有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

一颗行星温度高达830°C、运行一周10,000年、环绕着两颗恒星、质量是木星的20倍、距离地球仅仅只有40光年、还有沙尘暴不断侵袭着行星的表面……即使科幻小说可能都不会采用这么古怪的设定，但这是NASA使用韦伯望远镜对系外行星VHS 1256 b的最新研究成果，发表于最新的The Astrophysical Journal Letters。

图说：艺术家绘制的VHS 1256 b与两颗母恒星的想像图，有着高温大气与沙尘暴的行星表面。来源：NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

天文学家运用韦伯望远镜2022年观测的资料分析VHS 1256 b这个系外行星系统，得到目前为至精确度最高的系外行星光谱资料。在光谱观测中显示，这颗系外行星有着水、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、钠和钾的吸收谱线，同时VHS 1256 b的光谱形状更受到了热系外行星常出现的不平衡化学（disequilibrium chemistry）效应和云的影响。最有趣的是，这个研究中直接侦测到了由硅酸盐类构成的砂云（silicate cloud）讯号，这也是在行星质量的天体上首次发现这类的讯号。

图说：韦伯望远镜所拍摄的红外线光谱显示丰富的元素组成。来源：NASA

研究结果显示，VHS 1256 b的质量20倍木星质量以下，而且距离中心约150个天文单位（AU）之远，相较之下，太阳系的木星距离太阳仅5.2AU。由于VHS 1256 b以相当长的距离（大约是冥王星与太阳的4倍远），这使得天文学家们得以直接测量该系外行星的光谱，而不受到中央恒星的干扰。光谱显示这颗行星拥有硅酸盐类——也就是砂砾最主要的成份——所构成的大气层，而且温度达到830°C。由光谱资讯还可以进一步发现这颗行星以22小时为周期自转，大气活动强烈，具有高温的沙尘暴活动特征。

与质量更大的褐矮星相比，这颗行星的引力较低，使得它的硅酸云得以保留在行星表面，并且被韦伯望远镜强大的近红外线光谱仪（NIRSpec）和中红外光谱仪（MIRI）所侦测到。同时，由于大气活动剧烈，天文学家推估这颗行星还相当年轻，形成至今可能只有1.5亿年。得益于韦伯在红外线光谱的强大解析力和集光力，天文学家得以首次在同一个行星上测得如此多样化的观测结果。这项研究结果几乎证实了大质量行星——或轻质量褐矮星，它们的亮度变化原因很可能就是来自于其表面片状沙尘云的阻挡。总之，韦伯又再一次地开拓了我们对宇宙的认知。本篇研究全文可以参考arXiv。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：Science Alert
论文出处：The Astrophysical Journal Letters

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

2023年4月12日6时10分，水星将抵达今年第一次东大距的位置，水星与太阳之间的日距角约为19.5度，视星等可达0.0等。

由于水星是内行星，平时都在太阳附近难以观察，但当水星来到「大距」的位置时（通常发生于太阳-水星-地球三者连线接近直角，水星位于这个角顶点位置时），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，当水星位于太阳以东时称为「东大距」，见于日落后的西方天空；位于太阳以西时为「西大距」，见于日出前的东方天空。

2023年4月12日18:30的水星模拟示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

4月12日，水星将会在日落后出现于西北西方，仰角约18度，亮度约0等，以肉眼即可发现它的踪迹，随着天色渐暗，水星也会更加清楚，同时它也即将西落，因此需挑选西北西方向空旷处才可见。

如果能在天气稳定的环境下用望远镜观察水星，可看到本次水星东大距时，其形状呈弦月般的外观，相位为0.38。此时的水星视直径只有7.8角秒，最好使用口径20公分以上的望远镜来观察其盘面的形状。（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★

最亮的行星金星与肉眼可见最美的星团昴宿星团，即将在天空中最为接近，4月11日19时16分发生金星合昴宿星团，此时金星与昴宿位于相同的赤经上，两天体相距约2.5°，金星亮度-4.0等，昴宿星团为1.2等，日落后便可见于西方天空。当日金星与昴宿星团西沉时间约为21时13分，因此最佳观赏时间为日落后到20时30分之间，只要面向西方天空，即可观赏到明亮的金星与美丽的昴宿星团相依于夜空之中。

2023/04/11 金星合昴宿星团。以上示意图由Stellarium软体产生。

金星每年都会经过昴宿星团附近，但因金星为内行星，总是出现太阳左右不超过47度的范围，所以当金星掠过昴宿星团时，可能会因为距离太阳近而不易观察。但约每8年金星与昴宿星团会有一次超近距离的相会，金星几乎位于昴宿星团的范围内，上次出现在2020年4月3日，下一次则发生于2028年4月4日。

昴宿星团又称七姊妹星团，梅西耶编号M45，是位于金牛座的疏散星团，由数百颗年轻恒星所组成，这些形成不到1亿年的恒星散发着明亮蓝色光芒，且散布大量气体与尘埃，用肉眼就可以看见6~8颗星。若使用望远镜或双筒观察，不仅可以见到亏凸状的金星，还可以见到更多昴宿星团的成员。（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： ★★

国际太空站（International Space Station，ISS）将于2023年4月3日至8日间数次飞掠台湾地区上空，其中4月5日和6日晚间的这2次飞掠亮度较亮、仰角较高，推荐有兴趣的朋友们一起观赏。观赏国际太空站并不需要特别的器材，挑选在视野开阔、光害轻微的地方，在预报的时刻朝向正确的方位、仰角，即使无观测经验者应该也能轻松看见。

2023年4月3日至8日之国际太空站飞掠预报。

自3月28日开始，国际太空站的远征69号（Expedition 69）任务正式开始，总共有7位太空人现在正在国际太空站上执行各项生物、医学、物理和地球科学等等的不同科学任务。他们的详细资料可以参考NASA网站。

远征69号任务徽章。

在4月5日傍晚的飞掠亮度达-3.4等，发生时间在晚间19时39分至42分左右。国际太空站看似一个小光点，自西北方地平面出现后逐渐往西方天空移动，在穿越冬季大三角后即消失在地影中。

2023年4月5日之国际太空站飞掠预报。

在4月6日傍晚的飞掠亮度达-3.7等，发生时间在晚间18时48分至56分左右。国际太空站同样自西北方地平面出现，但这次仰角较高达62°，飞行时间也长达8分钟，可以完整地看到国际太空站穿越狮子座的情景，是最适合观赏的一次事件。

2023年4月6日之国际太空站飞掠预报。

以上预报之时间与轨迹以台北天文馆为主，若有兴趣追国际太空站或其他人造卫星的朋友们，或想得知各所在地之精确预报者，可以透过Heavens-above网站寻找。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

一个国际科学家团队在星系外部观测到分子气体的「冷流」（cold stream），证实了星系内恒星形成的理论，并发表在《科学》期刊上。该团队使用了阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）的无线电波望远镜阵列来观测冷流，并进一步了解其性质。

图说：宇宙冷气体流和巨大的蚁丘星系相连接。由ALMA探测到的气体流中的碳原子放射以蓝色区块表示。这条气体流从右上角向下延伸，跨越了近50万光年。紫色范围表示蚁丘星系周围聚集了大量气体，而单个的小星系则用灰色表示。为了便于比较，右下角显示了与我们银河系大小相同比例的星系。资料来源：B. Emonts （NRAO/AUI/NSF）

多年来，太空科学家一直认为，冷气体流在太空中形成，有时会落入星系，在那里它们为恒星的形成提供了食物。由于这些气体流的寒冷特性，要证明理论是正确的一直很困难，因它们的分辨率非常低。此外，它们含盖的范围很广，很难放大观察。尽管存在这些障碍，这项研究还是发现了这样一个气体流，为4C 41.17的星系提供食物的证据。该星系也被称为蚁丘星系（Anthill Galaxy），因为是由许多小星系组成，这些星系最终会在引力作用下合并成一个大质量星系。这是一个非常遥远的星系，距离地球约120亿光年，它的光在大爆炸后大约15亿年出现。因此，对它的观察使我们能够瞥见宇宙历史中非常遥远的阶段。

为了找到这个气体流，他们必须把ALMA的无线电阵列尽可能靠近拉在一起，这样就可以在观测气体流全貌的同时，也观测到其中的恒星。他们测量出气体流的长度为50万光年。研究人员认为，此气体流主要由碳组成，尽管无法确认其所有成分，也无法确认其来源。他们所能看到的，正如理论所预测的那样，这股冷流正在落入星系内。

研究人员计划利用ALMA继续研究，或使用新墨西哥州的甚大阵列，希望在气体流中发现在理论上也提到的一氧化碳，并发现更多的特征。（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

天文学家利用美国NASA的凌日系外行星巡天卫星（TESS）探测到一颗新的系外行星。这颗系外行星被命名为TOI-4603 b，大小与木星相当，然而质量比木星大约13倍。本研究已发表在arXiv预印本。

图说：TESS发现了质量接近13颗木星的巨型系外行星，并在短短7天内绕其恒星运行。

TESS正在对太阳附近大约20万颗最亮的恒星进行探测，目的是寻找凌日系外行星。到目前为止，已经确定了6200多颗候选系外行星（TESS感兴趣的天体，简称TOI），其中3031颗已得到确认。

由印度物理研究实验室（PRL）的Akanksha Khandelwal领导的研究小组报告说，在一颗被称为TOI-4603或HD 245134的次巨星f型恒星（sub-giant F-type star）的光变曲线中发现了凌日信号，并且此信号的行星性质透过后续的仪器径向速度测量得到了证实。

TOI-4603 b的半径约为木星半径的1.04倍，质量估计约为木星质量的12.89倍，其密度为14.1g/cm3。这颗行星每7.24天绕着母恒星运行一周，距离它约0.09个天文单位，计算得出此行星的平衡温度（planetary equilibrium temperature）为1677 K。研究人员强调，TOI-4603 b的参数使其成为已知的质量和密度皆最大的巨型系外行星之一。天文学家认为，行星所能拥有的质量在理论上是有限的，该团队假设它属于特定类别的行星，其形成和演化仍然不为天文学家所知。

该研究还发现TOI-4603 b的轨道偏心率为0.325。这一发现，加上相对较小的轨道分离（orbital separation），表明这颗行星可能正在经历所谓的高离心率潮汐（high eccentricity tidal）迁移，意即由另一颗行星或恒星引起的重力散射 （Gravitational scattering）。

论文作者指出，主星TOI-4603是一颗相对明亮的恒星，也是一颗快速旋转的恒星。这颗恒星大约是太阳的2.72倍，质量大约是太阳的1.75倍。TOI-4603的年龄估计为近20亿年，其有效温度为6189 K。（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

AT2018cow是在2018年6月16日发现的一场超新星爆炸事件——或不是我们目前理解的超新星种类，这种被天文学家称为FBOT（Fast Blue Optical Transient，暂译蓝色快速光学瞬变事件）的新类型天象，比一般的超新星爆炸足足亮了10至100倍，天文学家目前对这种类型的天象成因所知甚少。发表于英国皇家天文学会月报（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）的研究显示，这场爆炸可能有着非常不寻常的外观：该天体可能是扁平、盘状，而非球状的！这样的研究结果带给了天文学家更多的疑惑，目前仍然没有更好的解释。

图说：艺术家想像的AT2018cow事件，可能从极为扁平的盘状构造产生。来源：Phil Drury/University of Sheffield

AT2018cos的宿主星系是CGCG 137-068，距离我们大约是2亿光年。即使如此，它仍然是距离我们最接近的FBOT事件之一，甚至天文学家一开始曾因为它异常高的亮度而认为它的距离更加接近。在此事件发生期间，天文学界动用了不同波长的各种观测方法，因此拥有非常丰富的观测资讯。其中，有关于偏振光的观测发现了非常高的极化现象，由于爆炸后的第一晚开始就以多波段的方式连续记录了数日，研究人员得以重建爆炸的三维立体结构。有趣的是，他们在爆炸后5.7日在红色波段发现了一个7%的偏振尖峰，而之后第12天在蓝色波段又有另一个偏振的「隆起」。这种高偏振度需要极端非球形的几何形状在时间长度仅1天之内的事件中产生，例如一个厚度和直径比为1比10的盘状物体。这和我们所熟悉的恒星圆球状外观相差甚远。

图说：AT2018cow在不同时间的影像。左侧影像来自2003年，中间是利物普望远镜（Liverpool Telescope）在事件最亮时的影像，右侧是事件后1个月内已看到亮度快速下降的影像，是FBOT事件的特征之一。来源：JPL

由于目前发现的FBOT事件甚少，天文学家无法确认这种几何外形是不是FBOT事件的特征，但这份研究指出了爆炸天体的外形极端扁平是整个谜团的关键部分，有赖后续侦测到更多的FBOT事件以及更先进的望远镜观测，来揭开这个宇宙中最强烈的天文爆炸事件的谜团。研究全文请见英国皇家天文学会月报。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

TRAPPIST-1是一颗超冷红矮星，位于宝瓶座，距离我们约40光年。这颗恒星仅比木星大一点，质量约为太阳的8%。2017年初，天文学家宣布这颗恒星拥有7颗岩石行星，这些行星的大小和质量都与太阳系内的岩石行星相似，但却更加靠近它们的恒星，轨道周期都非常短。

这些行星中有3颗位于该恒星的适居带，这表示它们可能拥有适合生命存在的条件。其中TRAPPIST-1b是最靠近母恒星的行星，其轨道约为地球到太阳距离的百分之一，接收的能量约是地球从太阳获得能量的4倍。根据韦伯中红外成像-光谱仪（MIRI）的数据分析，其白天的温度约为摄氏227度。虽然它并非位于适居带中，但对此行星的观测可以提供有关其兄弟行星，以及其他红矮星系统重要的讯息。

图说：将韦伯MIRI测量到TRAPPIST-1b白天温度与各种条件下温度的电脑模型进行比对。图片来源：NASA、ESA、CSA、J. Olmsted (STScI)

研究人员表示银河系中此类恒星的数量是太阳般恒星的10倍，它们拥有岩石行星的可能性是太阳般恒星的2倍。它们也非常活跃，年轻时非常明亮，发出的闪焰和X射线可以摧毁大气层。如果我们想了解红矮星周围的适居性，TRAPPIST-1系统是一个很棒的实验室，是我们观察岩石行星大气层的最佳目标。之前使用哈勃和史匹哲太空望远镜对TRAPPIST-1b观测时，没有发现大气层存在的证据，但无法排除存在浓密大气层的可能性，而减少不确定性方法是测量该行星的温度。此行星因潮汐锁定，因此一侧恒面向恒星，而另一侧则始终处于黑暗。大气层可以用来循环和重新分配热量，如果它拥有大气层，那么白天那一侧的温度将会比没有大气层时来的凉爽。

当行星从它的恒星后面经过时，这种只观察到来自恒星光的现象称为次食（secondary eclipse）。天文学家使用次食光度法（ secondary eclipse photometry），测量了TRAPPIST-1系统的亮度变化。虽然 TRAPPIST-1b的温度不足以发出可见光，但它确实会发出红外光。透过恒星和行星的总亮度减去恒星自身（在次食期间）的亮度，天文学家可以成功地计算出行星发出了多少红外光。由于恒星比行星亮1,000多倍，亮度变化小于0.1%，韦伯探测到次食本身就是一个重要的里程碑。团队分析了来自5个独立的次食观测数据，将结果与显示在不同情况下温度应该是多少的电脑模型进行比对，结果与由裸露岩石构成的黑体几乎完全一致，没有大气来循环热量，也没有看到任何光被二氧化碳吸收的迹象。

图说：显示行星TRAPPIST-1b移动到恒星后面时TRAPPIST-1系统的亮度变化。当行星在恒星旁，恒星和行星日侧发出的光都到达望远镜，系统显得更亮。但当行星位在恒星后面时，行星发出的光被阻挡，只有星光到达望远镜，导致亮度降低。图片来源：NASA、ESA、CSA、J. Olmsted (STScI)

TRAPPIST-1b的其他次食观测正在进行中，希望最终能捕捉到一个完整的轨道亮度变化相位曲线，这将使他们能够看到温度从白天到夜晚的变化，并确认该行星是否有大气层。这是我们第一次能够探测到来自岩石行星的辐射，这将是发现系外行星非常重要的一步。相关研究成果将发表于《Nature》期刊上。（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

英国杜伦大学的研究团队利用重力透镜效应发现了一个超大质量黑洞，在此前有几个已发现的大型黑洞，它们的质量估计值也几乎等同于黑洞质量上限，例如：TON 618、4C +74.13…等，但它们都不是使用该技术发现的黑洞。

重力透镜效应是根据广义相对论而预测出来的现象，当背景光源发出的光在经过重力场附近时，光线会像经过透镜那样产生弯曲现象，其程度取决于重力场的强弱，光线的弯曲有时会扭曲背景星系甚至使其亮度增加。

图说：背景星光受到前景重力场的影响，光线产生弯曲的现象。

该研究使用了哈勃太空望远镜的观测资料及杜伦大学的DiRAC COSMA8的超级电脑数据处理能力，研究人员透过数十万次的光线模拟，逐渐描绘出黑洞的样貌，最终符合哈勃太空望远镜的真实观测资料，估计其规模超过300亿倍太阳质量，非常接近目前理论上的黑洞质量上限。（500亿倍太阳质量）

研究人员认为这次的发现意义重大，因为它开启了另一种发现超大质量黑洞的途径，其研究发表于英国皇家天文学会月报。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：英国皇家天文学会

发布单位：台北市立天文科学教育馆

月球上有水，但水是如何到达那里？储存在何处？以及如何移动？仍然存在着疑问。在新的研究中，中国科学家在从中国嫦娥五号探测器任务中带回的月壤中发现了微小的玻璃珠，可能是水潜藏之处，推测月壤的总储水量最高可达2.7×1014公斤。

图说：研究分析的冲击玻璃珠电子图像。（He et al，Nature Geoscience，2023）

微小的玻璃珠通常是太空岩石碎片撞击到另一个物体表面时形成的，蒸发的矿物冷却后形成只有几十或几百微米大小的玻璃颗粒。在嫦娥五号月球样品中，测量到撞击玻璃珠中的水，发现水含量从边缘向中心逐渐递减。研究人员推测，这是太阳风中的氢离子注入撞击玻璃珠，并在其内部扩散、保存下来。

一般认为月球上很大一部分的水是在太阳风作用下所产生，意即来自这些太阳粒子流的氢离子和已储存在月壤中的氧离子结合所形成的水分子。研究人员表示，这些珠子所代表的含水层可能在月球水循环中发挥重要作用。当一些水流失到太空时，可以透过储存在非晶质的撞击玻璃珠（amorphous glass beads）来补充。每公克玻璃珠可容纳0.002公克的水，根据水合特征分析，科学家认为这些珠子可以在短短几年的时间内聚积水分。

图说：月球水循环运作示意图。（He et al.，Nature Geoscience，2023）

研究人员认为这些水不但可供执行月球任务的太空人饮用，利用电解方式还能产生氧气，和制造火箭燃料所需的氢气。中国科学院的地球物理学家、本研究共同作者Hu Sen说：「这些发现指出，月球和太阳系中其它无大气层的天体表面的撞击玻璃珠能够储存太阳风产生的水，并将其释放到太空中。」本研究已发表在自然·地球科学（Nature Geoscience）期刊上。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert