弱后，或是比较容易欣赏的时机。

图说：2024年10月16日傍晚，紫金山-阿特拉斯彗星将接近M5玫瑰星团。月底将接近疏散星团IC6645，虽然此时彗星亮度已降至约6等，不容易观察，但仍值得一试。以上示意图由Stellarium软体产生。

  比较特别的是在10月16日，现身于西方天空的彗星将接近M5玫瑰星团，此时彗星位于巨蛇座头部，与西南西方低空的金星相互辉映。之后紫金山-阿特拉斯彗星将穿越蛇夫座，并依序经过球状星团M12、M10、M14，以及疏散星团IC4665附近。由于彗星亮度自中旬起就迅速减弱，至10月底亮度将降至仅约6等，因此若要欣赏，建议使用小型望远镜进行摄影，较容易捕捉到彗星与星团同框的景象。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  2024年10月2日的日环食，本影食发生于格林尼治标准时间16:50:24至20:39:04，以国内的时间来看已为10月3日，环食时间总长度约为5至7分钟（依地点不同而异），台湾地区虽然不可见，但透过知名计时天文站Timeanddate有提供本次的直播在Youtube上让大家观赏，以下为其连结。 https://www.youtube.com/watch?v=maq5N4okQnU

  这次日环食为第144沙罗序列中的第17次，最大食分仅0.9326，环食时间最长处达7分25秒，全程可见日环食区域仅经过复活节岛、智利及阿根廷，剩余的区块全落在太平洋及南大西洋的海面上，全球可见人口极少。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  这张打破纪录的地图是由欧南天文台（ESO）VISTA望远镜所拍摄的20万张影像组成。VISTA望远镜位于智利的Paranal天文台，主要用来观测和绘制天空的大面积区域。VISTA的红外相机VIRCAM可以穿透弥漫在银河系中的尘埃和气体，让我们看到隐藏在银河系深处的辐射，打开一扇了解银河系周围环境的独特窗口。

图说：这张影像展示了由VVV调查及其延伸项目VVVX所绘制的银河系区域，总覆盖面积相当于8,600个满月。红色方框标示了最初被VVV所覆盖，后来又被VVVX重新观测的银河系中心区域，包括大部分的凸起区和其一侧的盘状结构。其他方框表示仅作为VVVX延伸调查中观测到的区域，黄色和绿色表示两侧盘状结构的更多区域；深蓝色表示银河平面上下的盘状区域；浅蓝色则表示凸起区上下的区域。数字表示银河系的经度和纬度，图片中也显示了各个星座的名称。图片来源：ESO/VVVX survey

  这个庞大的数据集涵盖了相当于8,600个满月的天空区域，所包含的天体数量比同一研究团队在2012年发表的上一张地图多出了约10倍。其中包括常被尘埃包裹的新生恒星和银河系中最古老恒星的密集群体——球状星团。观测红外光线使得VISTA能够发现在这些波长下发光的极冷天体，例如棕矮星（未能进行持续核融合的「失败」恒星）或没有绕恒星运行的自由漂浮行星。

  观测工作从2010年开始，到2023年上半年结束，共横跨了420个夜晚。透过多次观测每一片天空，研究团队不仅能确定这些天体的位置，还能追踪它们如何移动以及亮度是否改变。他们绘制了那些亮度周期性变化的恒星，这些恒星可以作为测量距离的量天尺。这让我们对银河系的内部区域有了精确的3D视野，而这些区域之前是被灰尘所遮蔽的。研究人员还追踪了特高速星——这些快速移动的恒星在与银河系中心的超大质量黑洞近距离接触后被抛射出来。

  这张新地图包含了VVV（VISTA Variables in the Vía Láctea）调查和其延伸项目VVVX（VVV eXtended）测量所收集到的数据。VVV和VVVX调查已经发表了300多篇科学文章，随着调查工作的完成，对收集到的数据进行的科学探索还将持续数十年。与此同时，ESO的Paranal天文台正在为未来做准备，VISTA将配备新的仪器4MOST，而ESO的甚大望远镜（VLT）则将配备MOONS仪器。它们将一起为这次调查的数百万个物体提供光谱数据，预计会有无数的发现。相关研究成果发表于《Astronomy & Astrophysics》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：ESO

图说：天文学家发布了一张庞大的银河系红外线地图，其中包含超过了15亿个天体，是有史以来最详细的地图。研究团队使用欧洲南方天文台的VISTA望远镜，对银河系中心区域进行超过13年的观测，资料量高达500TB。图片来源：ESO/VVVX survey

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  天文学家使用哈勃太空望远镜观测M87星系中超大质量黑洞的喷流时，意外发现新星爆发（novae）在喷流方向上似乎较为频繁。虽然这些新星并未被捲入喷流，但它们处于喷流附近的危险地带。这一发现令研究人员感到困惑，显示我们对黑洞喷流与其周围环境的相互作用仍有未解之处。这道喷流是由一个质量为65亿倍太阳质量的黑洞发射，长达三千光年，并以接近光速穿越空间。任何被捲入喷流中的物体都将被摧毁。

  新星爆发发生于双星系统中，当一颗老化膨胀的恒星将氢转移至白矮星伴星时，氢在白矮星表面累积至临界点，最终引发如同核弹般的爆炸。然而，白矮星不会因此毁灭，它会抛弃表面物质，并继续从伴星吸取燃料，进入下一轮爆发循环。新星爆发在宇宙中十分普遍，M87星系每天都有一颗新星爆发。宇宙中至少有一千亿个星系，这意味着每秒钟全宇宙中约有100万颗新星爆发。特别的是，根据哈勃太空望远镜的资料，M87靠近喷流的区域，新星爆发次数是其他区域的两倍。

图说：新星爆发在M87星系中超大质量黑洞的喷流附近的艺术想象图。Credits: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

  1990年哈勃太空望远镜发射不久，天文学家在观测M87中心的超大质量黑洞时，注意到该黑洞周围发生了一些不寻常的现象。几乎每次观测时，哈勃都会捕捉到「瞬变事件」，就像记者会中相机的闪光灯一样频繁，这可能是新星爆发的现象。透过哈勃的新一代广角相机，天文学家在九个月内收集了大量证据，显示M87喷流附近有新星爆发。这项观测的挑战在于需要每五天精确地重复观测一次M87，以捕捉新的新星爆发。将所有的资料累积起来，哈勃拍摄到了M87有史以来最深的影像，并发现了该星系三分之一范围内的94颗新星。

图说：哈勃太空望远镜拍摄的M87星系最深影像，一条长达三千光年的喷流由星系中心的超大质量黑洞发射。Credits: NASA, ESA, Alec Lessing (Stanford University), Edward Baltz (Stanford University), Mike Shara (AMNH), Joseph DePasquale (STScI)

图说：哈勃太空望远镜发现靠近喷流的新星爆发数量（红色圈处）是星系其他区域的两倍。

  当研究团队将所有已知的新星爆发标记在M87的影像上后，立即看出喷流附近的新星爆发数量远超其他区域。研究团队推测，喷流可能对附近的恒星系统产生了某种影响，或许是喷流的光压推动了氢向白矮星集中，从而加速了新星爆发的频率。研究成果已发表在天文物理期刊《The Astrophysical Journal》上（Lessing et al. 2024）。（编译/台北天文馆段皓元）

资料来源：HST

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  星系团藉由与其他的星系团合并使其质量增加，星系团的合并会产生如冲击波等高能现象，这对发出高热X光的星系团内介质（intracluster medium，简称ICM）之温度变化有很大影响。星系团内介质是弥漫在星系团内的超高热电浆，其温度高达千万甚至数亿K，发出强烈的X射线。而星系团合并的冲击波则可以将ICM的温度从约1000万K提高到几亿K，但其加热机制为何目前还不清楚。

  一般来说，解释冲击波加热机制的理论有两种，分别是瞬间平衡和绝热压缩。瞬间平衡模型认为电子会迅速与离子达到相同温度；绝热压缩模型则认为电子先被压缩加热，然后再慢慢与离子达到相同温度。在超新星爆炸所引发的冲击波加热星际介质（interstellar medium，简称为ISM）现象，可以用瞬间平衡模型来解释，其冲击波的强度（马赫数）通常大于10。但星系团合并的冲击波强度大约为1～3，因此不确定是否能用相同的机制来解释。为了区分这两种模型，天文学家需要精确测量冲击波后区的ICM三维温度分布。

图说：钱卓拉X射线天文台观测到主合并星系团Abell 520的X光表面亮度影像（左）以及使用前向模型法获得的该星系团某一区域的三维ICM温度剖面图（右）。在该星系团右侧的弯曲结构对应于星系团合并过程中产生的冲击波前，并且在冲击波前沿处，ICM的温度瞬间升高（右图红线表ICM温度，蓝色垂直虚线表此区的冲击波前）。图片来源：上田周太朗

  由台湾中研院天文所的研究团队使用钱卓拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）观测资料，并首度采用前向模型方法，分析两个星系团合并的冲击波前，此方法可以同时测量ICM的三维热力学结构。结果发现ICM在冲击波前的温度最高；其次在冲击波后延伸至约300千秒差距的区域，ICM保持约10 keV的恒温。虽然这些结果与瞬间平衡模型相符，但天文学家仍需要更多的证据，来确认瞬间平衡模型是否真的能有效解释冲击波加热机制。由于此次使用的模型方法有助于探索横跨冲击波的ICM三维温度分布，因此对于下一代X光观测如XRISM卫星，和阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列对苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应（Sunyaev-Zel’dovich effect，简称SZ效应）的观测也具有重要的意义。相关研究成果发表于2024年9月23日出版的天文物理期刊《Astronomical Journal》上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：中研院天文所

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  研究团队使用詹姆斯·韦伯太空望远镜，发现宇宙诞生后约10亿年的早期星系GS-NDG-9422拥有奇特的光谱特征，分析后发现光源主要不是来自恒星，而是高温气体。这代表了因星系内的气体温度极高，让其发出的光竟然比星系的恒星还亮。

  目前天文学家普遍认为在宇宙形成初期，星际空间中富含高浓度气体，所以在此环境下形成的恒星，将会比目前所知的大质量恒星温度更高、质量更大。目前所知的高温恒星，温度约在绝对温度4万至5万度之间。但是星系GS-NDG-9422中的恒星，推测其温度高达约绝对温度8万度。因此团队认为，星系内的气体就是受到这些高温恒星加热而大幅增亮。

图说：由韦伯望远镜拍摄的星系GS-NDG-9422影像。在分析其化学组成后发现，此影像中的光源主要来自星系中的高温气体，而非恒星本身。Image credit: NASA/ESA/CSA/STScI/A.Cameron,University of Oxford.

  由于宇宙形成初期的气体成分几乎都是氢，因此天文学家认为在那时形成的恒星组成也应该以氢为主，几乎不含其他成分。但是观测结果显示星系中的组成已复杂化，含有多种物质，加上星系中的气体被加热至如此高温。所以研究团队进一步认为，此星系正经历大量产生恒星的「星爆」过程，且逐步脱离宇宙早期星系的阶段。

  接下来，团队将持续观测与搜寻其他类似星系，期待能更进一步拼凑出由宇宙形成初期至今的星系演化全貌。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Sci News

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  超新星爆炸不仅是释放大量能量，它还会为宇宙注入重元素，甚至可能对地球上的生命产生深远影响。科学家在地球海底沉积物中发现了铁同位素60Fe的两次聚积，一次是在约200万至300万年前，另一次则是在约500万至600万年前。这两次铁的聚积都与超新星爆炸有关。

  在一份提交给《天体物理学期刊快报》（The Astrophysical Journal Letters）审核的论文中，科学家研究了来自这些爆炸的能量到达地球的程度以及这些辐射影响地球生命的可能性。研究人员表示：「大约200万到300万年前的60Fe峰值可能来自于天蝎─半人马座星协（距离大约140秒差距）或杜鹃─时钟座星协（距离大约70秒差距）中超新星爆炸的直接影响。而约500万到600万年前的60Fe峰值则可能是因为太阳系进入气泡时的聚积。」

  研究显示地球不仅直接受到超新星爆炸的辐射影响，还受到「本地泡」的影响。本地泡是由大质量、高温且寿命短的OB星群创造的，它们释放出的强风在星际介质中形成了气泡，这个气泡现在宽约1,000光年，而地球在五至六百万年前进入了这个本地泡。本地泡并非一个宁静的地方，需要多次超新星爆炸才能创造出这个气泡。作者指出，在过去的1,500万年中，共发生了15次超新星爆炸，至少有9次发生在过去600万年间。

图说：本地泡形成以及太阳系进入本地泡的过程。（来源：Catherine Zucker, Alyssa A. Goodman, Michael Foley, Douglas Finkbeiner，1,000-Light-Year Wide Bubble Surrounding Earth is Source of All Nearby, Young Stars）

  研究认为，这些来自超新星的宇宙辐射可能足以对地球生命产生影响，特别是DNA双链断裂可能导致基因突变，进而推动物种多样化。约200万到300万年前的超新星辐射可能与非洲坦干伊喀湖的病毒多样化加速有关，进一步表明宇宙辐射对生命演化的潜在影响。

  尽管辐射并不足以导致大规模灭绝，但可能促进了生命的突变率上升，并对物种的演化和地球生命的多样性产生了重大影响。然而，至今科学家对辐射的具体生物学效应还缺乏充分理解，尤其是来自宇宙射线的介子的影响仍未明确。

  这项研究表明，宇宙环境在地球生命演化中发挥着重要作用，超新星爆炸也可能曾在远古时期扮演了推动地球生命演化的角色。（编译/台北天文馆王庭萱）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

  科学家表示，地球预计将在本月底迎来另一颗迷你卫星，并持续约2个月的时间。这颗迷你卫星的名字为2024 PT5，于2024年8月7日被小行星陆地撞击持续告警系统（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System，简称ATLAS）所发现，该小行星将在2024年9月29日至11月25日间围绕地球完整运行一圈，随后脱离地球的引力。

  虽然这颗小行星将在这56.6天内与地球近距离飞掠，但它的直径可能只有10公尺宽，因此很难被观测到。地球偶尔会捕捉到额外的「卫星」，例如，1981年和2022年也发生了类似的事件，当时名为2022 NX1的天体成为地球的暂时卫星，随后也远离地球。

  另外还有一种被称为准卫星的天体在地球附近徘徊，看似绕地球转，但它们离得太远，以其质量及距离来看不太能算是卫星，应该只是一种被太阳及地球的重力场限定在特定轨道绕日公转的天体，例如：克鲁特尼、2006 RH120、2002 AA29、54509号、85770号、469219号小行星。

  任何距离地球约1.9亿公里内的天体被称为「近地天体」，而距离地球约750万公里以内的大型天体则归类为「潜在威胁天体」，科学家透过ATLAS系统追踪约28,000颗小行星的位置和轨道，该系统由四架望远镜组成，每24小时对整个夜空进行一次扫描。这些近地天体的岩石中蕴含着可用于火箭燃料的宝贵矿物或水资源，使它们成为未来小行星开采计划的理想的「垫脚石」，目前科学家估算了这些近地天体在本世纪末前的轨迹，显示地球在未来百年内遭遇末日级小行星撞击的风险极低。

  2024 PT5的轨道与地球的轨道非常接近，模拟的计算结果显示它将于2025年1月和2055年再次绕行地球，其论文发表于《美国天文学会研究笔记》期刊上。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Live Science