有趣天文奇观

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发布单位：台北市立天文科学教育馆

近期天文学家发现第二个多行星同时围绕双星系统的恒星运行，而非像我们太阳系的行星只围绕一颗恒星。这颗新发现的行星围绕TOI-1338运行，TOI-1338是一个双星系统，距离我们约1,317光年，位于绘架座。这个系统也被称为BEBOP-1，由两颗相互绕轨道运行的恒星组成，恒星之一TOI-1338A质量比太阳大了约10%，另一颗恒星TOI-1338B则更冷、更暗，质量只有太阳的三分之一，彼此互绕周期为14.6天。

艺术家对多行星环绕双星系统的想像图。An artist’s rendition of a multiplanetary circumbinary system. Image credit: NASA’s Ames Research Center / JPL-Caltech / T. Pyle.
图说：艺术家对多行星环绕双星系统的想像图。图片来源：NASA’s Ames Research Center / JPL-Caltech / T. Pyle.

2020年，使用凌日系外行星巡天卫星（TESS）的数据，在TOI-1338系统中发现了行星TOI-1338b，其体积为地球6.9倍，轨道周期为95天。研究人员表示凌日法可以测量TOI-1338b的大小，但无法测量其质量，而质量是行星最基本的参数。BEBOP（Binaries Escorted By Orbiting Planets）团队当时已使用另一种检测方法监控该系统，称都卜勒法，也称为径向速度法。在HARPS和ESPRESSO光谱仪获得的径向速度数据中发现新行星TOI-1338c，并测得了它的质量。这颗行星被昵称为BEBOP-1c，质量为地球质量的65倍，轨道周期为215天。目前在TOI-1338环绕双星系统中只发现两颗行星，但未来可能会发现更多行星。

截至目前为止，已发现的12个环绕联星系统中，只有这2个拥有多个环绕双星的行星（第1个是Kepler-47）。行星诞生于围绕一颗年轻恒星的物质盘中，质量逐渐聚集成行星，环绕双星的行星虽然罕见，但对于了解行星形成时发生的事情非常重要。在环绕双星的几何结构中，圆盘围绕着两颗恒星，当两颗恒星相互绕行时，它们就像一个巨大的桨，扰乱靠近它们的圆盘，并阻止行星的形成，除非是在安静且远离双星的区域。与像太阳这样的单星相比，在双星系统中更容易确定行星形成的位置和条件。相关研究成果发表于《Nature Astronomy》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI NEWS

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全球暖化，极地冰原和高山冰川融化被认为是海平面上升的主要原因。根据发表在《Geophysical Research Letters》上的一项新研究，由于灌溉导致地下水枯竭、海平面上升。1993年至2010年期间的气候模型估计地下水总耗竭量为2.15兆吨，相当于全球海平面上升6.24毫米。然而，一直缺乏支持这一估计的直接观察证据。在这项新研究中，地球自转轴移向64.16°E， 在地下水到海水再分配模型中估计地球自转轴漂移约78.48公分，4.36公分/年，为第二大因素。

根据气候模型，科学家此前估计，从1993年到2010年，人类抽取了2.15兆吨地下水，相当于让海平面上升超过6毫米的水量。但很难验证这一估计。

一种方法是利用地球自转轴的移动，称为极移。水在地球的分布会影响质量的分布，就像旋转的陀螺上增减质量一样，随着水的移转，地球的自转方式也略有不同。

水的分布能改变地球自转于2016年被发现，但直到现在，地下水对这些自转变化的具体贡献仍未得到探索。在这项新研究中，研究人员模拟了观察到的地球极移和水的分布变化。首先，只考虑冰原和冰川，然后加入不同分布状况的地下水进行模拟。一旦研究人员纳入了2.15兆吨的地下水再分配，该模型才与观察到的极移相匹配。

地下水的位置关系到它能改变极移的程度；中纬度重新分配地下水对极移有更大的影响。在1993年到2010年期间，北美西部和印度西北部的水资源重新分配最多，两者均位于中纬度地区。

这项研究的下一步可能是回顾过去。观察地球自转极的变化有助于了解大陆尺度的水储量变化。早在19世纪末就有极移数据。因此，我们可以利用这些数据来了解过去100年内大陆储水量的变化。气候变暖是否导致水文状况发生变化？极移可能是答案。（编译/台北天文馆施欣岚）

研究人员将观测到的极移（红色箭头，OBS）与没有（蓝色虚线箭头）和有（蓝色实线箭头）地下水再分配的模拟结果进行比较。图片来源：Geophysical Research Letters（2023年）。Here, the researchers compare the observed polar motion (red arrow, “OBS”) to the modeling results without (dashed blue arrow) and with (solid blue arrow) groundwater mass redistribution. The model with groundwater mass redistribution is a much better match for the observed polar motion, telling the researchers the magnitude and direction of groundwater's influence on the Earth's spin. Credit: Geophysical Research Letters (2023). DOI: 10.1029/2023GL103509
图说：研究人员将观测到的极移（红色箭头，OBS）与没有（蓝色虚线箭头）和有（蓝色实线箭头）地下水再分配的模拟结果进行比较。图片来源：Geophysical Research Letters（2023年）。

资料来源：Phys.org

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之前只有10颗已知的恒星被超新星强大的爆炸推力让它们可以逃脱银河系。2023年6月，一项利用欧洲太空总署盖亚探测器数据的研究，揭示了另外六颗逃逸恒星，其中两颗打破有史以来逃逸恒星的最快径向速度记录：1,694公里/秒和2,285公里/秒。

艺术家的概念图，显示了一颗逃离我们银河系的超高速恒星。图片来源：NASA、ESA和G. Bacon (STScI)。Artist concept showing a hypervelocity star escaping our galaxy. Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
图说：艺术家的概念图，显示了一颗逃离我们银河系的超高速恒星。图片来源：NASA、ESA和G. Bacon (STScI)。

推动这些恒星的超新星被称为Ia型。Ia型超新星可作为标准烛光来测量遥远星系距离的量天尺，因为它们总是以相同的亮度爆炸。发生在双星系统中，其中一颗白矮星慢慢地吞食另一颗伴星，在它们相互环绕时剥离伴星的物质。当这颗白矮星吸积够多的物质时，最终将达到所谓的钱德拉塞卡质量（Chandrasekhar Mass），是以印度裔美国理论物理学家Subrahmanyan Chandrasekhar命名。在这个临界质量下，成长中的恒星无法再抵抗自身的重力，并向内部坍缩，导致大爆炸。

艺术家的概念图，显示物质从一颗恒星上剥离并被吸积到邻近的恒星上。图片来源：STSci。Artist’s concept of material being stripped from one star and accreting onto its neighbor. Credit: STSci
图说：艺术家的概念图，显示物质从一颗恒星上剥离并被吸积到邻近的恒星上。图片来源：STSci。

关于Ia型超新星还有一些悬而未决的问题。理论上，达到钱德拉塞卡质量的白矮星双星应该比现在更少。这使得天文学家考虑另一种双重爆炸的方式来产生类似的超新星。在这种情况下，一颗白矮星从伴星的外壳中窃取氦，氦首先爆炸，产生冲击波，随后引发第二次爆炸，这次是白矮星的碳核爆炸。只要有足够大的碳核，白矮星就可以在不接近钱德拉塞卡极限的情况下变成超新星。

在双重爆炸的情况下，伴星的残骸被射入太空，其速度与它绕其现已死亡的白矮星运行的速度相似。这个过程让逃逸的恆星以极快的速度飞越并最终离开银河系。

单次爆炸的超新星也能产生逃逸恒星。然而，达到极端速度的是爆炸恒星的残骸，而不是伴星。这样的事件被称为Iax型超新星，此种情况下，爆炸没有完全摧毁恒星，只留下高速的白矮星核心残骸，但不如双重爆炸造成的那么快。

研究人员能够利用速度和光谱特征的差异来确定逃逸恆星的不同起源，并对它们进行相应的分类。随着观测到的逃逸超新星数量的增加，将有助于限制每种类型超新星发生的频率。本研究已发表在arXiv论文预印本网站。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Phys.org

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发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分（4吋）以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★

继2023年6月3日至4日间发生「火星入鬼宿」的天象后，紧接着金星也将在6月13日至14日近距离通过鬼宿星团的近旁，在这两天的入夜后，在西方天空朝着明亮的金星以双筒望远镜或长焦距的相机镜头拍摄，会发现在金星的南方紧贴着数十颗的细小恒星成团，它就是著名的鬼宿星团！适逢金星在6月4日到达东大距的位置，此时亮度明亮、仰角高、西沉时间晚，是最适合观察金星的时间。运用金星的指引，平时不易在光害中找到的鬼宿星团也能轻易被看见，非常推荐大家来欣赏！

金星合鬼宿模拟图，此图呈现2023年6月14日当晚20时西方天空之火星、金星与鬼宿星团的相对位置。近期金星亮度达-4.4等，在夜空中非常明显，也更容易藉由金星的指引来找到鬼宿星团。
金星合鬼宿模拟图，此图呈现2023年6月14日当晚20时西方天空之火星、金星与鬼宿星团的相对位置。近期金星亮度达-4.4等，在夜空中非常明显，也更容易藉由金星的指引来找到鬼宿星团。以上示意图由Stellarium软体产生。

金星合鬼宿星团发生在2023年6月14日上午8时26分，此时两者相距仅0.8°，可惜要等到傍晚才能观察到两者极为接近的奇景。若连续在13日傍晚和14日傍晚对金星和鬼宿星团观察，可以发现金星在鬼宿星团的西北方往东北方移动，两日之间移动了约1度的距离，是亲眼体会行星运行的最好时机，请把握机会好好欣赏！（编辑/台北天文馆谢翔宇）

发生在2015年6月13日的金星合鬼宿星团照片，由Roberto Ferrero拍摄，来源：sky & telescope
图说：发生在2015年6月13日的金星合鬼宿星团照片，由Roberto Ferrero拍摄，来源：sky & telescope

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天文学家使用XMM-Newton卫星和哈勃太空望远镜对邻近的一个中年脉冲星PSR B1055-52进行了X射线和近红外观测，提供了有关这颗脉冲星性质的重要资讯。尽管到PSR B1055-52的距离尚无法精准测定，但以前的研究表明，它距离地球不超过2300光年，距离相对较近。PSR B1055-52的自旋周期为197毫秒，自旋衰减时间（spin-down age）约为53.5万年，自旋衰减功率（spin-down power）为每秒30×1033尔格，表面磁场强度为1.1兆高斯（TG）。

PSR B1055-52的X光影像，由XMM-Newton望远镜在2000年拍摄。来源：ESA
图说：PSR B1055-52的X光影像，由XMM-Newton望远镜在2000年拍摄。来源：ESA

脉冲星是高度磁化的旋转中子星，发射出一束电磁辐射。它们通常以短暂而规律的无线电爆发形式被检测到，然而，其中一些脉冲星也可以以光学、X射线和伽马射线望远镜观测到。英国牛津大学的Bettina Posselt领导的一组天文学家使用2000年和2019年由XMM-Newton卫星和哈勃太空望远镜观测了PSR B1055-52，研究团队全面地调查X光、紫外光、光学、红外光等光谱中的功率分量，并发现其具有相似的斜率并且平滑连接，这表明有一个共同的加速和发射机制。此外，PSR B1005-52显现出中年脉冲星的特性，这可能表明它有一个緻密的中子星表面，其光谱可能更接近于黑体光谱。

PSR B1055–52由哈勃太空望远镜在2019年拍摄的影像。The pulsar PSR B1055−52 and its environment as detected in the HST F110W observation.
图说：PSR B1055–52由哈勃太空望远镜在2019年拍摄的影像。来源：arXiv

新的观测还使研究人员能够准确测量PSR B1005-52的视运动，这对于估计该脉冲星的动力学年龄可能是重要的。该论文认为由已知的视运动来限制它的动力学年龄，提供一个比传统上使用中子星冷却曲线估计来得更可靠的另一种独立年龄估计方法。全篇论文请参考arXiv网站。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：Phys.org
原始论文：arXiv

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研究人员在距离地球120亿光年远的星系中发现了复杂的有机分子，这是目前已知存在这些分子最遥远的星系。由于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的能力，一项新研究为早期宇宙星系中发生复杂的化学相互作用提供了关键的见解。

使用韦伯太空望远镜的天文学家在120亿光年之外的星系中发现了复杂有机分子的证据。从地球上的视角来看，这个星系与另一个只有30亿光年之遥的星系几乎完全对齐在一起。在这张韦伯望太空远镜拍摄的图像中，前景星系显示为蓝色，而背景星系为红色，有机分子被突出为橙色。Astronomers using the Webb telescope discovered evidence of complex organic molecules in a galaxy more than 12 billion light-years away. The galaxy lines up almost perfectly with a second galaxy only 3 billion light-years away from our perspective on Earth. In this false-color Webb image, the foreground galaxy is shown in blue, while the background galaxy is red. The organic molecules are highlighted in orange. Graphic courtesy J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA
图说：使用韦伯太空望远镜的天文学家在120亿光年之外的星系中发现了复杂有机分子的证据。从地球上的视角来看，这个星系与另一个只有30亿光年之遥的星系几乎完全对齐在一起。在这张韦伯望太空远镜拍摄的图像中，前景星系显示为蓝色，而背景星系为红色，有机分子被突出为橙色。（Graphic courtesy J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA）

美国伊利诺大学厄巴纳-香槟分校天文学Joaquin Vieira教授带领的国际团队，将银河系中一些质量更大的尘埃颗粒和新观察到的碳氢化合物分子所产生的红外线讯号区分开来，研究结果发表在《自然》期刊上。

Vieira提到，尘埃颗粒吸收并重新发射宇宙中大约一半的恒星辐射，使得来自遥远天体的红外光非常微弱，或者使得地面望远镜无法探测到。藉由引力透镜效应，使得这项研究可以执行。Vieira说：从地球角度来看，当两个星系几乎完全对齐时，这种放大就会发生，来自背景星系的光被前景星系扭曲和放大成环状，称为爱因斯坦环。

韦伯观察到的星系显示出由引力透镜现象引起的爱因斯坦环。The galaxy observed by Webb shows an Einstein ring caused by a phenomenon known as gravitational lensing. Graphic courtesy S. Doyle / J. Spilker
图说：韦伯观察到的星系显示出由引力透镜现象引起的爱因斯坦环。（Graphic courtesy S. Doyle / J. Spilker）

研究小组将JWST的焦点集中在SPT0418-47上，这是一个使用美国国家科学基金会南极望远镜发现的天体，之前被确定为一个被尘埃掩盖的星系，透过引力透镜放大了大约30到35倍，距离地球120亿光年，对应于宇宙年龄不到15亿年，约为目前年龄的10%。

来自JWST的光谱数据显示，SPT0418-47中被遮蔽的星际气体富含重元素，意谓已经历过好几代恒星的诞生和死亡。研究人员检测到的这种特殊化合物是一种叫做多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAH）的分子。在地球上，这些分子可以在内燃机引擎或森林火灾产生的废气中找到。这些有机分子由碳链组成，被认为是最早生命形式的基本组成部分。

研究人员说，在如此遥远的距离检测这些复杂的有机分子，让我们能够观察星系的原子和分子组成，为星系的形成、它们的生命周期以及如何演化提供非常重要的见解。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：University of Illinois at Urbana-Champaign

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韦伯太空望远镜捕捉到了NGC 5068惊人的影像，NGC 5068又称为ESO 576-29、LEDA 46400或UGCA 345，其直径超过45,000光年，距离我们约2,200万光年，位于室女座，是一个正面朝向我们的棒旋星系，由威廉·赫歇尔所发现。

NGC 5068由韦伯MIRI和NIRCam所拍摄的合成图。This image of NGC 5068 is a composite from two of Webb’s instruments, MIRI and NIRCam. Image credit: NASA / ESA / CSA / Webb / J. Lee / PHANGS-JWST Team.
图说：NGC 5068由韦伯MIRI和NIRCam所拍摄的合成图。图片来源：NASA / ESA / CSA / Webb / J. Lee / PHANGS-JWST Team

韦伯的天文学家表示在NGC 5068中心明亮的恒星形成区域之影像，是建立天文宝库活动的一部分，是附近星系中恒星形成的观测资料库。这些观测结果对我们特别有价值的原因有二，其一是因为恒星的形成是天文学中许多领域的基础，从恒星之间稀薄等离子体的物理学到整个星系的演化。透过观察附近星系中恒星的形成，天文学家希望使用韦伯第一批可用数据来启动重大科学进展。其二是韦伯的观测建立在使用其他望远镜如哈勃太空望远镜和地面天文台的研究之上。天文学家使用韦伯的中红外成像-光谱仪（MIRI）和近红外相机（NIRCam）来观察NGC 5068及其附近18个恒星形成星系的影像，将这些图像与1万个来自哈勃望远镜的星团影像、2万个甚大望远镜（VLT）恒星形成发射星云的光谱图，以及12,000个来自阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）暗且致密的分子云观测结果识别。这些观测跨越了电磁波谱，为天文学家提供了前所未有的机会来拼凑恒星形成的细节。

韦伯的优势能够看透包裹着新生恒星的气体和尘埃而进行观察，因此适合探索支配恒星形成的过程。恒星和行星系统诞生于旋转的气体和尘埃云中，但这些气体和尘埃对哈勃或是VLT等可见光天文台来说却是不透明无法穿透的。而韦伯的这两台仪器在红外波长下的敏锐视野，使让我们能够直接看到NGC 5068中巨大的尘埃云，并捕捉到其恒星形成的过程。（编译/台北天文馆赵瑞青）

这张NGC 5068由韦伯太空望远镜MIRI拍摄，其尘埃结构和包含新形成星团的发光气体气泡特别明显。In this image of NGC 5068, from Webb’s MIRI instrument, the dusty structure of the spiral galaxy and glowing bubbles of gas containing newly-formed star clusters are particularly prominent. Three asteroid trails intrude into this image, represented as tiny blue-green-red dots. Image credit: NASA / ESA / CSA / Webb / J. Lee / PHANGS-JWST Team.
图说：这张NGC 5068由韦伯太空望远镜MIRI拍摄，其尘埃结构和包含新形成星团的发光气体气泡特别明显。图片来源：NASA / ESA / CSA / Webb / J. Lee / PHANGS-JWST Team

这张NGC 5068由韦伯太空望远镜NIRCam拍摄，此星系被大量的恒星群所包围，其中最密集的是沿着其明亮的中央棒状，以及被内部年轻恒星照亮的红色气体云。This view of NGC 5068, from Webb’s NIRCam instrument, is studded by the galaxy’s massive population of stars, most dense along its bright central bar, along with burning red clouds of gas illuminated by young stars within. Image credit: NASA / ESA / CSA / Webb / J. Lee / PHANGS-JWST Team.
图说：这张NGC 5068由韦伯太空望远镜NIRCam拍摄，此星系被大量的恒星群所包围，其中最密集的是沿着其明亮的中央棒状，以及被内部年轻恒星照亮的红色气体云。图片来源：NASA / ESA / CSA / Webb / J. Lee / PHANGS-JWST Team

资料来源：SCI NEWS