有趣天文奇观

发布单位：中国科学院国家天文台

2024年1月9日15时03分，中国在西昌卫星发射中心采用长征二号丙运载火箭，成功将爱因斯坦探针科学卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。

爱因斯坦探针（Einstein Probe，简称EP）卫星是中国科学院空间科学先导专项继“悟空”、“墨子号”、“慧眼”、“实践十号”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”之后，研制发射的又一颗空间科学卫星，它是宇宙天体爆发的捕手，能精准捕捉到更加遥远和暗弱的暂现源和爆发天体，探寻来自引力波源的X射线信号，对研究恒星活动、黑洞和中子星等致密天体的形成、演化、并合等过程具有重要科学意义。

爱因斯坦探针卫星采用天文时域观测方法在软X射线波段，开展高灵敏度实时动态巡天监测，系统性地发现宇宙高能暂现和剧变天体，监测已知天体的活动性，探究其本质和物理过程。爱因斯坦探针卫星共搭载了宽视场X射线望远镜（WXT）和后随X射线望远镜（FXT）两台有效载荷。在国际上首次大规模运用了“龙虾眼”微孔阵列聚焦成像技术，探测能力国际领先，可实现灵敏度和空间分辨率1至2个数量级的提升，在进行大视场探测的同时，能够精准捕捉到宇宙中遥远暗弱的高能暂现源和转瞬即逝的未知现象，并发布预警引导天地基其它天文设备进行后随观测。卫星设计寿命5年。

中国科学院国家空间科学中心负责工程大总体和地面支撑系统的研制建设，微小卫星创新研究院负责抓总研制卫星系统，国家天文台负责科学应用系统研制建设，中国西安卫星测控中心负责实施测控系统，中国航天科技集团有限公司第一研究院负责运载火箭研制生产。此次发射是长征系列运载火箭第506次飞行。

资料来源：NSSC

发布单位：台北市立天文科学教育馆

游隼任务一号（Peregrine Mission 1）于2024年1月8日由联合发射联盟（ULA）的新型火神运载火箭（Vulcan Centaur）部署到太空后不久，太空船的推进系统出现了严重异常，该公司表示尽管他们能够成功地重新定位太空船并为电池充电，但很明显正在失去推进剂，这将使游隼号（Peregrine）无法按计划进行月球之旅，因而无法成为第一艘登陆月球的私人太空船。目前该团队正在努力稳定造成的损失，Astrobotic公司总部在X（以前称为Twitter）上的更新中写道：「我们正在评估目前可行的替代任务方案」。

图说：联合发射联盟的新型火神运载火箭于2024年1月8日发射游隼月球登陆器。图片来源：ULA

游隼任务一号的科学目标是研究月球外气层、月壤的热特性和氢丰度、磁场和辐射环境，并且测试先进的太阳能电池阵列。游隼号的发射是航天领域的重要时刻，它标志着强大的新型火神运载火箭将取代ULA之前的主力擎天神5号运载火箭（Atlas V）和三角洲系列运载火箭（Delta），并开启私人月球探索的新时代。游隼号是NASA商业月球酬载服务（CLPS）计划的一部分，该计划将NASA的科学酬载放置于私人的月球载荷交付服务。而这次飞行的着陆器上有五个NASA有效酬载，包括一个辐射探测器和几个光谱仪，其中一个旨在寻找地表下水冰的证据。

NASA认为利用私人太空船将使其能够快速、低成本地进行各种月球研究，并为阿提米丝计划的载人登月任务做好准备。NASA还希望CLPS能提高美国私人太空部门的能力，刺激地外经济的成长。但NASA仍强调，每一次CLPS任务都是高风险、高回报的。毕竟还没有私人太空船成功登陆月球过，所以途中出现一些失败也是意料之中，因此NASA似乎对游隼号目前的困境泰然处之，并表示每一次成功和挫折都是学习和成长的机会，我们将利用这一教训来促进月球科学、探索和商业开发。

Nova-C是NASA CLPS计划的下一个私人月球着陆器，由总部位于休士顿的Intuitive Machines公司建造，计划于2月中旬搭载SpaceX猎鹰9号火箭发射，在月球南极附近着陆。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

图说：游隼月球登陆器的登月路径。图片来源：Astrobotic

资料来源：SPACE.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

2024年1月5日，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的「X射线成像和光谱任务（XRISM）」公布了卫星「软X射线成像仪（soft X-ray imager, Xtend）」和「软X射线分光仪（soft X-ray spectrometer, Resolve）」的首批X射线观测数据的初步资讯，即开光照。这些资料是Xtend和Resolve于2023年10月7日开始进行细致的检查和调整，随后分别对每个仪器进行了首次观测。这座于2023年升空的X射线太空望远镜XRISM的独特之处在于其仪器中的Resolve，采用了一种创新的X射线感测器「微热量计（microcalorimeter）」。这种新型感测器使得Resolve能够在无需使用光栅分光的情况下，直接捕捉天体的X射线光谱。这使得Resolve特别适合用于研究弥散分布的X射线天体，例如星系团、超新星残骸等。

在首批资料中，Xtend揭示了一个星系团系统，即Abell 2319，如下图所示，其中紫色呈现了高温离子体发出X射线的分布情况。Abell 2319是一个两个星系团碰撞的系统。借由Xtend的能力，在单次观测中捕捉整个系统的热气体，揭示了与每个星系团相关的热气体的复杂分布，这将对我们理解星系团和宇宙大尺度结构带来显著的进展。

图说：Abell 2319是一个位于天鹅座的星系团系统，两个星系团在距离约770百万光年的地方相撞。这张影像是光学和X射线观测的结合。X射线影像以紫色显示，由Xtend取得。观测时间为2023年10月14日至10月24日。

同样地，Resolve的开光照展示了大麦哲伦星系中超新星残骸N132D的X射线光谱，谱线解析度及灵敏度超越了前一代仪器，在区分先前难以区分的发射线方面取得了非常大的进展。如下图所示，各种元素的谱线包括硅、硫、钙、铁等均清晰可见。通过分析发射线，天文学家可以比以前更准确地推断高温气体的元素丰度、温度和动能速度，然后重建这个超新星残骸的三维结构模型。借由Resolve超高分辨率及高灵敏度的光谱观测，将为宇宙中元素形成和演化提供新的理解，也是了解恒星、行星和生命的基础。

图说：位于大麦哲伦星系的超新星残骸N132D的X射线光谱，该星系是一个距离约163,000光年的矮星系。细灰色的光谱是由前一代X射线卫星Suzaku获得，Resolve的光谱以粗白色标记。观测时间为2023年12月4日至12月11日。背景图片为由Xtend取得的N132D影像。

天文学家和工程师对这些成功的开光照观测感到兴奋。XRISM将于二月展开仪器校正，然后逐步启动科学观测。期盼XRISM在X射线天文学领域带来卓越的成果，并期许将有更多令人振奋的新发现！（编辑/台北天文馆段皓元）

资料来源：JAXA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

几十年来，自从航海家2号飞越海王星和天王星，并在途中拍摄了近距离图片之后，为何这两颗在大多数方面都极其相似的行星会有如此明显的颜色差异。根据航海家2号的图片显示，天王星呈现出水蓝色，而海王星似乎是深色的蓝色色调。

图说：航海家2号于1986年和1989年飞掠天王星和海王星后发布的图片（上图），与本研究中经过图像处理后的结果（下图）进行比较。（图片来源：Patrick Irwi）

鉴于这两颗行星的大气成分几乎相同，这种差异是令人费解的。然而，现在科学家重新处理了这些数据，发现天王星和海王星在颜色上非常接近，但仍有些许的差别。造成这种误解的原因是航海家2号用两种不同的色带记录了这两颗行星的图片，而海王星的图片在处理时强调了对比度，加深了它的真实颜色，使它看起来比实际更蓝。

英国大学行星物理学家Patrick Irwin解释道：「尽管当时行星科学家已经知道这种人为饱和的颜色，而且这些图像发布时附有说明文字，但时间一久，这种区别就淡忘了。将我们的模型应用到原始数据中，我们已经能够最准确的再现天王星和海王星的颜色。」

Irwin的团队利用两种强大的仪器：哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS）和欧洲南方天文台甚大望远镜的多单元光谱探测器来寻找答案。他们使用每台望远镜的数据来独立确定天王星和海王星的真实颜色，结果显示，海王星的颜色比我们想像的要淡得多，颜色更接近天王星。两者的主要区别在于，海王星的颜色略蓝，这可能是由于大气薄雾层较薄造成的。

新的观测结果也解决了另一个谜题：为何天王星在一年（84个地球年）公转的过程中会稍微改变颜色。由于它的自转轴垂直于公转的轨道平面，在夏至或冬至时，当南北极其中一极面向太阳，会稍微绿一点。在春分或秋分时，当赤道面向太阳，则会稍微偏蓝。

图说：显示天王星颜色变化的一系列图像。（图片来源：Irwin et al./University of Oxford）

研究指出，由于两极的甲烷含量比赤道少得多，这改变了天王星反射阳光的方式，因为甲烷会吸收红色波长。然而，这还不足以完全解释颜色的变化，所以研究人员在模型中添加了一个逐渐增厚的冰雾罩的变因。随着天王星从春分点到冬至点的移动，甲烷冰的薄雾变厚，增加了光线的反射率。结合这两个原因，才使得这颗行星呈现出迷人的色调变化。研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。（编辑/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

天文学家猜测，木卫三之所以拥有与其星体大小不相称的强大磁场，是因为木星所产生的强大潮汐效应，不断拉伸挤压星体，物质相互摩擦后加热熔化含铁核心，并产生对流驱动磁场，但是对于详细的运作过程其实并不瞭解。近期研究团队为了证实目前所认可的核心动力学模型之一：「铁雪」理论，是否为真，发展出一套新的实验，试图观察并验证此模型的正确性与可能性。

铁雪理论类似于在液态铁质核心环境内的「大气模型」，液态铁在核心外层与地函交界处冷却，形成铁质的「雪花」结晶之后，向内逐渐落下熔化后回中心。换句话说，木卫三的核心是颗受到木星引力的摇晃和搅拌的液态金属铁雪球。

图说：木卫三核心的铁雪理论示意图，液态铁在核心外层与地函交界处冷却产生铁的｢雪花结晶」，落向中心时搅动液态铁，产生强大且不断变动的磁场。图片来源：Science Alert

为了证实上述说法的可能性，研究团队设计了新的实验来进行验证。他们在一缸水的底部注入一层咸水，代表木卫三的地函，表层注入一层淡水，代表木卫三的中心处。由于冰晶的密度比水低，但是铁结晶的密度比液态铁高。所以就可由密度比较高的咸水代表与外核外层接触的地函，密度低的淡水代表中心处。接下来将咸水层降温，团队观察到下层与咸水交界处开始形成雪花冰晶，但并不是稳定地产生，而是到达过冷状态，也就是降温至冰点以下时，就会突然出现一团雪花向上浮起，然后暂停一段时间，直到咸水层附近的温度再次降至冰点以下，才会再释放出另一团雪花。

这种具有周期性，但是零星出现且位置不固定的过程，对星体的磁场产生重大影响。木卫三的铁雪结晶团会间歇性地出现，并分布在整个核心的不同地方。结果将是产生一个不断变化和变动的磁场，随着时间推移，磁场会增强、减弱和改变形状。科学家们推论，这种核心对流与产生磁场的方式，很可能会普遍地出现在所有较小星体的核心，包括体积稍大一些且拥有熔融金属核心的小行星、月球、水星，甚至火星等。至于地球这类较大星体的核心，由于包含不同金属成分的密度分层，所以地核中的金属往往会在密度分层的交界处凝固，并在往侧向飘移时熔化。而从地核最外侧直接落向中心，并不属于主要的对流模式。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

踏上月球后，人类的下一个目的地是火星，对是否能快速、长距离的太空旅行提出了全新的挑战。美国国家航空暨太空总署（NASA）宣布，又一次成功测试了一种创新的火箭发动机，其推力足以让我们到达火星。

图说：已成功进行了251秒的引擎发动测试。（图片来源：NASA）

在阿拉巴马州的NASA马歇尔太空飞行中心对原型旋转引爆火箭引擎（RDRE）进行测试，创造了这项技术的新纪录，在251秒内达到了25810牛顿（5800磅）的推力。这超过了2022年火箭发动机在近一分钟内产生的17800牛顿推力。最终的目标是建立一个完全可重复使用的44000牛顿级火箭引擎，以改进传统的液体火箭引擎。马歇尔太空飞行中心负责RDRE项目的设备工程师Thomas Teasley说道：「RDRE实现了设计效率的巨大飞跃」。

RDRE的革命性之处在于，它利用围绕环形通道的持续爆炸，由燃料和氧气混合提供动力，每次爆炸都会点燃燃料和氧气。这项技术已经开发多年，自2020年以来一直在实验室进行测试，但直到现在，科学家才证明它足够稳定和易于管理，可以用于实际的火箭，把我们带到太空。更重要的是，RDRE比传统火箭引擎使用更少的推进剂燃料，其机械和构造更简单。意味着进入太空变得更加便宜，并且更远的飞行距离也成为可能。另外值得注意的是，NASA已使用3D列印技术来生产客製化的机器零件，这些零件的强度足以承受RDRE设计中涉及的极端高温和压力。

NASA希望第一批太空人能够在2030年代踏上火星。要到达火星并在火星上生存仍有很多障碍需要克服，但拥有高效能的推进方法有助于解决其中的一个障碍。（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

哈勃太空望远镜上第三代广域照相机（WFC3）拍摄的一幅新的红外线影像，显示了鲸鱼座中数十个星系，包括SDSS J020941.27+001558.4、SDSS J020941.23+001600.7和HerS J0209411. 001557。天文学家在声明中表示，当我们研究这张图片时，到底在看什么？是距离地球195亿光年的遥远星系？还是距离相对较小只有27亿光年更近的发光红色星系？亦或是看起来与第二个星系相当接近的第三个星系呢？答案是3个都是，更准确地说，我们正在观察所有这些星系发出的光，即使从地球上看，最遥远的星系就在第一个星系的正后方，事实上，也正是这种对齐使得这幅影像中的特定视觉效果成为可能。

图说：这张哈勃影像显示了鲸鱼座中的各种遥远星系，大多数星系都很小，但也有一些较大的星系和一些恒星，可以看到一些细节。 中心有一个椭圆形星系，其核心发出明亮的光芒，盘面宽广；一个一侧较厚的微红色扭曲的光环围绕着其核心；一个小星系作为一个亮点与环相交。图片来源：NASA / ESA / Hubble / H. Nayyeri / L. Marchetti / J. Lowenthal

在这张影像中的中心亮点是其中一个距离较近的星系，名为SDSS J020941.27+001558.4；而在它上面的另一个亮点，似乎与弯曲的新月形的光相交的是第二个较近的星系SDSS J020941.23+001600.7；最后，那弯新月形的光本身就是来自非常遥远的星系的「透镜」光，称为HerS J020941.1+001557。来自HerS J020941.1+001557的光线被前景星系的重力弯曲并放大成一个圆圈，称为爱因斯坦环。当一个非常遥远的天体发出的光，被中间一个巨大天体所弯曲时，就会出现爱因斯坦环。

因宇宙本身的结构，时空会被质量弯曲，因此穿过时空的光也会弯曲，称为引力透镜（台湾名：重力透镜）效应。因此当一个星系发出的光在重力场例如星系或星系团附近经过时，光线会像通过透镜一样产生弯曲，放大倍率可以高达10倍甚至更多，因而变得清晰可见。若当二者恰巧对齐时，就会产生独特的爱因斯坦环形状，根据对齐的精确程度，会在透镜天体周围出现看起来像围绕透镜物体完整或部分的光环。有兴趣的读者可以透过一个名为「SPACE WARPS」的公民科学项目，一起来帮助天文学家寻找这些引力透镜候选者。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：Sci News

发布单位：台北市立天文科学教育馆

由芝加哥大学天文学家领导的最新研究显示，恒星HD 110067有6颗凌日亚海王星，它们沿着一系列共振轨道运行。HD 110067也称为TIC 347332255位于后发座，是一颗明亮的K0型恒星，质量和半径约为太阳的80%，距离我们100光年。

NASA的凌日系外行星巡天卫星（TESS）在2020年发现了此恒星有两颗行星迹象，其一的周期似乎为5.642天，但另一颗却仍然未知。两年后当TESS再次对此恒星进行观测时，数据再次令人困惑。因此，研究团队使用欧洲太空总署的系外行星特性探测卫星（Cheops）进行了仔细观察后发现，数据显示的不仅仅是2颗系外行星，而是3颗系外行星处于轨道共振状态。

最外层的行星HD 110067d轨道周期为20.519天，非常接近下一颗行星HD 110067c轨道周期（13.673天）的1.5倍，而这又几乎恰好是内行星HD 110067b轨道周期（9.114天）的1.5倍。透过预测其他轨道共振并将其与剩余的无法解释的数据进行匹配后，研究团队又发现了该系统中的其他3颗行星：HD 110067e、HD 110067f和HD 110067g。此6颗系外行星，半径为地球的 1.94到2.85倍，我们将这一类的天体称为亚海王星，其轨道周期从最内层开始依序是9.11天、13.67天、20.52天、30.79天、41.06天和54.77天，这意味着系外行星对的共振比例为3:2、3:2、3:2、4:3和4:3，这使得该系统成为已知的3个6行星共振系统之一。

图说：HD110067系统中的6颗行星都比海王星小，并以3:2、3:2、3:2、4:3和4:3的比例形成共振链。图片来源：ESA / CC BY-SA 3.0 IGO

研究人员表示Cheops的观测给了我们这种共振结构，并使我们能够预测所有其他的周期，并认为只有约百分之一的系统处于共振状态。HD 110067之所以很特别并需要进一步研究，是因为它向我们展示了一个未受破坏的行星系统的原始构造。HD 110067系统提供了更多了解亚海王星及如此配置的系统是如何形成的机会，透过HD 110067系统中的行星从恒星前方通过时，光线也会穿过行星大气层，而此一特性让我们能够确定大气的化学成分和其他性质。

由于需要大量的光，明亮的恒星HD 110067及其绕轨道运行的行星是进一步研究行星大气特征的理想目标，HD 110067系统的亚海王星质量似乎较低，这表明它们可能富含气体或水，未来有望使用詹姆斯·韦伯太空望远镜对这些行星大气层进行观测，以确定这些行星是否具有岩石或富含水的内部结构。相关研究成果发表于《Nature》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★

2024年1月8日夜间22时59分，发生心宿二合月，此时月相近眉月。心宿二亮度1.1等，与月球相距约0.78°，两天体皆在地平线下不可见。于隔天日出前向东南方天空搜寻，可见月球、金星、水星，由右上至左下呈弧形排列，心宿二恰巧位于眉月与金星之间下方，组合成一幅有趣的天文美景。

2024年1月9日06:00东南方天空。以上示意图由Stellarium软体产生。

天文上所称的「合」，是指两个天体在天空中经度相同，此时这两个天体看起来比较接近。由于月球比其他星体距离地球要近得多，所以在不同地点所看到的月球位置也会有些许不同，最多可达约2度，也就是约满月直径4倍的差异。因此，若在某个地点出现两天体经度相同的「合」天象，在其他某些地点就有可能因为在「合」出现的时刻前后，两天体之间的角距离太小，看起来过于接近而变成相互遮蔽的「掩星」天象。

本次的心宿二合月在北美洲的大部分地区将会观察到月掩心宿二的天象，可惜台湾地区不可见。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

图说：2024年1月8日，发生于北美洲的月掩心宿二区域图。其中：青色实线代表掩入与复出发生于地平线以上的区域界线，白色实线代表掩星发生于夜间的区域界线，蓝色实线代表掩星发生于晨昏交界处的区域界线，红色虚线代表掩星发生于日间的区域界线。至于此范围外的区域，就是发生心宿二合月的地区。图片来源：Occult V4 掩星计算软体。

图说：在美国洛杉矶市，于当地时间2024年1月8日05时39分起月掩心宿二。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 丨 观赏方式： ★★★

象限仪座流星雨（Quadrantids，010 QUA）是每年三大流星雨之一，也是每年第一个到来的流星雨。

根据美国流星协会（American Meteor Society）及国际流星组织（International Meteor Organization）的过往的统计，象限仪座流星雨有可能成为一年之中最强的流星雨，不过通常极大期很短暂，约6小时。今年的极大期预计发生在1月4日晚上19时左右，预测的每小时天顶出现率（ZHR）大约为80，甚至短时间内上看110。象限仪座流星雨的特色是流星速度中等，这些流星通常不会留下持久的轨迹，但经常会产生明亮的火流星。象限仪座流星雨的来源研经究表示应该是小行星196256（2003 EH1）所分离出来的碎屑。

象限仪座流星雨的辐射点位在牧夫座头部附近，大约在1月5日凌晨0时从东北方升起，这时已过极大期。且月亮于5日凌晨0时30分升起，月光将影响流星雨的可见度。因此，观测条件一般。想观赏象限仪座流星雨的民众可考虑在4日入夜后至午夜之前进行观察。由于流星出现的时间和位置无法预测，建议选择无光害、视野开阔的地点，以肉眼全面扫描天空，享受这场流星雨。提醒大家冬夜寒冷请注意保暖。台北天文馆也将于4日晚上20时至24时进行星空直播，让民众能够透过网路欣赏这场流星雨的美景。

值得一提的是，象限仪原是古代用于测量星体位置的仪器，1795年被列入星座名录。然而现今象限仪星座其实已经除名，但流星雨保留了这一名称。国际天文学联合会（IAU）于1922年重新划定星座，将天空分为88个区域，每个区域代表一个星座。在这次重新划分中，象限仪座被除名，其原星座范围现分布于武仙座、牧夫座和天龙座之间。（编辑/台北天文馆段皓元）

象限仪座流星雨辐射点示意图。为2024年1月5日凌晨3时的星空，由免费星空软体Stellarium输出并后制，橘色箭头表示流星可能来自的方向。

玉山星空之象限仪座流星雨。张仕兴、李佳錞/摄（2022/01/04）