有趣天文奇观

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

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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

发布单位：台北市立天文科学教育馆

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

发布单位：台北市立天文科学教育馆

我们知道月球上有水冰，但不太清楚它从何来。一项新研究表示，间接来自地球和太阳的电子流有助于月球表面水冰的形成。这些电子在月球进出地球磁尾时撞击月球，而地球磁尾是地球在太空中快速移动时所留下。磁尾内部是由高电荷电子和离子组成的电浆（plasma），这些电子和离子来自地球大气层和太阳风辐射。

图说：地球磁层的构造。(NASA/Goddard/Aaron Kaase)

科学家先前研究过磁尾和更大的磁层在月球水形成中可能扮演的角色。当地球的磁场阻挡来自太阳吹出的太阳风时，就会产生磁层，并在其尾流中产生各种影响。夏威夷大学马诺阿分校的行星科学家Shuai Li说：「这为研究月球表面水的形成过程提供了一个天然的实验室。」

早期的研究指出，月球上的水可能来自于太阳风中的氢离子。研究人员认为，还有其他力量在起作用——特别是电子。其中一个可能的方式是高能量的电子与月球土壤反应，释放出被困住的氢，然后形成水。

我们需要在月球表面进行进一步的观察和实验才能确定答案，以确认月球上的水最初起源于哪里。月球上的水源让科学家着迷的原因有很多，例如可了解更多月球的过去，以及如何在月球表面长期生活。该研究已发表在《自然·天文学》期刊上。（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 丨 观赏方式： ★★★★

国际太空站（International Space Station）即将于11月14日傍晚飞掠台湾地区上空，预计亮度可达约-3.8等，非常适合观赏！

2023年11月10日至11月16日国际太空站飞掠预报。来源：Heavens-Above。

从11月14日傍晚约18时03分起，国际太空站将从西南方地平线出现，经过人马座、天鹰座之后，在约18时06分达最大仰角84°！接下来经过蝎虎座、仙后座之后，在约18时08分于东北方，因进入地球阴影中而消失。此次飞掠比较特别的地方，是国际太空站将会以84°最大仰角，通过天顶略偏西北方一点的位置，且最亮可达约-3.8等。因此在全程约5分钟的时间都能够轻松地观赏，非常值得期待！（编辑/台北天文馆蔡承颖）

2023年11月14日傍晚国际太空站飞掠台湾地区上空的轨迹图。来源：Heavens-Above。

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

C/2023 H2 (Lemmon)是一颗长周期彗星，曾被泛星计划分别在3月26日及4月18日拍摄到，但都被标记为点状天体而非彗星，直至2023年4月28日被亚历桑那大学座落于莱檬山的斯图尔德天文台所发现并标记为可能彗星，发现时的视星等仅有21等。

彗星的亮度变化预测，图片来自吉田诚一彗星网。

它于十月左右时抵达近日点，而在通过近日点后，虽然它将于11月11日距离地球最近，但离地球最近的当下台湾地区不可见，因此对台湾地区而言最佳的观赏日为11月10日晚上，预期总亮度可达6~7等（来自COBS），自11月起，你可以在西北方低空透过望远镜看见它，随着日期的推进，彗星的仰角每天也在逐渐增高，在亮度最高的11月10日及11日将有机会透过一般的双筒望远镜看见它，未来的预测路径请见下图。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

图说：彗星预测行经路径，其中黄色线段表示彗星将经过的路径，标记的第一个数字为日期，括号内的数值则代表预测亮度（来自Stellarium），每一个标记点都以20:00为准。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

当人类开始探索遥远的太空，并逐渐迈向其它的星球，一个新的问题也随之浮现：在地球大气层之外的微重力和辐射环境中，我们能否继续进行品种的繁衍？

实际上，哺乳动物胎儿是否能够在微重力中发育是科学家们已经讨论了一段时间的问题。2009年，由山梨大学的分子生物学家若山照彦（Wakayama Teruhiko）所带领的研究团队发现模拟微重力对胚胎发育有不利影响——卵子可以在微重力中受精，但受精卵的植入成功率较低，但受精过程还有很多不同的部分，所以团队的最新努力集中在胚胎的早期发展，而不是受精或植入。

一项同样由若山照彦带领的新实验首次在国际太空站的微重力环境中成功培育哺乳动物胚胎，这表示哺乳动物的胚胎至少在一开始能够在太空存活。研究人员受精老鼠胚胎，发展到双细胞阶段，然后将它们冷冻，运送到国际太空站，由太空人在专为此目的而设计的特殊机器中解冻和培养。在四天的时间里，太空人培养了这些胚胎，实验结束时将它们保存在多聚甲醛中并送回地球，由后续的研究团队进行分析。尽管太空中的存活率较低，但那些存活下来的胚胎发育正常，显示重力对囊胚形成和初期的细胞分裂没有显著影响。

然而，这还不是太空中受孕的最终答案，本研究尚未考虑到太空中较高的游离辐射值，并且只到了囊胚阶段为止，还无法确定在子宫内的发育是否会有不同结果。其他实验也显示在关键的胚胎发育阶段，太空中的环境可能会影响前庭器官的发展。再比如2005年的一项研究发现，正常的胎儿肌肉骨骼发育需要地球上的重力负载。该文发表在细胞出版社旗下的《iScience》科学期刊中。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Science Alert