有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家使用韦伯太空望远镜在适居带系外行星K2-18b的大气中发现了二氧化碳和甲烷，这个探测结果与在富含氢的大气层下可能有海洋覆盖的系外行星特征一致。

图说：艺术家对K2-18行星系统的想像。图片来源：NASA / ESA / CSA / J. Olmsted, STScI / N. Madhusudhan, University of Cambridge。

K2-18是一颗红矮星，也被称为EPIC 201912552，位于狮子座，距离我们约111光年，拥有两颗超级地球系外行星：K2-18b和K2-18c。K2-18c的质量约为地球的7.5倍，每9天绕行母恒星一圈，但可能因为温度太高，而无法进入适居带；K2-18b的半径为地球的2.2倍，质量约为地球的8倍，每33天绕行母恒星一圈，距其母恒星约0.15个天文单位，与地球的相似指数为0.73，所接收到的光强度是地球的1.28倍，平衡温度为摄氏负2度。

韦伯在K2-18b的大气层中检测到甲烷和二氧化碳，但并没有检测到氨，这样的结果支持了K2-18 b可能是一颗氢气海洋行星，有可能拥有一个富含氢的大气层和一个被海洋覆盖的表面。研究人员表示此研究结果强调了在寻找其他地方的生命时，考虑多种适居环境的重要性。一般来说，在系外行星上寻找生命主要集中在较小的岩石行星上，但较大的氢气海洋行星显然更有利于大气观测。天文学家还检测到另一个较弱的讯号，一种名为二甲硫醚的分子。在地球上，二甲硫醚仅由生命产生，主要来自于海洋浮游植物等微生物生命，这也许表示K2-18b上可能具有生物活性，而即将进行的韦伯观测应该能够确认K2-18b的大气中是否确实存在大量的二甲硫醚。相关研究成果发表于《the Astrophysical Journal Letter》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

地球上已知有近6000种不同的矿物，火星也有一样多丰富的矿物吗？经过50多年的调查，科学家只在火星上记录到了161种矿物，对于一个与地球有很多共同点的星球来说，这是一个非常低的数值。

图说：这张全景图是由好奇号于2023年4月8日拍摄的火星盖尔陨石坑标记带谷（Marker Band Valley）的两张照片合并而成，分别是在当地时间的上午和下午。原始图像是黑白拍摄的，然后进行了着色，右边部分（蓝色天空）代表上午的场景，左边部分（黄色天空）代表下午的场景。（Credit: NASA/JPL-Caltech）

一项新研究表明，虽然地球和火星的矿物演化轨迹非常相似，之所以出现这种差异，是因为与地球上的矿物相比，火星上的矿物形成途径较少。在对地球上矿物的形成和演化进行分类研究之后，本研究第一作者，美国卡内基科学研究所地球与行星实验室的Hazen等人又对过去半个世纪的火星任务和火星陨石分析中发现的所有161种火星矿物进行了研究。

在行星演化的早期，地球和火星上的矿物以类似的方式形成。例如，两颗行星上的第一批矿物很可能是直接从冷却的岩浆中结晶而来。热液活动也可能在每个星球上产生许多新的矿物。然而，数十亿年前，随着板块构造的出现和生命的繁衍，地球上一系列的矿物经历了广泛的多样化阶段。但对于火星而言，尚未出现过这种过程。

毫无疑问火星表面和地下还有许多矿物种类尚未被观察到，但研究人员指出，火星矿物的总数量仍可能比地球小一个数量级。相关研究成果发表于《地球物理研究期刊：行星》期刊上。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

SN 1987A位于大麦哲伦星系中，距离地球168,000光年，首次于1987年2月被观测到，这是自400多年前克卜勒目击超新星之后第一颗肉眼观测到的超新星，近40年来一直是伽马射线到无线电波波段范围的重点观测目标，现在韦伯太空望远镜也开始加入观测的行列，透过近红外相机（NIRCam）的观测，为了解超新星如何随着时间的推移逐渐形成超新星残骸提供了重要线索。

图说：韦伯的近红外相机所拍摄SN 1987A的影像。其中蓝色代表1.5微米（F150W）、青色1.64和2.0微米（F164N、F200W）、黄色3.23微米（F323N）、橙色4.05微米（F405N）和红色4.44微米（F444W）。图片来源：NASA, ESA, CSA, M. Matsuura (Cardiff University), R. Arendt (NASA’s Goddard Spaceflight Center & University of Maryland, Baltimore County), C. Fransson (Stockholm University), and J. Larsson (KTH Royal Institute of Technology). Image Processing: A. Pagan。

这张影像显示了一个如同钥匙孔般的中心结构，这个中心充满了超新星爆炸喷出的块状气体和尘埃。这些尘埃密度非常高，即使是韦伯的近红外光也无法穿透它，因此在钥匙孔中形成了黑暗的「洞」。而明亮的赤道环围绕着内锁孔，形成一条环绕在腰部的带子，连接着两个微弱的沙漏形外环臂。赤道环是由超新星爆炸前数万年喷射出的物质形成，其中包含明亮的热点，这些热点是超新星冲击波撞击环时出现的。现在，甚至在环的外部也发现了亮点，周围还有瀰漫发射，这些是超新星冲击波撞击到更多外部物质的位置。

虽然之前哈勃、史匹哲和钱卓拉X射线太空望远镜都在不同程度上观察到这些结构，但韦伯无与伦比的灵敏度和解析度揭示了这个超新星残骸的一个新特征，一个类似新月状的小结构，这些新月结构被认为是超新星爆炸喷出气体外层的一部分，它们的亮度可能是边缘增亮的现象，是一种透过在三维空间观察膨胀物质而产生的光学错觉。换句话说，我们的视角使得这两个新月形中的物质看起来比实际的多。

虽然之前已退役的史匹哲太空望远镜已获得了有关其辐射如何随时间演变的关键数据，但却无法像韦伯如此清晰和详细地观察SN 1987A，尽管已对其进行数十年的研究，但仍有几个谜团未解，尤其是围绕着本应在超新星爆炸后形成的中子星。接下来韦伯将持续长期观察这颗超新星，藉由近红外相机和中红外成像-光谱仪（MIRI）捕捉新的高逼真度红外数据，并获得对新月结构的新见解。未来韦伯将继续与哈勃、钱卓拉及其他天文台合作，共同为这颗传奇超新星的过去和未来提供新的见解。（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 丨 观赏方式： ★★

2023年9月22日，水星将抵达今年最后一次西大距的位置，与太阳的最大距角约为17.9度，日出前大约可在正东方向见到它，5时左右的仰角约为8度，视亮度为-0.4等，虽然-0.4等对于恒星来说很亮，肉眼应该清晰可见，不过身为行星的它由于临近天亮，再加上受到大气层厚度的影响，仍需要仔细寻找才有机会发现它的身影。

由于水星是内侧行星，平时都在太阳附近难以观察，但当水星来到「大距」的位置时（即太阳-水星-地球三者连线接近直角，水星位在直角顶点位置时），从地球上所见的水星离太阳最远，届时在日出或日落时所见的水星仰角较高，最容易观看。其中，当水星位在太阳以东时称为「东大距」，见于日落后的西方天空；位在太阳以西时为「西大距」，见于日出前的东方天空。

本次的水星西大距，虽然发生于9月22日，但是在同一周前后的5时至日出前都是适合的观赏时机，9月21日时达到日出时仰角最高（约17度）。由于行星基本上都位于黄道面上，故利用其它已经在天上的行星连线来查找水星可能会容易得多，同一时间已在天空中的亮行星有金星，金星与水星的方向非常接近，水星将会在仰角较低处，并且需于4时30分以后才能见到它升起，想要一睹水星的民众需前往东方低空视野开阔处才能看到它；如果在好天气的情况下透过天文望远镜观察水星，甚至可看到水星的形状呈弦月般的外观，此时的水星视直径仅有7.24角秒，建议使用口径10公分以上、放大倍率达100倍以上的望远镜才能见到这精彩的一幕。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

2023年9月22日5时东方低空的模拟画面。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： ★

2023年9月21日的月掩心宿二天象，虽然发生在白天，但是由于心宿二是天蝎座中最亮的一颗星，亮度约为2.9等。因此若是透过小型望远镜，仍然有机会能够仔细欣赏这个奇特的天象。

2023年9月21日，月掩心宿二的天象示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

当天下午15时56分，月球位于方位约172度，也就是南偏东南方一点点，仰角约38度的位置。从此刻开始，心宿二将自月球暗缘掩入，也就是月亮较暗的那一侧会将心宿二遮蔽。到了17时17分，月球移动到方位约194.5度，也就是南偏西南一点，仰角约37度的位置，心宿二又会从亮缘复出，也就是从月亮较亮的这一侧现身，而完成整个月掩心宿二天象的过程。附带一提，掩星的观察除了能够欣赏天象的变化过程之外，在天文观测上，可以运用月球边缘通过行星圆盘面的极短暂过程，推算行星的大小。或是经由月掩恆星过程中的亮度变化与时间差，推测双星之中，两星间的视角距离，因此本身也是一项十分具有科学意义的观测活动。

而下一次台湾地区可见的月掩心宿二，要等到2027年11月1日上午9时了。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★

海王星于2023年9月19日19时17分到达「冲」的位置，也就是地球位于中心，而太阳和海王星位在地球两侧、且黄经经度相差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海王星的最佳时段，此时海王星位于宝瓶座。

海王星是距离太阳最遥远的行星，因此即使位在冲的位置，海王星距离地球仍有43亿公里之遥，亮度也仅有7.8等，若无望远镜辅助将无法看见。使用望远镜观察海王星，会发现它是一个蓝色、非常小的圆盘。由于海王星冲时的视直径仅有2.4角秒，建议使用口径10公分以上，放大倍率达100倍以上的望远镜才有机会看见海王星呈现细小的圆盘状的外形。

海王星是太阳系中最遥远的行星，与太阳的平均距离达45亿公里，约为日地平均距离的30倍，迄今只有航海家二号探测器曾于1989年8月短暂飞掠，并发现大暗斑，以及确认存在海王星环，因此仍是太阳系中最神秘的行星。海王星与天王星一样，大气主要成分是氢气与氦气，另外还有少许甲烷。由于甲烷会吸收红色和红外线的光线，因此阳光照射后会反射偏蓝的色调。

韦伯望远镜拍摄的海王星。

海王星是天文学史上第一个透过力学计算而找到的新天体，由于19世纪天文学家观测天王星的位置与预期偏差很大，认为在外侧有天体的重力影响天王星的轨道，当时英国数学家亚当斯和法国天文学家勒维耶分别计算新天体的轨道与可能位置后，由柏林天文台于1846年9月23日发现。此外，也有历史学家检视伽利略的纪录，认为伽利略在1612年12月28日首度观测并描绘出海王星位置，且在1613年1月27日再次观测到，只可惜伽利略的望远镜不够清晰，所以误认为是恒星。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★★

如果你近期在天亮前起床，可能有发现一颗异常明亮的星点，它是太阳系内的行星——金星，是除了太阳和月亮之外最亮的天体！在9月19日它将达到今年第二次最大亮度的-4.7等，由于金星的表面具备反射阳光的云层，再加上它距离地球也相当近，因此非常明亮，只要在天亮前面向东北方低空，就能够见到它的身影。

当金星在轨道上的不同位置时，从地球观察会出现不同的样貌。

金星是内侧行星，与太阳和地球相对位置会持续改变，透过望远镜观察有明显如月亮的盈亏现象，但金星最亮的时刻并不是在呈现满月形时（上合，位置1），也不是视直径最大时（下合，位置5）。因为上合时金星距离地球最远；下合时则呈朔状，故其综合距离远近和被太阳照亮的面积大小，通常最亮金星发生在东大距过后36天（位置4）及西大距前36天左右（位置6），呈现眉月形。

由于金星非常明亮，使它成为除了太阳和月亮之外，另一个有机会让物体产生肉眼可见的阴影的天体，但是测试条件有些严格，首先环境需要完全没有光害，当然也不能受曙光影响，因此最好是日出前约90分钟之后开始观察。此外，还需要使用白色物体投影，如白色的床单或板子，如此对比才较清晰。金星所造成的影子与日、月光不同，由于太阳和月亮视直径较大，形成如同面光源一样的效果，因此影子边缘会受到盘面的部分照射而呈现出半影，使影子边界看起较柔和。而金星与前两者相较以下视直径非常小，几乎近似点光源，所以影子边缘较为锐利。若有兴趣，可以在这一阵子金星非常明亮时试试，若使用相机对着影子曝光较长时间（20至30秒），应更容易得到成果。

今年的金星西大距发生于10月24日，届时的亮度虽然会稍低一点，但在日出前的天空中出现的时间比现在还要长一个小时，这也是今年最后能看见金星的期间，可以持续到今年年底左右。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

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发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★

日本业余天文学家西村荣男于2023年8月12日发现一颗新彗星，在经小行星中心（Minor Planet Center，MPC）确认后命名为C/2023 P1 (Nishimura)，这也是他所发现的第3颗彗星。C/2023 P1将于9月13日最接近地球，距离约0.85个天文单位。

C/2023 P1 (Nishimura)西村彗星轨迹预测图（红线）。红线上白点为9月13日彗星位置。

9月初C/2023 P1亮度已达双筒望远镜可观察的程度，并且逐渐变亮中，9月4、5日时彗星亮度约5.5等，在曙光出现前的4时30分前后，以双筒望远镜甚至肉眼即可在东北东方低空找到它的踪迹，这也是观赏这颗彗星的最佳时机，此时明亮的金星在其右侧约15度左右，正可做为寻找的指标。之后彗星的亮度虽继续升高，但因为离太阳太近而难以观赏。在9月17日通过近日点时，亮度达到最高约2.3等，之后将远离太阳并逐渐变暗。

C/2023 P1 (Nishimura)西村彗星9月4至7日每日4:30位置示意图（彗星经放大处理）。

最近C/2023 P1的观测已明显出现一条微弱且细长的离子尾，从彗发延伸出1.5至2度，相当于满月视直径的3到4倍。C/2023 P1目前正穿梭在黄道带上，8月底至9月初从双子座移至到巨蟹座，在9月中旬将穿越狮子座，然后在9月下半月移动到室女座。

根据最新计算显示C/2023 P1可能是一颗轨道周期约434年的周期性彗星，但根据统计，第一次接近太阳的彗星最有可能分裂，若能幸存下来，而后将随着每一次的通过近日点，彗星的核心变得更加坚固。预测彗星未来的亮度极具挑战性，彗星的亮度受其表面物质的喷发状况影响，因此有相当大的不确定性，实际亮度如何还有待后续观察。（编辑/台北天文馆赵瑞青）