有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

2023年5月1日，欧洲太空总署（ESA）的欧几里得（Euclid）太空望远镜从意大利乘船抵达美国佛罗里达州，完成太空之旅的阶段工作。预计今年7月初在卡纳维尔角由SpaceX制造的猎鹰9号火箭搭载升空。

图说：欧几里得（Euclid）太空望远镜将由SpaceX公司制造的火箭发射升空。

太空望远镜是以希腊数学家欧几里得的名字来命名，他生活在公元前300年左右，创立了几何学。由于物质和能量的密度与宇宙的几何形状有关，因此以他的名字来命名。

它配备一个直径为1.2公尺的望远镜和2个科学仪器，包含一个可见光波长相机和一个近红外相机及光谱仪。发射后，它将围绕一个被称为日地拉格朗日点L2的区域运行，平均距离地球约150万公里，预计任务寿命为六年。由于L2是太阳和地球引力平衡的地方，使得欧几里得可与地球保持同步，为观察宇宙提供一个稳定的有利位置，并加入也在L2上的韦伯太空望远镜的行列。

欧几里得主要任务为探索黑暗宇宙的演化，借由观测100亿光年范围内的数十亿个星系，横跨超过1/3的天空，绘制出宇宙的3D地图（以时间为第三维度）。虽然暗能量（dark energy）加速了宇宙的膨胀，暗物质（dark matter）控制着宇宙结构的增长，但科学家仍然不确定暗能量和暗物质到底是什么。

与我们在地球上看到的正常物质不同，暗物质既不反射也不发射光。它将星系凝聚在一起，据信占宇宙总质量的80%。我们已经知道它一个世纪了，但它的真正性质仍然是一个谜。暗能量同样令人费解，天文学家已经证明，在过去的50亿年里，宇宙的膨胀速度比预期要快。许多人认为这种加速是由一种看不见的力量驱动的，这种力量被称为暗能量，这占了宇宙中70%的能量。

欧几里得将观察宇宙在过去100亿年里的演化，以揭示宇宙是如何膨胀，以及宇宙的结构是如何形成的，由此天文学家便可推断出暗能量、暗物质和引力的特性，从而揭示更多关于它们的精确性质。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：ESA、Phys.org

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一个新的研究发现：透过宇宙射线和雷射显示在意大利那不勒斯（Naples）的地下深处，埋藏着最初定居的希腊人遗迹。研究人员早就知道古希腊墓葬隐藏在城市下方，但无法进入墓室。现在，尖端技术使研究人员无需任何挖掘即可窥视地底下。

那不勒斯最初被称为库麦（Cumae），后来在西元前650年左右更名为尼亚波利斯（Neapolis ，意即“New City”），拥有寺庙、广场和众多的地下墓室。在Rione Sanità人口稠密且风景如画的现代区，多个时代的墓室众所周知，从希腊时期（西元前6世纪到西元前3世纪），有称为hypogea的富人墓室，以及罗马帝国时期（西元2至4世纪），有早期的基督教地下墓穴。

但是地面的现代建筑使得很难进入地表下方10公尺深的古代下水道、蓄水池和墓室等遗迹，因此意大利和日本研究人员使用缈子摄影术（muography）的技术来识别希腊时期未知的地下墓室。他们的研究发表在2023年4月3日的《Scientific Reports》期刊上。

缈子（muon）是一种类似于电子的轻子，但质量比电子大。1936年，科学家发现缈子是由宇宙射线与地球大气层交互作用的产物，这些微小的粒子很容易穿透牆壁和岩石。

在这项研究中，使用核乳胶技术（nuclear emulsion technology）记录缈子的轨迹，其中使用极其敏感的摄影胶片来捕捉带电粒子的路径。通过使用粒子探测器测量缈子的通量，研究人员可以观察火山、地下洞穴甚至埃及金字塔。

希腊墓葬距离地表约10公尺，研究人员在地下18公尺的地窖安装粒子探测器，该地窖在19世纪用于火腿熟成。研究人员记录了28天的缈子通量，捕获了大约1000万个缈子。为了识别未知结构，研究人员需要一个已知的地下3D模型。他们将已知的雷射扫描3D模型与测量的缈子通量进行比较。在3D模型中不可见，而缈子通量图像中的异常之处可以自信地假设为隐藏的或未知的墓室，墓室的面积约为2×3.5公尺，其矩形形状表明它是人造的而非天然的。

考虑到墓室的深度，研究人员认为它是西元前6至3世纪希腊墓地的一部分。这可能是一个富人的坟墓，类似于19世纪末发现的Toga wearers和 Pomegranates地下墓室。 然而，研究人员无法知道墓室内有什麽，缈子摄影术无法分辨尺寸小于10公分的物体，只能知道墓室的大致形状，但看不到骨头等小细节。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Live Science

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天文学家使用韦伯远镜拍摄北落师门周围温暖的尘埃，发现这些尘埃结构比太阳系的小行星和柯伊伯带要复杂得多，3个嵌套带从恒星延伸至230亿公里，这是地球到太阳距离的150倍，最外层尘埃盘的规模约是柯伊伯带的两倍，而前所未见的内层盘，则由韦伯首次揭示。

北落师门位于南鱼座，是秋季南天中最明亮的一颗星，距离太阳约25光年。尘埃盘是较大天体碰撞产生的碎片，类似小行星和彗星，常被称为「残屑盘」。研究人员表示北落师门有类似于我们行星系统的成分，若能拍摄到足够深的照片，透过观察这些环，将有助于勾勒出一个行星系统的样子。之前哈勃、赫歇尔太空望远镜及阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）都曾拍摄过最外层盘的清晰影像，但却从未发现其内部有任何结构。韦伯首次用红外光看到了这些内部区域灰尘产生的热辉光。

图说：由韦伯中红外成像-光谱仪（MIRI）所拍摄围绕着北落师门的残屑盘影像，显示了3个嵌套带，从恒星延伸到230亿公里。右侧突显出来的巨大尘埃云为红外波段影像，分别为23微米和25.5微米。图片来源：NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona)。影像处理：A. Pagan (STScI)。

哈勃、ALMA和韦伯望远镜正合作对一些恒星周围的残屑盘进行全面的观测。研究团队表示借助哈勃和ALMA可以对类似柯伊伯带的物体进行成像，我们已经了解大量关于外盘如何形成和演化的讯息，但仍需要韦伯对小行星带成像，以了解这些圆盘内部的温暖区域。这些尘埃盘很可能是由看不见的行星产生的引力凋刻而成的，如同太阳系内部，木星包围着小行星带，柯伊伯带的内缘由海王星塑造，而外缘则可能由小行星带之外尚未发现的天体所包围。透过韦伯拍摄到更多的系统，将使我们可以更加了解其行星的配置。

北落师门的尘埃环于1983年由红外线天文卫星（IRAS）观测时发现。研究人员认为这颗恒星周围可能有一个非常有趣的行星系统，并且从未想过有第二个中间带和更宽的小行星带如此复杂的结构。这种结构非常令人兴奋，因为当天文学家看到圆盘中的缝隙和环时，会认为可能有一颗嵌入的行星在塑造环！

韦伯还拍摄称之为「大尘埃云」的影像，这可能是两个原行星体在外环发生碰撞的证据，这与2008年哈勃首次在外环内发现的疑似行星不同，随后哈勃在2014年发现该物体已消失。而合理的解释是这个新发现的特征与之前的特征一样，是由两个冰冷的天体相互碰撞而产生非常细小的尘埃颗粒组成不断膨胀的尘埃云。

围绕恒星原行星盘的想法可追溯到1700年代后期，当时天文学家伊曼努尔‧康德（Immanuel Kant）和皮耶-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）提出星云假说，太阳和行星由旋转的气体云形成，这些气体云由于重力而坍塌变平，随着行星的形成和系统中原始气体的扩散，残屑盘随后形成。像小行星这样的小天体正在发生灾难性的碰撞，并将其表面粉碎成巨大的尘埃云和其他碎片。对其尘埃的观察为系外行星系统的结构提供了独特的线索，可以延伸至地球大小的行星甚至小行星，因这些行星太小而无法单独被看到。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：NASA

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又有新的海洋在太阳系遥远的卫星上被发现了！在重新分析航海家二号（Voyager 2）在1986年初对天王星及其卫星的探测资料后，最新的研究结果显示天王星最大的四个卫星（Ariel、Umbriel、Titania、Oberon）都可能在表层的冰壳与核心的岩石间存在一层数十公里深的海洋，这些距离太阳太过遥远、以往不认为可能出现海洋的小卫星，竟然也有海洋存在的机会，令天文学家们非常感兴趣。

图说：天王星最大的五颗卫星与其地层剖面想像图，最右侧的天卫五（Miranda）可能是其中唯一一个没有海洋存在的卫星。图片来源：NASA

根据NASA最新公布的统计，天王星总共有27个大小不等的卫星，其中最大的四个卫星直径都超过一千公里，最小的是天卫一（Ariel）直径1,160公里，而最大的天卫三（Titania）直径则有1,580公里。科学家们长期以来一直认为，由于天王星的潮汐力可能无法提供足够的热量，因此只有天卫三有足够的大小而能保留由核心放射性物质衰变所带来的内部热量，使得厚实冰层底部有机会出现液态海洋层。发表在地球物理研究期刊行星篇（Journal of Geophysical Research: Planets）的最新研究指出，在经过对这些卫星地内部演化、物理结构以及可能被未来太空船测量到的地球化学和地球物理学特徵建立模型后，研究人员认为在天卫一（Ariel）和天卫二（Umbriel）可能留有30公里以下的残馀海洋层存在于冰层之下，而在天卫三（Titania）和天卫四（Oberon）最多有50公里厚的海洋。大小排名第五的天卫五（Miranda）则可能无法维持液态海洋的存在。

图说：韦伯太空望远镜拍摄的天王星与环，还有它的卫星。图片来源：NASA

无论未来要多久以后才能确定这些海洋的组成，它肯定和地球上熟悉的海洋大不相同。预估它们会是非常低温、高盐度的水体，这表示它们有机会被太空船以磁场的方式探测得到。但若是这些海洋主要由氨所构成的话，考量到如此的低温状态，可能会因为导电率太低而无法被太空船测量到。由于天王星和它的五个大卫星已经被列为未来十年NASA优先规划探索的目标，行星科学家们正专注于研究这颗冰巨星，以增进我们对神祕的天王星系统有更进一步了解。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：NASA
原始论文：JGR Planets

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一个来自法国蔚蓝海岸天文台的天文研究小组与巴黎天文台的科学家们合作，找到了更多的证据，证明月球上有一个类似于地球的核心。

2011年，美国航太总署的行星科学家利用阿波罗任务的月震资料来预测月球中心可能存在的东西，他们认为，月球可能有一个半径约240公里的固态内核。而在这项新的研究中，法国的团队使用了各种不同的资料来进行类似的估算及模拟，进而得出了与NASA相符合的结果。

研究团队利用多个不同的太空任务所得到的月球资料，并借此创建月球内部的可能轮廓，包含潮汐力的变形、地月距离、月球密度等。然后，他们建立了多个模拟场景，试着观察哪个与真实世界的数据最为接近，最符合真实世界数据的模拟结果伴随着物质翻转的证据，并随着时间的推移，密度较大的物质被拉向核心，较轻的物质则向外移动，这一发现有助于解释月球的火山熔岩所发现的元素。

另一个主要发现，是月球的内核密度与地球的相当接近，可能是由铁所组成的。在模型中显示，月球内核的半径约为258公里，密度约为7.82克/立方公分，外核是一个流体层，厚度约为104公里，包裹着内核，更多论文的内容请查阅《自然》期刊。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Phys.org

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天文学家使用甚大望远镜（VLT）发现3个非常遥远的气体云，当时宇宙的年龄仅为其当前年龄的10~15%，并且其化学成分与天文学家对第一代恒星爆炸的预期相符。这是我们有史以来第一次在非常遥远的气体云中，识别出第一代恒星爆炸的化学痕迹，这些发现将使我们更加了解大爆炸后第一代恒星的性质。

图说：艺术家对遥远气体云的想像图，其中包含不同的化学元素，用各种原子的示意图来说明。图片来源：ESO/L. Calçada, M. Kornmesser

宇宙中形成的第一批恒星，也称为第三星族星，与我们今天看到的恒星非常不同。当它们在135亿年前出现时，只包含了自然界中最简单的化学元素氢和氦，这些恒星的质量约是太阳的数十倍或数百倍，因核融合而产生的重元素，将随着超新星爆炸扩散到太空之中。后代的恒星就是从这些气体中诞生，并在它们死亡时释放出更重的元素。

根据这些早期恒星的质量和它们爆炸的能量，第一代超新星会释放出不同的化学元素，如存在于恒星外层的碳、氧和镁，但其中一些爆炸的能量不足以释出更重的元素，如只存在于恒星核心的铁。为了寻找这些低能超新星的恒星迹象，将目标对准了贫铁但富含其他元素的遥远气体云。天文学家在遥远的三片气体云中找到了这些特征，它们可以追溯到大爆炸后的头10到20亿年左右，其铁很少但碳和其他元素却很多，这与古代恒星非常吻合。研究人员表示此发现开辟了间接研究第一代恒星性质的新途径，充分补充了我们对银河系中恒星的研究。相关研究成果发表于《The Astrophysical Journal》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：当类星体的光穿过气体云时，其中的化学元素会吸收不同的颜色或波长，从而在类星体的光谱中留下暗线。每种元素都会留下一组不同的谱线。透过研究光谱，天文学家可以计算出中间气体云的化学成分。图片来源：ESO/L. Calçada

资料来源：SCI NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家首次发现，当一颗垂死的恒星吞没并摧毁一颗行星时，就会发出闪光。恒星演化理论模型指出，当恒星进入死亡阶段时，体积会膨胀到原来的几百倍，并吞噬它所经过的一切，然后喷出它的外层物质，之后坍缩成炽热的恒星残骸。

图说：一颗行星围绕母恒星运行（左图），随着时间推移，恒星不断膨胀，影响行星的轨道，直到相互作用产生可探测的光度变化。（图片来源：International Gemini Observatory/NOIRLab/ NSF/AURA/P. Marenfeld）

这与描述太阳生命结束时的演化模型是一致的。麻省理工学院的天体物理学家Kishalay De说：「我们正在目睹地球的未来，如果其他文明在太阳吞噬地球的时候，从一万光年外观察地球，便会看到由于太阳喷射出一些物质导致突然变亮的闪焰，然后在它周围形成尘埃，接着它又恢复原状。」在太阳系，这个过程预计将在数十亿年后发生，太阳预计会膨胀到火星的轨道，并在途中吞没水星、金星和地球。

之前的观测捕捉到这些行星被吞噬之前和之后的阶段，但这是首次看到正在吞噬的行为。这颗名为ZTF SLRN-2020的类太阳恒星距离约一万两千光年，被认为吞没了一颗质量约为木星10倍的气态巨行星。这颗恒星的亮度迅速增加了100倍，然后迅速消失，发出明亮且持续很长时间的红外光。

首先，De由史维基瞬态设施（Zwicky Transient Facility，ZTF）发现这颗恒星在10天内亮度增加100多倍，接着又再次变暗。当这颗恒星吞噬了这颗行星时，它不断膨胀的外壳继续冷却，并在恒星周围形成了尘埃云，这给出了帕洛马山天文台（Palomar Observatory）观测到的长期红外光特征。

研究人员将这类事件命名为低光度红新星（subluminous red novae），并相信ZTF SLRN-2020可帮助了解行星吞没对后期恒星的亮度、化学成分和旋转速度的影响。他们估计低光度红新星每年会出现0.1到几次，既然知道它们的模样，未来可能会发现更多。该研究已发表在《自然》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

海王星外天体创神星（50000 Quaoar）于2023年2月在其周围发现了一个环，因其位置超出洛希极限外，因此引发了环系统和卫星如何形成的理论的质疑。而在4月研究中，研究团队发现了第二个环，新环宽约10公里。

图说：艺术家对创神星及其两个环的想像图。图片来源：Alexandre Crispim, C. L. Pereira et al. 2023

创神星于2002年6月6日发现，直径约1,100公里，大约是冥王星的一半，位于柯伊伯带，轨道距离太阳45.1~45.6个天文单位，周期为284.5年。研究人员发现它的表面有水冰，并有低温火山作用的迹象。它有一颗名为Weywot的卫星——创卫一，于2007年发现，直径约为80公里。

创神星发现的第一个环轨道半径约为4057公里，此次发现的第二个环轨道半径约为2520公里，皆位于其洛希极限外，这与描述卫星和环如何形成的理论相矛盾。以往我们认为位于洛希极限内的物质会被潮汐力拉开而形成环，而位于洛希极限外的物质会凝聚成为卫星。但创神星2个环的情况却并非如此，导致科学家重新思考环的形成理论。

图说：研究人员对创神星形状（中心）结果的表示以及两个环 Q1R（外环）和新发现Q2R（内环）的检测，并假设Q2R的轨道与Q1R同心且共平面，绿色椭圆代表预期的洛希极限。图片来源：C. L. Pereira, B. Sicardy, B. E.Morgado, et al. 2023

由于环太小太暗无法在望远镜中看见，两者皆是借由掩星现象间接发现，最近一次是在2022年8月9日发生掩星，天文学家做好准备，再次将设备对准创神星，希望对其能有更多地了解，而结果不仅揭示了更多的细节，包括环中一个只有几公里宽的致密、狭窄的核心，观察结果还发现了第二个环的存在。接下来计划在未来的掩星中能获得更多的资讯，让我们更加了解此类环是如何形成的。相关研究成果发表于《Astronomy & Astrophysics》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★

宝瓶座η（Eta）流星雨活跃期间从4月15日持续至5月27日，是每年例行出现的中型流星雨，根据国际流星组织预测，今年在5月6日深夜达到极大期，ZHR上看50。

▲互动式流星雨页面，可透过滑鼠、滚轮的点击或拖拽改变视角，流星雨资料来源：Peter Jenniskens，视觉效果开发：Ian Webster，取自https://www.meteorshowers.org/

虽然宝瓶座η流星雨辐射点会在凌晨2时左右升起，但当天由于月相接近满月，这个天然的「大灯泡」几乎整个晚上都在空中，因此本次的观赏条件较差。该流星雨的特征是常产生具有明显尾迹的流星，甚至能产生停留在夜空较久的馀痕或响声，仍旧值得一看。

宝瓶座η流星雨是来自著名的哈雷彗星（1P/Halley）之残余尘埃，辐射点位于宝瓶座右手持水瓶处，其特色是是流星速度快而明亮，可达每秒66公里。平均亮度为2等，和北极星的亮度差不多。（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： ★★

2023年5月5日至6日发生半影月食，本次半影月食为第141沙罗序列中第24次，台湾地区全程可见。此次半影食始于5月5日23时14分、食甚为5月6日1时22分、半影食终在3时31分。最大半影食分为0.964，全程历时4小时18分钟，月球通过地球半影南方。亚洲、澳洲全程可见，非洲及欧洲可见月出带食，日本北部、新西兰北部可见月没带食。发生月食时，月球位于天秤座。

2023年5月5日至6日半影月食示意图，月球经放大处理。以上示意图由Stellarium软体产生。

半影月食是指月球仅从地球的半影区通过，但由于半影区还是有部分阳光照射，因此月球看起来与满月无异，仅月面亮度降低使月球变得稍暗一些，也不会出现如月食「红月亮」的现象。

相较于日食，观看月食简单得多，半影月食没有光害影响的问题，只要月亮没有被云挡住或大楼建物遮蔽之处，都可以透过肉眼观赏此次的天象，但由于肉眼不易分辨其差异，建议使用摄影方法连续记录，方能观察其变化情形。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

2023年5月5日半影月食NASA示意图。