发布单位:台北市立天文科学教育馆

  一般观测到的重力波事件通常来自于两个黑洞并合所产生,但是GW170817则是由于两个中子星并合而形成。GW170817于2017年8月首次被探测到,透过各式的望远镜看到了不同波段光谱,直至目前钱卓拉X射线天文台仍持续对其进行观测。由钱卓拉观测到的X射线数据显示,其存在一个狭窄的喷流,此喷流随着时间而减速且扩散,这项研究提供了中子星并合后发生类似音爆般X射线的证据。GW170817是第一个,同时检测到重力波和电磁辐射的中子星并合事件,利用不同波段的观测,为天文学家提供了关于中子星并合和其他相关现象的物理学讯息。

  钱卓拉观测GW170817至今四年多来,天文学家认为在中子星合并后,其爆炸过程中形成铂和金等放射性元素的衰变,产生可见光和红外光,这种光爆发被称为千新星(Kilonova)。换句话说,千新星是因中子星并合而产生的天文现象。事实上,在这事件中首先观测到重力波,之后数小时才从GW170817检测到可见光和红外光。天文学家猜测,中子星并合产生了一股没有直接指向地球的高能粒子喷流,这也是为什么钱卓拉最初没有看到X射线的原因。尔后,因与周围的气体和尘埃碰撞,喷流的速度因此减慢并扩大开来,这使得钱卓拉观测到的X射线增加,随后在2018年初下降,但至2020年底以来,钱卓拉探测到的X射线则一直保持在几乎恒定的状态。从钱卓拉在2020年12月和2021年1月所拍摄的数据中,显示了来自GW170817及其宿主星系NGC 4993中心X射线发射,研究团队认为此稳定的X射线,可能来自于千新星爆炸産生的冲击波撞上GW170817周围的气体。被这种冲击加热的物质会在X射线中稳定发光,从而产生千新星余辉,就如同钱卓拉所观测到的那般。

  或者还有另一种解释,X射线是来自于坠入中子星并合后形成的黑洞的物质。研究人员表示检测到千新星余辉意味着并合并不会立即产生黑洞,而此也提供了一个机会,让天文学家得以研究物质是如何在黑洞诞生几年后落入黑洞的。无论是哪一种情况,都使我们有机会研究和理解以前从未观察到的新物理过程。该研究成果发表于《Astrophysical Journal Letters》期刊上。(编译/台北天文馆赵瑞青)

艺术家说明两颗中子星并合时发生的强大事件。图片来源:NASA
艺术家说明两颗中子星并合时发生的强大事件。图片来源:NASA

资料来源:Sci-News

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  国际天文团队在《自然·天文学》期刊发表星团中的恒星如何让“自己看起来比较年轻”的研究发现,他们提出星团的恒星以两种不同的方式获得质量:第一种是透过一般吸积盘方式,导致快速旋转并形成红色的主序星;第二种透过双星合并,造成缓慢旋转,使恒星看起来更蓝显得更年轻!

  这一切可以从天文学中最著名的图表——赫罗图说起,该图创建于一个世纪前,根据恒星的亮度和颜色将恆星排序于图上。而太阳与大多数恒星都位于图中的“主序带”上面。长期以来,由于传统望远镜不够精确,很难清楚分辨星团里不同的群体,因此看起来星团只有一条较宽的主序带。然而,最近透过哈勃太空望远镜的精确观测发现,年轻疏散星团的主序带似乎是由几个不同的群体所组成的,尤其是如大麦哲伦星系的疏散星团NGC 1755(年龄约6000万年)还出现了偏蓝与偏红色两条主序带,更令人不解。论文第一作者,德国波恩大学的Chen Wang表示:“一般认为星团中的恒星都是在同一时间、同一个气体云中诞生的,所以应该拥有相同年龄,与相同化学成分。但如果这是真的,应该只有一条主序带,为什么会有第二区更蓝的恒星主序带呢?”团队以电脑模拟,提出了蓝色主序星的起源。

  首先,Chen Wang透过模拟结果发现,恒星合并后会具有很强磁场且自转缓慢,合并后所产生的恒星比其前身恒星质量更大,其核心的氢含量高于同质量及同年龄的恒星。因此合并后的恒星在赫罗图显得更蓝更年轻。研究团队从星团的电脑模拟数据,推断出恒星可以透过两种不同的方式获得质量,分别为传统所认知的透过气体吸积导致快速旋转,呈现颜色偏红色的主序带星;以及透过双星合并导致缓慢旋转,形成颜色偏蓝色的主序带星。团队还推导出了蓝色主序星的大致合并时间与机率,支持了最近的双星形成的模型,并解释年轻星团成员在速度、颜色与磁场不同分布的原因。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

NGC 1755
NGC 1755

资料来源:Phys.org

发布单位:香港天文学会

  国际天文学联合会2022年2月28日出版的第二卷第三期《小行星命名公告》新增一颗中文命名的小行星,这颗小行星是由兴隆北京施密特CCD小行星计划1997年发现。

  29438 Zhengjia 正佳。广州正佳自然科学博物馆致力于自然科学领域的科普教育。正佳博物馆还与中国科学院国家天文台开展天文教育项目,让广大市民体验天文之美。

广州正佳自然科学博物馆

  【图:广州正佳自然科学博物馆,文:节译自国际天文学联合会小行星通告;新闻讯息由林景明提供】

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  芬兰图尔库大学(the University of Turku)的研究人员发现,在双星系统中,黑洞的旋转轴与系统轨道平面的夹角超过40度。这一发现挑战了目前黑洞形成的理论模型。

MAXI J1820+070系统的示意图。
图说:MAXI J1820+070系统的示意图。

  MAXI J1820+070距地球约10,000光年,是一个X射线双星系统,意味着它有一颗恒星和一个黑洞,彼此围绕着对方旋转。一般认为,它们的旋转轴会彼此对齐并垂直于系统的轨道平面。

  然而这个黑洞的特殊角度,显示黑洞在最初的形成过程中,存在一些我们尚未理解的作用力,导致黑洞和这个系统失衡。

  这一关键发现是利用安装在北欧光学望远镜(the Nordic Optical Telescope)上的自制偏振仪DIPol-UF得出的,该望远镜由图尔库大学和丹麦奥尔胡斯大学共同拥有。研究人员使用光学偏振技术来获取观测资料,测量从吸积盘中释放出来的光学和X射线辐射,吸积盘指的是黑洞剥离其伴星的物质时聚集在黑洞周围的旋转物质。

  这项研究挑战了目前对黑洞如何形成的理解,本研究已发表在Science期刊上。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  好奇号漫游车最近在火星表面拍摄看到似小花,大小约为1公分的奇特构造。但其实它是一种矿物结构,是由水中沉淀的矿物质所形成,它们被称为成岩晶簇(diagenetic crystal clusters)。成岩指沉积物发生物理或化学变化,使矿物的重组排列,而形成立体的晶体结构的过程。好奇号任务的科学家认为,这构造是硫酸盐形成的。根据先前对火星的研究,最初该结构嵌入在岩石中,周围岩石随着时间逐渐消失,而这些矿物簇似乎可以抵抗侵蚀,所以留下来了。在2013年好奇号也看到“花”特征的矿物。以前机遇号漫游车也看到又小又圆被称为“蓝莓”的特征,因此在火星上看到貌似生物或化石的构造并不一定是生物造成的。(编译/台北天文馆刘恺俐)

好奇号火星手部透镜成像仪(MAHLI)所拍摄,揭示了岩石表面的矿物质和纹理。
好奇号火星手部透镜成像仪(MAHLI)所拍摄,揭示了岩石表面的矿物质和纹理。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS/Kevin M. Gill

资料来源:Universe Today

发布单位:香港天文学会

  中国科学院云南天文台双星与变星研究团组李临甲博士和钱声帮研究员对一颗c型天琴RR型变星剑鱼座BE的脉动特征进行研究,发现它的脉动存在显著调制(modulation)现象,表现为周期约为8年的准周期性变化以及突变。结合其它相同类型变星的脉动特征,研究人员提出造成它的调制现象的物理机制是类太阳磁场活动与发生在氢氦电离包层中的宏观湍流共同作用的结果。这意味着剑鱼座BE是一颗非常特殊的样本,对了解这类变星的内部结构和演化状态具有重要意义,值得进一步监测和研究。

  天琴RR型变星是一类短周期脉动变星,处于水平分支演化阶段。根据其脉动周期及特征,人们通常将其细分为ab型和c型。相比前者,c型天琴RR型变星的脉动周期更短,脉动曲线更对称;在物理特性上,其质量更小,外层的包层更薄,表面有效温度更高。在观测上,天琴RR型变星的脉动调制现象是普遍存在的,一般人们称其为布拉什克效应(Blazhko effect)。该效应通常表现为脉动周期和变幅的共同调制。但在实际研究中,人们发现一些c型天琴RR型变星的脉动存在特殊的调制现象:主要表现为其脉动周期存在显著的变化,而脉动变幅却基本没有相应的变化。

  剑鱼座BE便是一颗表现出该现象的典型c型天琴RR型变星(见图1)。在早前的研究中,人们基于有限的数据,认为造成周期调制的机制是伴星存在导致的光时轨道效应,但是计算得到的伴星质量下限达到惊人的60个太阳质量。最近,研究团队利用国际上的多个测光巡天项目(DASCH、MACHO、OGLE、ASAS-SN以及TESS)数据,重新对剑鱼座BE进行了详细分析。通过O-C分析和傅里叶分析,研究团队发现该目标的脉动周期并不是严格周期性变化的,因此不能用光时轨道效应来解释。相应的,其脉动周期存在准周期性变化和突变,其中突变表现为180度的相位跳变(见图2)。在这些现象中,准周期性变化可能与类太阳磁场活动有关,而突变则可能对应于磁场的突然变化。

  利用开普勒(Kepler)太空望远镜的高精度测光数据,研究团队还对其它4颗c型天琴RR型变星的脉动特征进行了研究,发现其脉动周期变化的剧烈程度与其宏观湍流速度存在正相关关系。根据能量均分定理,电离层中的宏观湍流速度与磁场强度也是正相关的。因此,研究团队提出发生在剑鱼座BE和其它部分c型天琴RR型变星中的脉动调制是湍流对流与磁场活动共同相互作用的结果。剑鱼座BE是一颗位于南天星区的目标,研究团队所用的数据都来源于国际上的多个巡天项目。该工作表明,通过对已有数据资源积极的寻找和深入的挖掘,再结合合理的有针对性的分析研究,学者也能做出有价值的成果。此外,作为一颗特殊天体,需要对剑鱼座BE进一步开展监测和研究。

剑鱼座BE光变曲线相位图,数据来源为OGLE-III(绿点)和OGLE-IV(蓝点)。上图中的相位是根据线性历元计算得到的,图中可见显著的相位调制;下图为消除相位调制因素后的相位图,图中可见脉动变幅没有显著调制现象。
图1.剑鱼座BE光变曲线相位图,数据来源为OGLE-III(绿点)和OGLE-IV(蓝点)。上图中的相位是根据线性历元计算得到的,图中可见显著的相位调制;下图为消除相位调制因素后的相位图,图中可见脉动变幅没有显著调制现象。

图2.剑鱼座BE脉动周期变化图。图中可见周期表现出准周期性的起伏变化(红虚线)和突变(黑实线)。
图2.剑鱼座BE脉动周期变化图。图中可见周期表现出准周期性的起伏变化(红虚线)和突变(黑实线)。

  【图、文:节录自中国科学院云南天文台网页,新闻资讯由林景明提供;研究全文将会刊登在2022年3月出版的英国《皇家天文学会月报》第510卷,第4期;标题是:Reanalysis of c-type RR Lyrae variable BE Dor, period modulations and possible mechanism

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  中国玉兔二号的全景相机在月球背面发现两颗半透明玻璃球。其实玻璃在月球上并不少罕见,它是硅酸盐受高温时而形成的。月球过去有广泛的火山活动,会形成火山玻璃;陨石撞击也会产生高温而形成玻璃。中山大学和中国科学院的研究团队认为,陨石撞击可能是这两颗半透明玻璃球的成因。但是仍不确定,因为玉兔二号无法分析其成分,所以这些玻璃球将是未来研究重点。

  先前在月球上所发现的玻璃看起来都与玉兔所发现的小球不同,它们数量较多且通常大小不到一毫米。玉兔所见的球体要大得多,直径为15到25毫米。但仅凭这一点并不特别,因为阿波罗16号任务期间,曾从月球带回直径达40毫米的玻璃球。但月亮背面的小球另个特点是半透明具有玻璃光泽。除了这两颗外,他们还发现4颗有相似光泽的小球,但无法确认它们的半透明性。

  团队认为,这些玻璃球可能如地球似曜岩(tektites)一样,当大型陨石碰撞时,地表岩石和陨石喷射到空中,下落并冷却而形成。由于组成月球高地的斜长岩具有很低的铁含量,其临界降温速率小于每秒5摄氏度,会形成厘米级的透明玻璃珠。所以可能是月球高地土壤上常见的物质。未来研究这些物质,将能了解月球高地与太阳系的早期撞击历史,甚至未来可提供建设月球基地。相关论文发表在Science Bulletin期刊。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

月球背面半透明玻璃球
月球背面半透明玻璃球

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  欧洲及美国太空总署合作的「太阳轨道器载具」(Solar Orbiter, SolO)在2022年2月15日单张照片中,捕捉到有史以来最大的日珥喷发及完整的太阳盘面。

太阳轨道器载具与SOHO观测到的大规模喷发。图片来源:Solar Orbiter/EUI and SOHO/LASCO teams, ESA & NASA
太阳轨道器载具与SOHO观测到的大规模喷发。图片来源:Solar Orbiter/EUI and SOHO/LASCO teams, ESA & NASA

  日珥是由纠缠的磁力线所组成的大型结构,是太阳磁场活动的产物。因为太阳的「较差自转」,使得内部磁场扭曲,当磁力线跃出光球层,太阳表面炽热的气流会被带往高空,就会形成圆弧状的日珥。它们通常与日冕物质抛射有关,如果直接射向地球,可能会对我们的日常生活造成严重的影响与破坏。

  这次日珥喷发向太空延伸了数百万公里,幸运的是这次的喷发源自于太阳背对我们的那一侧,也就是说日冕物质正在远离地球。而这些照片来自太阳轨道载具上极紫外全太阳高解析影像仪(EUI)的全太阳成像仪(FSI)所拍摄。FSI设计的目的是即使太阳近距离通过,也能观测到整个太阳盘面,并且可以捕捉到约350万公里的惊人细节,相当于5倍的太阳半径。

  其他太空望远镜,如SOHO虽然经常观测到像这样的太阳活动,但需要透过遮光器遮挡太阳强光,从而获得更清楚的日冕影像。而太阳轨道器载具(SolO)所观测到的不仅是同类事件中的最大,且能拍摄到整个太阳盘面,这般的观测视野可以协助了解此类事件与太阳圆盘之关联性,同时SOHO可以补充更远距离的画面。

  另外,NASA的派克太阳探测器(PSP)也在观测此次事件。甚至连不是专门用于太阳观测研究的水星探测太空船BepiColombo也感受到此事件的威力,透过其辐射监测器检测到电子、质子和重离子的读数大幅增加。虽然此次事件并未朝向地球,但它提醒着我们对于太阳的不可预测性,以及了解并监测其行为的重要性。(编译/台北天文馆赵瑞青)

资料来源:SciTechDaily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  一些质量较大的恒星会以超新星爆炸作为华丽的退场秀,自人类开始使用望远镜以来就已经见过相当多的超新星,但是近期在遥远的星系NGC5605,我们第一次看见三颗恒星接近同时爆发。

  在2021年12月29日至2022年1月13日之间,在短期内发生了三次超新星爆炸,这是人类的历史中从未发生过的纪录,它们被盖亚太空望远镜(Gaia)及小行星陆地撞击持续报警系统(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System,简称ATLAS)监测到,目前的视星等如下:

  • SN 2022ec,18.4等

  • SN 2022bn,20.9等

  • SN 2022pv,18.8等

NGC5605
图说:左边的照片是2022年1月22日由Stan Howerton于赛丁泉天文台使用业余天文望远镜T32(口径43公分)拍摄,右边则由地面的专业望远镜卡塔莉娜实时瞬变源巡天设施(口径1.5公尺)于2022年2月11日拍摄。

  由于这三次超新星爆炸所发生的地点NGC5605距离我们1.9亿光年,从上图来看即使是使用口径极大的地面望远镜也不容易见到,并且根据过往的超新星资料,在银河系过去一千年里,仅包含三次超新星爆炸,SN1054、SN1572、SN1604,故NGC5605中的连续爆发的三次超新星虽然亮度不够惊艳,但是以稀有度而言绝对算得上是一场传奇。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:The Times Hub