有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

天王星于2023年11月14日1时21分到达「冲」的位置，也就是地球位于中心，而太阳和天王星位在地球两侧、经度相差180度的位置，是一年中最亮也最接近地球的时刻，在此前后几周都是观赏天王星的最佳时段。天王星是太阳系中第七颗行星，距离十分遥远，即使在离地球最近的「冲」时，也有将近28亿公里之遥。

2023年天王星「冲」时刚好位于明亮的木星与昴宿星团中间，但仍得借助星图以及对星空充分的认识才能觅得其踪迹。以上示意图由Stellarium软体产生。

此时天王星位于白羊座，亮度为5.6等，理论上在无光害的环境下肉眼勉强可见，但由于亮度低，且拥有这种条件的地区很有限，且繁星众多很难辨认，再加上天王星的视直径仅3.8角秒，约为月球的500分之一。即便使用业余望远镜，也不容易看出它的表面特征，只能看到一个青色小点，因此建议配合星图使用小型天文望远镜来欣赏这颗闪耀着青绿马卡龙色的遥远行星。若使用中型天文望远镜（如口径15公分以上）摄影，还有机会拍到它的卫星。

天王星与其卫星。

躺着转的行星是大家对天王星的第一印象，由于自转轴倾斜角高达97.7°，使得它的季节变化完全不同于其他的行星。天王星还是第一颗以望远镜发现的行星，其实在过去天王星曾被观测到多次，但由于它绕行的速度缓慢，因此一直被认为是一颗恒星。航海家2号是目前唯一探测过天王星的太空探测船，除了发现10颗卫星外，科学家还从航海家2号的数据中发现天王星磁场的存在，由于自转轴倾角方向的影响，使得其磁场的磁尾和自转轴夹角达到60度。

最近天文学家也从近20年的数据中终于证实天王星北部地区有红外线极光的存在，这不仅能扩大我们对冰巨行星极光的了解，并加强我们对太阳系、系外行星甚至对地球磁场的理解，而透过分析与行星磁场和大气直接相关的天王星极光，也将有助于了解这些世界的大气和磁场，从而预测它们是否适合生命存在。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

图说：天王星上红外线极光出现位置的视觉化。图片来源：NASA, ESA and M. Showalter/SETI Institute; University of Leicester

发布单位：台北市立天文科学教育馆

欧洲太空总署（ESA）公布了欧几里德太空望远镜运作以来的第一批摄影图像。

在此之前，望远镜从未能够在如此广大的天域内拍摄出如此清晰的天文影像，并能观察至遥远的宇宙深处。这次所公布的5张摄影图像，完全展现欧几里德太空望远镜令人惊叹的可见光与红外线波段观测能力。而天文学家们等待许久，终于能够运用欧几里德太空望远镜，开始创建至今为止，最深远广阔的立体宇宙地图，并揭开一些隐藏在遥远太空深处的秘密。

欧几里德太空望远镜于2023年7月1日欧洲中部夏令时间17点12分，由SpaceX猎鹰9号火箭载运，从美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角太空中心发射，接着航行到日地间的第2拉格朗日点。在发射后的几个月时间里，工程师一直处于测试和校准望远镜的紧张阶段，并对2024年初即将展开的观测研究做最后准备。

欧几里德太空望远镜的主要任务，是搜寻并调查暗物质和暗能量存在的证据，并据此研究宇宙是如何演变至现今的构造与分布。它在观测性能上的最大优势，就是同时拥有广阔视野与绝佳的解析能力，能够运用可见光与红外线波段，对于宇宙形成初期的遥远星系，进行大范围且高解析度的巡天观测。因此在接下来将在6年中，它将搜寻距离地球100亿光年范围内的数十亿个星系，并记录它们的形态、距离、运动方向与速度等资讯，创建有史以来最广阔但也最详细的立体宇宙地图。

接下来让我们来看看这些摄影图像：

一、英仙座星系团

图说：这张图像展现了距离地球约2.4亿光年的英仙座星系团，其中包含约1,000个星系，以及背景中更遥远的星系，总数超过10万个以上。其中许多光线微弱的星系距离我们超过100亿光年，在之前是根本无法看见的。而现在天文学家可以开始记录并绘製这些星系的形态与分布，将能更了解暗物质是如何影响宇宙演化过程，并塑造出现今宇宙的形态与样子。更多说明：ESA/SCIENCE & EXPLORATION。

二、漩涡星系IC 342

图说：称为「隐藏星系」的IC 342，由于此星系位于银河盘面的视线方向上，被银河系中的星际物质遮挡而难以看见。现在借由欧几里德望远镜在近红外线波段的摄影，终于展现出星系的完整形态，发现与我们的银河系十分类似。更多说明：ESA/SCIENCE & EXPLORATION。

三、不规则矮星系NGC 6822

图说：在宇宙形成初期，因当时充满宇宙空间的氢原子云气收缩塌陷，直接形成第一批数量众多，遍布宇宙的小型矮星系。之后这些矮星系相互吸引碰撞，才逐渐汇聚成现今体积较大的星系。而这些碰撞中的矮星系，大多因重力相互拉扯呈现出不规则的形态。由于宇宙早期的矮星系十分遥远且较小，太暗以致难以观测。因此距离我们较近的不规则矮星系，就成为研究星系碰撞的首选目标。而欧几里德拍摄的不规则矮星系NGC 6822，距离地球仅约160万光年。更多说明：ESA/SCIENCE & EXPLORATION。

四、球状星团NGC 6397

图说：NGC 6397距离地球约7,800光年，是第二近的球状星团。由于球状星团普遍看起来视野较广，目前除了欧几里德望远镜之外，还没有其他太空望远镜能够在单一次的摄影图像中，将整个球状星团纳入，同时以高解析度分辨出星团中如此大量的恒星。而这样的恒星分布图像，可以让我们据此计算出星团中暗物质的分布与位置。更多说明：ESA/SCIENCE & EXPLORATION。

五、马头星云

图说：欧几里德望远镜因同时拥有高解析度与广阔视野的优秀性能，所以能够在一次摄影中，直接拍摄出马头星云的壮观全景与细节。天文学家希望能在此广阔庞大的恒星形成区中，寻找出许多昏暗且未曾发现过，处于形成时期的类木行星、棕矮星、原始恒星等。更多说明：ESA/SCIENCE & EXPLORATION。

欧几里德太空望远镜所公布的第一批影像不仅美丽，同时极具科学研究价值。它向世人展现了此望远镜同时拥有广角与高解析度的性能，并且表现优异。能够在一次的观测中呈现大范围的视野，并同步显示出隐藏在其中的细节，让每张影像都带有大量的天文新资讯，这正是天文学家非常需要的观测工具。未来欧几里德太空望远镜的研究团队，将每年公布一次完整的观测结果，也期待接下来能够带给人们更多的惊奇。（编译/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：ESA/Euclid’s first images: the dazzling edge of darkness

发布单位：台北市立天文科学教育馆

在遥远的宇宙深处，漂浮着一个与我们银河系极其相似的星系，近期一个跨国研究团队透过詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的近红外相机拍摄，发现了一个被命名为ceers-2112的模糊区块。

虽然对照片的初步检查并没有发现比模糊斑点更多的东西，但利用哈勃太空望远镜的进一步以更短波长来观测时，科学家看到了一个复杂的棒状螺旋结构，就像银河系一样，但有点小。星系以各式各样的形状、大小和光度呈现，从较为单纯的椭圆星系到螺旋或不规则星系，长久以来科学家一直认为复杂的形状需要时间，一般认知中，像银河系这样的棒旋星系形成时间应该不会早于80亿年前。

星系或多或少是在重力作用下聚集在一起的大量尘埃和气体，有些是物质提供的引力，较多一部分则被认为是暗物质聚集的结果。只要有足够的物质聚集在一处，核融合就会产生，而旋转的尘埃和恒星所包含的惯性总和可以使初生星系也被带动旋转，各种作用力及角动量的影响，可能会使星系压扁成盘状，最终在不同的天体牵引力影响下，形成椭圆、螺旋、棒旋或不规则星系。

然而，研究团队对ceers-2112的观测显示，在大爆炸后仅仅20亿年，它就已经看起来相当奇特了，虽然这个星系仍然不够明亮，无法令科学家看到它旋臂的细节，但它的中心有一个增厚的棒状结构，种种迹像显示出星系成熟或演化的速度比我们先前所认为的要快得多。

随着JWST持续提供早期宇宙的惊人影像，我们不仅会了解像ceers-2112这样的星系是如何形成的，还会更懂得银河系的演化过程，相关的论文发表在《自然》期刊上。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家利用阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）探测到一个遥远星系的磁场，它的光经过了110多亿年才到达我们这里，我们看到的是宇宙刚诞生25亿年时的样子，这为了解像我们银河系这样的星系其磁场是如何形成的提供了重要的线索。

图说：影像中显示遥远的9io9星系中磁场方向，9io9内的尘埃颗粒在某种程度上与星系的磁场对齐，因此，它们会发出偏振光，这表示光波会沿着一个偏好方向而非随机振荡。ALMA侦测到此偏振讯号，天文学家可以根据此讯号计算出磁场的方向，此处显示的是叠加在ALMA影像上的曲线。图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.

宇宙中的许多天体都有磁场，无论是行星、恒星或是星系。研究人员表示我们银河系和其他星系都充满了磁场，横跨数万光年，尽管它们对于星系的演化至关重要，但我们对这些磁场的形成过程却知之甚少。目前还不清楚星系中的磁场在宇宙生命周期的早期是如何形成的，以及形成的速度有多快，因为到目前为止，天文学家只绘制了离我们较近星系的磁场。现在，利用ALMA研究团队在遥远的星系中发现了一个完全形成的磁场，其结构与在附近星系中观察到的类似，这个磁场比地球磁场弱约1,000倍，但范围超过了16,000多光年。这项发现为我们提供了关于星系尺度的磁场是如何形成的新线索，在宇宙历史的早期观测到完全发展的磁场，表示跨越整个星系的磁场可以在仍在生长的年轻星系时期迅速形成。

图说：这张红外线影像显示遥远的星系9io9，可以看到它是一条围绕着明亮的附近星系弯曲的微红色弧线。这个附近的明亮星系就像一个重力透镜，它的质量使周围的时空发生了弯曲，因此扭曲了背景中来自9io9星系的光线。此彩色影像是由欧南天文台（ESO）位于智利的可见光和红外巡天望远镜（VISTA），和位于夏威夷的加法夏望远镜（CFHT）拍摄的红外线影像组合而成。图片来源：ESO/J. Geach et al.

研究团队认为，早期宇宙中强烈的恒星形成可能在加速这些磁场的发展中发挥了作用。此外，这些磁场反过来也会影响后代恒星的形成过程，这一发现打开了了解星系内部运作的新窗口，因为磁场与形成新恒星的物质有关，为了进行这项探测，团队在遥远星系9io9中寻找尘埃颗粒发出的光。星系中充满了尘埃颗粒，当存在磁场时，这些颗粒会对齐，并且发出的光会发生偏振。这表示光波会沿着一个偏好方向而非随机振荡。当ALMA侦测到并绘制来自星系9io9的偏振讯号时，首次证实了非常遥远的星系中存在磁场，天文学家可以根据此讯号计算出磁场的方向。研究人员表示任何其他的望远镜都无法做到这一点，希望透过这次和未来对遥远磁场的观测，能解开这些基本的星系特征是如何形成的谜团。相关研究成果发表于《自然》期刊上。（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

前几天才带给我们惊喜的露西号，团队再一次借由照片得到了第二个意外惊喜，小行星Dinkinesh除了刚发现的卫星本身，卫星自己竟是一个成对绕行的双卫星。最早在拍摄Dinkinesh的首批影像中，双卫星的其中一颗刚好与小行星Dinkinesh处于重叠位置，判断成「一颗」也无可厚非，也因此在附加图片进行额外的影像处理后，双卫星就显露出来了，这第二张主要影像是在最接近瞬间（下图A点）的6分钟后拍摄的，距离小行星只有3130公里（下图B点）。

图说：在A点时，露西号几乎是正对着小行星Dinkinesh和它的第一个发现的卫星，而在B点时距离拉远了，双卫星就显露出来了。影像来源：NASA。

在接近Dinkinesh前，科学家一直都觉得它的亮度有异常变化，这让他们猜想Dinkinesh可能有某种卫星，但从未想过会是如此的形式。这次的Dinkinesh飞掠任务是在2023年1月额外添加到任务中的，主要是为了测试露西号在高速飞越时的追踪能力，这次的发现除了证实露西号非凡的追踪能力之外，小行星双卫星这个意料之外的惊喜也让科学家雀跃不已。

露西号科学团队正在持续下载和分析飞掠小行星的相关资料，在这次的特殊任务后，它将于2024年12月借由地球的重力弹弓效应向外弹射至主小行星带，并预计在2025年观察小行星Donaldjohanson，然后在2027年前往特洛伊小行星。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的主要科学目标之一是观察我们认为第一批星系诞生的时代，并了解它们形成、演化和组成的细节。随着每次深入地回顾过去，它总是不断的刷新所见最遥远星系的记录，让天文学家收集足够的数据，从而对早期宇宙有更深入的了解。最初的星系应是未受重元素污染，但直到最近我们才有能力回顾如此遥远的过去。除了距离较远之外，光在太空中传播的时间越长，它就会变得越红。因此，直到韦伯的发射，我们才有了一台足够大且足够灵敏的望远镜来观察这么远的距离。

图说：前景中的大星系名为LEDA 2046648，看到它的时间约在10亿年前，而其他大多数星系则位于更远的地方，因此被看到的时间也更久远。图片来源：ESA/Webb, NASA & CSA, A. Martel

丹麦的研究团队相信他们用JWST观测到一些最早的星系，这些星系非常古老，甚至可能还在形成的过程中。一个星系比例已知的标准是，在过去120亿年的历史中，亦即宇宙年龄的5/6左右，星系与其重元素之间的比例保持不变。 但透过JWST天文学家发现最年轻的星系其恒星与重元素的比例却不同，因为它们还没有经历恒星形成和恒星死亡的循环，尚未有金属（比氢和氦更重的元素）得以丰富气体云。

图说：元素-恒星质量图，星系越靠右，质量越大，越往上，含有的重元素越多。灰色图示代表当今宇宙中的星系，红色图示则显示新观测到的早期星系，这些星系的重元素显然比后来的星系少得多，但与蓝带（理论观测）预测大致符合。图片来源：Kasper Elm Heintz, Peter Laursen

在此研究中，天文学家观测了16个星系，其中一些是迄今为止观测到最早的星系。观测结果表明，这些星系的化学丰度是后来才形成的星系的1/4，它们的重元素含量明显低于其恒星质量和产生的新恒星数量所预期该有的数值。这表示早期的星系仍然与星系际介质密切相关，并受到原始气体持续的流入，而有效地稀释了它们的金属丰度。当重力将第一批气体聚集在一起时，第一批恒星和星系就形成了。

研究团队表示在目前的模型中，星系在宇宙的大部分历史中都以一种平衡的形式演化，其中形成的恒星数与重元素间存在着某种关系。因此这些结果与目前的模型形成鲜明对比，但结果并不完全令人惊讶，因为星系形成的理论模型已经预测到了这一点，只是现在我们观测到了，这一结果让我们首次了解星系形成的最早阶段，它与星系之间气体的连结似乎比我们想像的更为密切。JWST将提供更多的数据，期望很快就能更清楚地了解在大霹雳后的最初十亿年中星系是如何开始形成的。相关研究成果发表于《自然·天文学》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：星系形成示意图，来自星系间的弥漫气体向中心坠落，引发恒星形成并成为星系旋转盘的一部分。当恒星死亡时，会将气体送回星系（和星系际空间），因而富含重元素。图片来源：Tumlinson et al. (2017)

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家对NASA退役的克卜勒太空望远镜观测数据进行一项新分析，结果显示在Kepler-385周围有一个由7颗巨行星组成的系统。Kepler-385也称为KIC 11968463、KOI-2433或TIC 27082352，是一颗F型恒星，比太阳大约10%，温度高5%，位于天鹅座，距离我们4,944光年。这颗恒星拥有7颗比海王星小的行星：Kepler-385b、c、d、e、f、g和h。最内侧2颗行星比地球稍大，可能是由岩石组成，并可能有稀薄的大气层；其他5颗行星较大，每颗行星的半径约为地球的两倍，预计都笼罩在厚厚的大气层中。

图说：艺术家对Kepler-385的想像。图片来源：NASA / Daniel Rutter

克卜勒星表中包含近4,400个候选行星，其中包括七百多个多行星系统，Kepler-385是已知少数几个包含6颗以上已验证行星或候选行星的行星系统之一。NASA的天文学家表示克卜勒任务已发现绝大多数已知的系外行星，这份新的星表将使天文学家能够更加地了解它们的特性。而研究团队更制作一份包含每个系统准确讯息的综合列表，使得像Kepler-385这样的发现成为可能。新的星表使用了改进的恒星特性测量方法，并更准确地计算每颗凌日行星穿过其母恒星的路径，这种组合显现了当一颗恒星拥有多颗凌日行星时，其轨道通常比只有一、两颗行星时来得更圆。这项新的研究也更详细地描绘了每颗行星及其所在系统的样子，让我们更了解太阳系以外的众多世界。天文学家说主要星表列出了所有已知仅围绕一颗恒星运行和凌日的克卜勒行星候选者。为了完整起见，还提供了一份简短的列表，列出克卜勒任务发现凌日行星的恒星周围已确定的二十多颗非凌日行星的特性。相关研究成果发表于《Planetary Science Journa》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

美国太空总署（NASA）露西号探测器最近造访的小行星给科学家带来了一个大惊喜，事实证明Dinkinesh小行星有一颗迷你卫星。

图说：Dinkinesh小行星的迷你卫星从小行星的后面显现出来。（NASA/Goddard/SwRI/Johns Hopkins APL/NOIRLab）

这项发现是露西号探测器在飞越火星外的主要小行星带中约4.8亿公里外的Dinkinesh小行星时所发现，并在距离约435公里外拍下了这对天体的照片。在传回地球的资料和影像中，露西号确认Dinkinesh直径只有790公尺，绕着它旋转的卫星只有220公尺大小。

美国太空总署让露西号经过Dinkinesh，是为木星附近更大、更神秘的小行星做测试。露西号于2021年发射，将于2027年到达第一颗所谓的特洛伊小行星，并对它们进行至少六年的探索。最初的目标是7颗小行星，现在增加到11颗。

Dinkinesh在衣索比亚阿姆哈拉语的意思是「你是了不起的」，这也是阿姆哈拉语中露西的名字，露西是1970年代在衣索比亚发现的320万年前人类祖先的遗骸，这艘太空船就是以此命名。因为研究特洛伊小行星有助于揭开「行星形成的化石」，也就是存在于早期太阳系内，通过吸积过程形成行星和其他天体的物质。（编辑/台北天文馆吴典谚）

图说：Dinkinesh小行星和其卫星轨道的动画。（NASA/Goddard/SwRI/ASU）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

在最新的哈勃太空望远镜所拍摄的影像中，呈现出位于鲸鱼座的棒旋星系NGC 1087，在其悬臂上存在着年轻与古老恒星。而悬臂上黑暗冷分子云破碎的裂隙中，透出红色光线的位置，就是以冷分子云为原料，不断地形成新恒星的区域。

图说：这张由哈勃太空望远镜所拍摄的影像，显示在蛇状棒旋星系NGC 1087的悬臂中，有许多年轻和古老的恒星。影像来源：science.nasa.gov。

相较之下，蓝色区域中存在着高温的大质量恒星，经由天文学家研究之后，发现其中许多恒星都是属于一种含有高比例的重元素、质量大，会吹出大量强烈的恒星风，而且活动非常不稳定的恒星，称为沃夫-瑞叶星（Wolf-Rayet stars，简称为W-R stars）。虽然如此，此星系所有的观测纪录中，也只有一颗恒星在1995年8月演化至超新星爆发的阶段，天文学家也在那时刻记录到星系亮度突然增加。

然而NGC 1087最显著的特征，是位于星系中扭曲悬臂的中心，也就是亮白色棒状的星系中心区域。因为它的棒状星系核心与我们银河系非常相似，只是NGC 1087的棒状区域比银河系的要短得多。由于地球位于银河系的盘面中，要观测并精确估计银河系中央棒状区域的大小非常困难，因此NGC 1087中央的棒状区域就非常值得研究。目前哈勃望远镜正在进行观测并分析，恒星在星系中央的棒状区域集体形成后，其中与周遭的分子云和气体会如何演变。（编译/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

这张宏伟的涡状星系（Whirlpool Galaxy）合成影像，来自于詹姆斯·韦伯太空望远镜近红外相机（NIRCam）和中红外成像-光谱仪（MIRI）的数据，影像中显示了令人难以置信的细节并揭示了旋臂中隐藏的特征。涡状星系位于猎犬座，直径为77,000 光年，距离我们约2,700万光年，也称为M51、NGC 5194，是法国天文学家Charles Messier于1773年10月13日所发现，视星等为8.4等，在五月用小型望远镜最容易观测到，是夜空中最著名的天体之一。

图说：詹姆斯·韦伯太空望远镜所拍摄涡状星系的合成影像。图片来源：NASA / ESA / CSA / Webb / A. Adamo, Stockholm University / FEAST JWST Team

天文学家认为M51的旋臂之所以特别突出，是由于与矮星系NGC 5195近距离接触受其引力的影响。这个致密的星系似乎正在拉扯着旋臂，潮汐力引发了新恒星的形成。这两个星系间的交互作用，使其成为夜空中研究得最好的星系对之一。在新的韦伯影像中，深红色区域描绘了沿着旋臂聚集的温暖尘埃，旋臂上明亮区域是恒星形成区，一直延伸至蓝白色的中央核心；橙色和黄色区域是最近形成的星团所产生的电离气体区。此外，韦伯还揭示了旋臂内存在的巨大黑色气泡，这让我们几乎可以透过星系的气体和尘埃看到遥远的恒星，这是前所未见的。

韦伯对M51的观测是一系列名为Feedback in Emerging extrAgalactic Star clusTers（FEAST）观测的一部分，其观测旨在揭示银河系外环境中恒星回馈（stellar feedback）与恒星形成之间的交互作用，恒星回馈是用来描述恒星向形成恒星的环境释放能量，是确定恒星形成速率的关键过程。了解恒星回馈对于建立精确的恒星形成通用模型至关重要，FEAST观测的目的是发现和研究银河系外星系中的恒星苗圃。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI NEWS