有趣天文奇观

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

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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

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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

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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

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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

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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

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这是詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪（MIRI）于2023年3月12日至13日拍摄的热气体巨型系外行星WASP-17 b的透射光谱，首次揭示了系外行星云层中存在石英（晶体二氧化硅，SiO2）的证据。这是第一次在系外行星中发现二氧化硅，也是首次在凌日系外行星中发现特定云种。

图说：詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪所拍摄WASP-17b的透射光谱。图片来源：ASA / ESA / CSA / R. Crawford, STScI / D. Grant, University of Bristol / H.R. Wakeford, University of Bristol / N. Lewis, Cornell University

WASP-17b位于天蝎座，距离地球约1,300光年，于2009年首次被发现，绕着F型主序星WASP-17运行。WASP-17b的体积是木星的7倍多，质量不到木星的一半，是已知最大的系外行星之一。再加上它的轨道周期仅3.7个地球日，这使得这颗行星成为透射光谱学的理想选择。当它们凌日时，一些星光会穿过行星的大气层，大气中的粒子，如水蒸气、二氧化碳、甲烷等会吸收部分光，这种吸收发生在特定波长的光下，透过研究星光被吸收的波长，可以确定大气中存在哪一种粒子。

该光谱是透过测量行星凌日时28个中红外光波段的亮度变化而得出的，韦伯使用MIRI的低解析度摄谱仪对WASP-17系统进行了近10个小时的观测，在凌日之前、期间和之后收集了超过1,275个测量数据。透过从恒星本身的亮度中减去当行星位于恒星前方时到达望远镜的各个波长的光亮度，计算出每个波长被行星大气层阻挡的光量（图中白色圆点）。紫色实线是韦伯MIRI、哈勃和史匹哲观测数据的最佳拟合模型（哈勃和史匹哲数据涵盖0.34~4.5微米的波长，图中未显示）。光谱显示在8.6微米附近有一个明显的特征，天文学家认为这是由二氧化硅颗粒吸收了部分穿过大气层的星光所造成的。黄色虚线则显示若WASP-17 b大气中的云层不含二氧化硅的光谱会是什么样子。至于到底有多少二氧化硅以及其云层有多普遍，目前仍难以确定。相关研究成果发表于《the Astrophysical Journal Letters》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：ESA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

詹姆斯·韦伯太空望远镜的最大优势之一是它能够让天文学家看到新恒星诞生区域的细节，韦伯中红外成像-光谱仪（MIRI）拍摄的最新影像展示了小麦哲伦星系中最亮、最大的恒星形成区域NGC 346。小麦哲伦星系（Small Magellanic Cloud）是银河系的卫星星系，位于杜鹃座，肉眼可见。小麦哲伦星系比银河系更原始，因为与银河系相比，它拥有更少的重元素，而重元素是透过恒星核融合和超新星爆炸所形成。由于宇宙尘埃是由硅和氧等重元素形成的，因此科学家预期在小麦哲伦星系中不会有大量的尘埃。然而，新的MIRI影像及之前韦伯近红外线相机在2023年1月发布的NGC 346影像，都显示该区域存在大量尘埃。

在MIRI影像中，蓝色卷发追踪着来自尘埃硅酸盐和称为多环芳香烃（PAHs）的烟灰化学分子等物质的发射。被该区域中心最亮、质量最大的恒星所加热的温暖尘埃发出更弥散的红色发射光。中心左侧的弧可能是来自弧中心附近恒星的光的反射（左下角和右上角的恒星也出现类似较暗的弧线）。最后，亮斑和细丝标志着具有大量原恒星的区域。研究小组在寻找最红的恒星时，发现了1,001个精确光源，其中大多数是仍嵌在布满灰尘茧中的年轻的恒星。

图说：詹姆斯·韦伯太空望远镜中红外成像-光谱仪所拍摄恒星形成区域NGC 346。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、N. Habel (JPL)。影像处理：P. Kavanagh (Maynooth University)

透过结合韦伯望远镜的近红外线和中红外线的数据，天文学家得以对这个动态区域内的恒星和原恒星进行更全面的普查，这些结果将有助于我们理解数十亿年前的星系，那是宇宙被称为「宇宙正午」（cosmic noon）的时代，恒星形成处于高峰期，重元素浓度较低，就如同在小麦哲伦星系中所看到的那般。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

近期由美国太空总署（NASA）所发射的木星近极区轨道探测船，简称朱诺号（JUpiter Near-polar Orbiter，简称为JUNO）。在接近木卫三时，藉由探测船上的木星红外线极光成像仪（Jovian Infrared Auroral Mapper，简称为JIRAM），分析地表反射光的红外线波段光谱，结果在这颗木星最大卫星上，发现了铵盐、碳酸盐等盐类的踪迹。

图说：朱诺号太空探测船，在2021年6月7日低空飞掠木卫三时，拍摄了这张高解析度冰质地壳表面的影像。影像来源：NASA/JPL。

木卫三比水星还大，在长期冰封的冰质地壳下，暗藏着广大的地下海洋，与木卫二的构造十分类似。长期以来，一直是天文学家关注与研究的焦点之一。在此次探测之前，伽利略号太空探测船与哈勃望远镜在观测时，都在木卫三地表发现类似的盐类、有机物存在的疑似证据。但却因为观测的解析度不足，而无法确认结果。

在2021年6月7日，朱诺号以最低约1,046公里的高度飞掠木卫三，在红外线波段中，拍摄到解析度小于1公里的高品质地表影像。经由可分析出水合氯化钠（hydrated sodium chloride）、氯化铵（ammonium chloride）、碳酸氢钠（sodium bicarbonate）、脂肪醛（aliphatic aldehyde）等物质的红外线成像仪，进行光谱分析后，果然发现了丰富的盐类与有机物质的踪迹。而这些或许和外星生命生存有关连的物质来源，可能就是经由冰质地壳之间的缝隙，从地下海洋渗出地表，冻结后残留在木卫三表面。

继探索过木卫二、木卫三之后，朱诺号太空探测船将转向木卫一前进。预计于2023年12月30日，以约1,500公里的高度飞掠木卫一，届时将对木卫一进行各种观测与调查，或许还会有进一步的新发现。（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

天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）和中红外成像-光谱仪（MIRI）寻找有关蟹状星云起源的答案。蟹状星云（Crab Nebula）是一颗II型超新星的残余物，位于金牛座，也被称为M1、NGC 1952或Taurus A，距离我们6,500光年，于1731年由英国天文学家、医生和电气研究员John Bevis首次发现，并可对应到中国、日本、阿拉伯和美洲原住民在1054年所记录的一次超新星爆发。

研究人员表示韦伯的灵敏度和空间解析度让我们可以准确地确定喷出物质的成分，尤其是铁和镍的含量，这将能揭示产生蟹状星云的爆炸类型。乍看之下，韦伯所拍摄蟹状星云的大致形状与2005年哈勃发布的光学影像相似，但在韦伯的红外线观测中，蓬松气态细丝的清晰笼状结构显示为橘红色，在中心区域韦伯首次绘制出尘埃颗粒（黄白色和绿色）的发射量，蟹状星云内部运作的其他方面变得更加突出，在韦伯拍摄下的红外光中可以看到更多细节。

图说：哈勃太空望远镜在可见光下（左）和詹姆斯·韦伯太空望远镜在红外光下（右）看到的蟹状星云。图片来源：NASA, ESA, J. Hester, A. Loll (Arizona State University); Webb Image: NASA, ESA, CSA, STScI, T. Temim (Princeton University)

韦伯特别强调了所谓的同步加速辐射，一种由带电粒子（如电子）以相对论性速度围绕磁场线移动产生的发射。在蟹状星云内部的大部分区域，这种辐射以乳白色烟雾状物质形式出现，此特征是星云脉冲星的产物，脉冲星是一颗快速旋转的中子星，脉冲星的强磁场将粒子加速到极高的速度，使它们在围绕磁场线缠绕时发出辐射。虽然同步加速辐射是在整个电磁频谱范围内发出，但透过韦伯的NIRCam可以看到前所未见的细节。研究人员表示要找到蟹状星云脉冲星心脏的位置，可以沿着中间环形波纹状的缕线，追踪到中心的亮白点。从核心向外延伸，沿着细细的白色辐射带前进，这些弯曲的缕线紧密地聚集在一起，勾勒出脉冲星磁场的结构，塑造了星云。在中心左侧和右侧，白色物质从丝状尘埃笼的边缘急遽向内弯曲，并向中子星的位置延伸，就像星云的腰部被挤压一样，这突然的瘦身可能是由于超新星风的膨胀被致密气体带限制所致，脉冲星心脏产生的风继续推动着气体和尘埃的外壳快速向外膨胀。在残骸的内部，黄白色和绿色的斑驳细丝形成了大规模的环状结构，这些结构代表了尘埃颗粒所在的区域。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：箭头指向蟹状星云的脉冲星，看起来像一个亮点。图片来源：NASA, ESA, CSA, STScI, Tea Temim, Princeton University

资料来源：SCI NEWS