有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

最近有一组中国与意大利、冰岛等研究人员所组成的团队，尝试以机器学习的演算法自动辨识并记录月球上超过了十万个陨石坑的位置，是原数据的十倍以上。在发表于《自然-通讯》期刊中的论文上，研究团队描述了演算法的架构，及如何利用中国发射的月球轨道卫星收集数据，用来训练电脑辨识陨石坑。

过去在月球上绘制陨石坑的地图是一个旷日废时的过程，通常都是由是科学家一个一个纪录，并把卫星影像中的陨石坑等观测结果转移到月球的地图上。而该团队利用人工智能的方法，以机器视觉来辨识陨石坑，将大幅增加计数的效率。

月球陨石坑可能存在多种形式，因此教电脑识别月球陨石坑并不容易。陨石坑可能有部形状，年份也不同，定义好的特征可能也会随时间演化。但科学家还是想在月球上绘制所有陨石坑的地图，并为每个陨石坑标记年份，能提供一种方式来研究太阳系的历史。

研究团队利用中国嫦娥一号和嫦娥二号的数据获取广阔的月球视野，该数据也用来分析嫦娥五号降落地点收集的资料。机器学习帮助辨识了月球中低纬度地区的陨石坑，这项全新的演算法共纪录了109,956个陨石坑，节省下来的人力成本可用于陨石坑的个别地质分析中。（编译/台北天文馆虞景翔）

参考资料：Chen Yang et al. Lunar impact crater identification and age estimation with Chang’E data by deep and transfer learning, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-20215-y

资料来源：Nature

发布单位：可观自然教育中心暨天文馆

2020年压轴的天文现象绝对是罕有度爆灯的木星合土星。木星和土星自年中开始，便是一对明亮又要好的拍档。有趣的是这两大行星从地球看起来一天比一天靠近，直至12月21日大接近，木星和土星看起来仅相距0.1°左右，即只分隔1/5个天上的满月左右，实在亲密得「难分难解」，这现象称为木星合土星。

每当我们从地球仰望星空，观察到两个天体例如月球、行星等等，其赤经（Right ascension, RA）或黄经（Ecliptic longitude）相同时，他们看起来便会分隔得最少亦即是最靠近，此现象称为天体之间的「合（Conjunction）」，例如木星合土星。

由于各个行星都有着不同的公转轨道，只要知道他们的公转周期关系，就可计算出大约多久会发生一次木星合土星：

• 既然木星的公转周期11.86年，每年在轨道运行360°/11.86即约30°；

• 而土星的公转周期29.4年，每年在轨道可运行360°/29.4即约12°。

• 所以木星和土星每年运转的角度相差30°-12°=18°，

• 即在360°/18°大约20年左右就会发生一次木星合土星。

因此，上一次木星合土星发生在2000年，下一次则是2040年。但并不是每次都会像今年一样，发生极靠近至0.1°并且容易观看的木星合土星。上一次也是同样接近的是发生在伽俐略时代的1623年，可是该次天象的位置看起来与太阳较近，恐怕不利观测。而要及得上今年的效果可是要追溯至差不多八百年前的1226年。而下次再要碰上类似机会的话就要等到2080年了。所以将在冬至傍晚上演的这次天象实在是不容错过啊！

其实由现在开始至一月初，也可以在日落后向西南偏西方的低空观望，只用肉眼应很易找到明亮的木星（-2等），而相对较暗的土星（0.6等）就在其附近。至于难得一遇的木星合土星，就要在12月21日傍晚6时至8时观看，到时就要大家亲眼求证他们看起来是「合二为一」还是「难分难解」了。如果利用天文望远镜放大30倍或以上观测，更可于视场内同时看见两颗行星的面貌及他们部分的卫星，相映成趣。

天文统筹/许浩强老师

发布单位：台北市立天文科学教育馆

木星有着全太阳系中最着名的风暴——大红斑，但这并不代表能吸引着全世界天文学家的目光，实际上在遥远的海王星上也有着一个奇特的风暴——大黑斑。虽然风暴在冰巨行星上并不罕见，但这是第一次观测到风暴向赤道移动后又返回中纬度地区，行星科学家仍不确定其改变轨道的原因，一旦了解其机制就可以让我们更了解海王星上的气体动力学。

与太阳系中的其它行星相比，海王星实际上难以观测，与地球的平均距离在45亿公里远处，故直到1989年航海家二号飞掠海王星时，人们才注意到海王星上有两场强烈风暴正在发生，从那之后，哈勃太空望远镜就成为唯一能做到这点的仪器，而由于其颜色比周围的大气更暗故被命名为黑斑。一般而言，这些风暴的行为模式相当类似，出现于中纬度地区，并在向赤道迁移的过程中，受到科氏力的影响逐渐缩小消失，过几年后又会出现另一个。然而就在哈勃见到第四次风暴，即NDS-2018，它是个例外，当2018年发现它时，直径约为11000公里，科学家推测它已经出现在那边一段时间了，而当2020年1月对该风暴的观测，正如当初预期的那样，从中纬度向赤道移动，若是按照之前的特性，NDS-2018应会在赤道地区逐渐被消失及遗忘。

▲大黑斑的右侧有一个较不明显的小暗斑，图源自哈勃太空望远镜第三代广域相机。

然而就在这次的观测中发现了奇怪的事情，哈勃在其附近看见了一个较小的暗斑出现在大黑斑的附近，天文学家认为这场较小的风暴可能是大黑斑的一部分，当时的大黑斑已缩小至7400公里，而小黑斑则也有6200公里；接着在2020年8月，大黑斑再次向北移动，而小黑斑不见了。

天文学家对这个现象感到相当兴奋，起初，天文学家认为小黑斑是由于大黑斑的部分被打断了，因为小的那个离赤道更近，比大黑斑的位置更不稳定，可能并不属于天然形成的涡漩，但这仅仅只是推测，他们无法证明这两者之间的关联性。与此同时，研究人员也在更密切地检视现有资料，以了解小黑斑的更多细节。本篇研究成果于2020年美国地球物理学会秋季会议上公布。（编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：  ☆

小熊座流星雨（Ursids，015 URS）是每年固定发生的流星雨，是每年固定发生的大小流星雨中最后的一群。

小熊座流星雨活跃的时间在12月17日至12月26日之间，今年极大期的时间落在12月22日，每小时天顶出现率（ZHR）预测为10，数量会随辐射点高度下降略为下修。这群流星雨辐射点位在小熊座Beta星附近，接近天球北极所以几乎整夜可见，但今年极大期月相逢上弦，上半夜受月光影响，且这群流星速度较慢（每秒33公里），平均亮度偏暗，观星条件在下半月为最佳。

小熊座流星雨发生在北半球深冬，但辐射点几乎位在天北极附近，因此南半球几乎不可见，使得这群流星雨的观测资料相当贫乏。不过在过去70年还是曾记录到两次主要爆发，各发生在1945年和1986年。2006年至2008年间还有几次比较小型的爆发，2011年与2014年也有小型爆发的报告，这些爆发可能都与它的母体彗星「塔托（8P/Tuttle）」回归有关。

总结小熊座流星雨本身数量不多，在今年观测条件也不理想的强况下，建议在12月22日下半夜利用台北天文馆流星直播，寒冬中舒适观赏流星。（编辑/台北天文馆虞景翔）

小熊座流星雨之流星体来源为塔托彗星（8P/Tuttle）的轨道残骸。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家使用昴星团望远镜与凯克天文台直接观测到棕矮星的影像，该星围绕一个离地球仅86光年，年龄约15亿年如太阳的恒星运行，距离母恒星为20天文单位。是少数拍摄到环绕如太阳的恒星，距离尺度与太阳系相近的棕矮星或系外行星，相关研究发表于The Astrophysical Journal Letters期刊上。

研究团队表示这颗天体首先在2018年10月昴星团望远镜系外行星成像系统（SCExAO / CHARIS）影像中检测出，后续也使用凯克天文台自适应光学（AO）技术观测其红外影像，确认该物体是恒星HD 33632 Aa的伴星，而不是背景恒星。研究人员经观测HD 33632 Ab位置变化而得到直接质量，与其他直接成像的行星或棕矮星，是基于年龄与亮度而以模型推断其质量不同。估算HD 33632 Ab的质量约为木星的46倍。

棕矮星是比恒星小，但比木星重的天体。它们被称为“失败的恒星”，是因为质量不足以点燃其核心的核融合而发光。行星与棕矮星的质量没有明显分界，但HD 33632 Ab的质量属于棕矮星。团队还观测到HD 33632 Ab的大气层可能含有水和一氧化碳。

团队表示，先前直接成像观测大多是“盲目”搜索，检出率非常低。他们则根据盖亚任务（Gaia）数据中的速度变化筛选观测目标，由于恒星的速度变化可能是伴星正在拖曳恒星，因此检测到HD 33632 Ab代表这种方法可行。天文学家希望通过观测，更加了解行星和棕矮星大气的年龄和质量，温度与化学性质等各方性质。（编译/台北天文馆助理研究员李瑾）

（左）HD 33632 Ab的光谱，该光谱是大气中的水和一氧化碳分子吸收形成的。（右）对HD 33632 Ab的轨道进行建立模型。

资料来源：phys.org

这段影片记录了双子座流星雨在北京时间2020年12月13日晚至14日凌晨CMMO-10徐州中心站南北天流星监控视频集锦。一共记录到了116颗流星，其中14日1:53、1:56有两颗火流星划过北天。转自@lpst的微博

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：  明显★★

象限仪座流星雨（Quadrantids，010 QUA）是三大流星群之首，极大期发生在1月3日，ZHR达110。其辐射点在牧夫座头部附近，午夜后自东北方升起，但当晚月相近下弦，因此观察条件较不佳。此外，由于辐射点偏天球的高纬度，因此台湾地区实际观察到数量会较少。但此群流星雨常有明亮的火流星出现，且活动有集中于极大期前后数小时内的特性，仍然值得观察。欣赏流星雨并不需要望远镜，只要挑选视野开阔，光害少的地方，以肉眼观赏即可。若能利用相机长时间曝光，就有机会捕捉流星的身影。

流星群大多是由彗星造成，但研究发现小行星2003 EH1的轨道和象限仪座流星体轨道非常近似，认为它可能是象限仪座流星群的来源；因此象限仪座流星群是继双子座流星群之后，被证实由小行星引起的流星群。

象限仪座（Quandrans Muralis）不属于88星座，它位在武仙座、牧夫座和天龙座间。西元1795年法国天文学家La Lande和他姪子Michel Le Francais使用「象限仪」这种仪器进行一系列恒星位置观测时，自创了这个星座名词，虽然后来并未被现代天文学采用，但这个名字仍留用至今。

台北天文馆将在流星雨极大期晚间于阳明山、梨山、兰屿、七美等观星条件极佳的地点，以高画质摄影机进行星空直播，让民众透过网路也能即时欣赏到这次难得的流星雨美景。（编辑/台北天文馆助理研究员李瑾）

象限仪座流星雨辐射点位置示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

2019年9月，天文学家在检视无线电波望远镜的观测资料库时，发现了一个非常奇特的物体，经过多项比对后，发现该物并不属于任何已知的天体，同时天文学家给它上了一个标签，WTF，而下图是一个类似于鬼影般的无线电波发射团，如同一个宇宙中的烟雾悬在太空中，不仅如此，几天后，另一位同事又发现了第二个，比早先发现的更大一团。

▲图片中间的蓝绿色团块，即为ORCs

这些图像是由澳大利亚平方公里望远镜阵列得到的，过去探索宇宙的仪器还无法见到这么暗的天体，而如今由于等效口径加大，可以看见比以前更小、更暗的天体，而且由于资料量巨大，原先预期要透过人工智慧深度学习发现新的天体，但谁也没想到事情这么不可预期，这些WTF都是单纯用肉眼搜集资料时见到的，这些神秘的圆雾被研究团队正式命名为ORCs（Odd Radio Circles，奇怪的无线电圈）。

起初，研究人员怀疑这是因软体臭虫或故障而产生的一种人工失误成像，但是当你使用了其它电波望远镜仍能看见它们时，那就不是这个原因了，目前研究团队仍然不知道它们有多大，甚至是离我们有多远。在光学波段用望远镜观察时，该范围内是完全没有东西，相当于完全透明的存在，目前针对该天体，研究团队已经排除了多项可能：

1.超新星残骸？不，ORCs离银河系中大多数恒星都很远，而且ORCs太多了。
2.会不会是爆发星系中由恒星集团产生的电波辐射环？不，并没有见到任何潜在星系的踪迹。
3.会不会是电波星系中看到的巨大电波瓣？不太可能，因为ORCs相当接近圆形，与电波瓣的缠绕状况差异甚大。
4.会是爱因斯坦环吗？也许是电波星系被重力透镜效应弯曲成一个圆？仍然不可能，ORCs太对称了，而且在这些天体的中心也看不到一个恒星群集。

对天文学家来说，这是一项棘手的工作，从为数不多的发现中估计，他们认为天空中应大约有1000个ORCs，目前正在用望远镜搜寻更多的ORCs，并试图了解它的成因；究竟它是一种全新的发现，或是我们已知却用了另一种不同的方式看它？不论状况为何，都令天文学家感到兴奋。（编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊）

资料来源：The Conversation

发布单位：台北市立天文科学教育馆

虽然夏威夷的井上建太阳望远镜（DKIST）还未完成，但是它在2020年1月28日拍摄的第一张黑子图像已经是有史以来最清晰的太阳黑子，黑子强烈活动的细节另人屏息凝视。DKIST所拍摄太阳表面的磁场结构可以小至20公里，太阳黑子解析度是以前的2.5倍。

大部分的太阳表面是围绕黑子周围的米粒组织，每一个米粒组织都是对流的单元，中间的热电浆上升，在冷却时会游移至边缘，然后回落到太阳表面，典型的米粒组织很大，一个约有1,500公里宽。（NSO / AURA / NSF）

太阳黑子所在位置的太阳磁场特别强，恒星的正常对流活动受到抑制。因为磁力线阻止了热电浆从内部升起，所以黑子的温度比周围的温度约低三分之一，看起来也更暗。

当这些磁力线断裂、缠绕及磁重联时，会释放出大量能量，产生太阳闪焰和日冕喷发。这些来自太阳的强烈的电磁波可能会破坏地球的卫星通信、导航，严重时甚至会破坏电网（虽然很少发生），因此，科学家们非常热衷于研究黑子。

这张图像的区域全长约为16,000公里（地球直径12,742公里），当科学家们利用DKIST为该区域成像时，能够追踪约100秒内短时间的精细结构的变化（参考上方的 gif 动画）。箭头指出了在本影点（UD）和半影颗粒（PG）中经常被观察到狭窄的暗线。研究人员表示：通过磁对流的数值模拟，狭窄的暗线是磁场强度较低的区域中，其强烈上升气流的结果。通过对磁对流的数值模拟，可以预测明亮的UD和PG中的狭窄暗道，这是磁场强度。DKIST的分光偏振仪器将允许对这些小型特征进行详细分析，并与模型预测互相比较。

科学家希望更能了解太阳活动，并改善预测太空天气的能力。（编译/台北天文馆刘恺俐）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：参考☆

2020年12月14日晚上到隔日凌晨将发生一场日全食天象，即月球介在太阳与地球之间，使月球影子落在地球上，月球本影中的观测者见到月球盘面将整个太阳盘面遮住的景象。本次日全食可见地点主要在南太平洋至南美洲，食分达1.0254，全食带经过智利和阿根廷，全食持续时间最长仅2分9秒，台湾地区不可见。

▲蓝色条状为全食带所经过的区域，红色米字为日全食持续时间最长地点，图取自NASA’s GSFC，点击图片可放大。

而如今因疫情的缘故，也鲜少有人前往其他国家追日食了，甚至就连天文学家也受到影响而不前往直播，反倒鼓励民众留在家里看其他在地人的转播。（编辑/台北天文馆研究组技佐许晋翊）

2020/12/14-15 阿根廷日全食录像：https://interesting-sky.china-vo.org/20201215-total-solar-eclipse/