有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家发现在太阳大气层中一种类似「心跳」的无线电爆发模式，而这个电波的跳动模式对于理解太阳表面耀斑是如何释放巨大的能量有关。太阳无线电爆发通常与太阳耀斑相关，而且经常出现重复模式的信号。一个跨国研究团队在分析2017年7月13日的一次太阳耀斑事件的微波观测资料后，成功揭示了这个信号模式的来源。这些观测资料是由纽泽西理工学院的扩展欧文斯谷太阳阵列（Expanded Owens Valley Solar Array, EOVSA）捕获的，这个无线电波望远镜阵列位于美国加州的欧文斯谷无线电天文台（Owens Valley Radio Observatory, OVRO）。

图说：NASA的SDO望远镜拍摄的211Å的太阳影像，显示太阳活跃区域与较暗的冕洞。来源：SDO

这个被称为准周期脉动（quasi-periodic pulsations, QPPs）的重复性无线电波讯号的成因，在天文学界一直尚未有定论。 根据EOVSA对太阳耀斑的观测，他们发现了周期为10到20秒的无线电脉动，就像是心跳一样。这种被称为准周期脉动的电波讯号和太阳表面耀斑区域的强烈磁场活动有关，在磁力线接近、断裂和重新连结的过程中，大量的能量因而产生。由于EOVSA独特的微波成像能力，为研究团队提供了高时间和空间解析度的资料，研究人员得以在原先测得的无线电波脉动中发现了不用于准周期脉动的次级脉动，很可能源自于耀斑物质的重新连结，这个讯号可以有助于判别耀斑细部活动的先后顺序。

图说：研究团队提出的准周期脉动形成机制。灰色的宽曲线代表爆发的丝状物，金色和紫色的覆盖场代表上覆磁场。较浅和较深的灰色椭圆分别代表磁场的正极性和负极性。从较浅到较深，圆形的蓝色和红色代表在耀斑环流和重新连接的CS区域分别位于强和弱微波源。来源：NATURE

研究团队的分析显示，在太阳表面的电浆态物质会形成岛状或泡状结构，会往耀斑的区域移动，并产生周期性的重新连结，而这种连结释放出大量的能量，在微波和X射线波段产生周期性的脉动现象。相关研究成果发表在《自然·通讯》期刊。（编译/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：Science Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

我们可以提出的最有趣问题之一是：生命是如何形成的？为了回答这个问题，科学家们回顾了生命的基本化学组成成分，包括水、碳基有机分子、硅酸盐等等。韦伯太空望远镜让我们得以一窥新生恒星周围的气体、冰粒和尘埃，并发现有机分子存在于其中。

韦伯的数据将改变我们对新形成恒星化学的理解，这是因为韦伯探测到原恒星MIRI 15398-3359周围有机分子的存在，该原恒星位于距离我们约500光年的Lupus 1分子云（也被称为B228）中。韦伯发现吸收特征，表明存在水、甲醇、氨和甲烷冰。此外还有乙醇和乙醛，以及一氧化碳和水蒸气。这些都是复杂的有机分子，可以结合形成生命的基石。

图说：韦伯太空望远镜 (JWST) 获得的原恒星（左上角的橙色区域；与本研究中的原恒星不同）假色图像。JWST使用红外仪器研究原恒星如何形成冰（蓝色）的化学成分。图片来源：NASA、ESA、CSA

使用其他分子追踪恒星活动

由于这是一颗新生的原恒星，它显示出双极喷流，韦伯也发现了铁、氖、硅和氢气等物质的发射谱线。MIRI 15398-3359像许多其他原恒星一样，仍在吸收其它的物质。

这不是天文学家第一次观测到生命化学物质的原始材料，其他气体和尘埃似乎也显示出这些复杂的化学物质，但是，韦伯的精美数据显示了更多的细节。

形成有机分子

日本研究机构RIKEN的研究团队分析这颗新形成原恒星的韦伯数据，他们得出结论：这些复杂的有机分子在气体和尘埃中的冰粒表面形成，当原恒星加热这些分子时，它们就会离开冰粒，盘旋进入气体和尘埃 。

RIKEN的恒星与行星形成实验室的Yao-Lun Yang表示：我们希望获得这种形成途径的明确证据，而韦伯太空望远镜提供了这样的最佳机会。

为了了解这颗原恒星正在发生的事情，Yang和研究团队使用了韦伯中红外仪器 （MIRI）在2022年的观测数据。这并不是望远镜第一次观察MIRI 15398-3359，之前的观测已经在气相中发现了其中一些化学物质。MIRI更深入地观测气体与尘埃，以识别处于冰相的这些物种。

初见婴儿星

恒星诞生的过程长期以来一直被这些化学物质所在的尘埃所掩盖，MIRI可以更深入地观测尘埃，它提供了恒星形成过程中更早期的化学演化情形，据Yang表示：这些喷出物可能只有170年的历史，它确实让天文学家很好地了解新生恒星活跃的时间如此之早。对气态和冰形式的复杂有机化学物质的观察也让科学家们更了解恒星诞生地中发生的化学演化。

随着恒星演化的进展，以及可能在MIRI 15398-3359周围的原恒星盘中形成行星，韦伯应该能够继续观测它。追踪这些行星上生命的形成将需要科学家追踪那些复杂的有机分子从气体到行星表面的持续演化，这是理解从恒星形成到生命诞生的漫长道路上的一个非常有重要的突破。Yang表示：我们将开始了解有机化学是如何出现，还有揭示对于类似太阳系的行星系统之持久影响。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★★

当月球在背景星空中移动时，有时会遮掩住位于远方的星体，这种现象称为月掩星。2023年3月24日日落后，往西方天空可见金星在初三眉月上方，两者相距仅1°，此时仰角高度约30°。若天候许可，肉眼将可见初三眉月的地球照，与亮度达-4.0等的金星相伴，观赏条件极佳。

2023年3月24日傍晚19:52前后，将可见到「月掩金星」奇景。以上示意图由Stellarium软体产生。

3月24日傍晚19时52分前后台湾地区将可见到「月掩金星」奇景（各地发生时间约有数分钟差异），金星将从月球暗缘掩入，明亮的金星在短短十余秒内瞬间消失于眉月边缘，如日食般神奇令人惊叹！此时仰角仅约10°，需选择西方视野开阔处，若使用望远镜观测效果更佳。20时47分月落，20时49分金星自月球亮缘复出但不可见。月掩金星发生时，除了可以直接使用肉眼观赏之外，亦推荐使用望远镜观察月面暗缘的地球照现象。若使用高倍率望远镜，将有机会看到盈凸月状的金星被月面掩入之过程。当天金星视直径13.5”，是今年令人期待的天象之一！

2023年3月24日傍晚，金星与月球相对位置示意图。以上示意图由Stellarium软体产生。

「月掩金星」发生频率并不低，但因大多出现在白天而无法观赏，或在黎明前而鲜为人见；以过去一百年来说，台湾地区出现月掩金星多达28次，但发生在白天的就有22次，其他6次，包括1974年上一次肉眼可见的月掩金星，都是在黎明前，但像这次发生于日落后，大众皆可目睹的机会，得回溯到百多年前的1895年，而下次则要等到40年后的2063年5月31日！（编辑/台北天文馆赵瑞青）

2023年3月24日傍晚，月掩金星。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

水占地球表面的71%，但没有人知道如此大量的水是如何或何时到达地球的，然而发表在《自然》期刊上的新研究让科学家离回答这个问题又近了一步。在马里兰大学地质学助理教授Megan Newcombe的带领下，分析了自45亿年前太阳系形成以来一直在太空中漂浮的熔化陨石。他们发现这些陨石的含水量极低，也是有史以来测量过的最干燥的地外物质之一。

图说：图中白色虚线显示了内太阳系和外太阳系的边界，小行星带大致位于火星和木星之间。图片上缘的放大图示显示了附着在岩石碎片上的水分子，意味这种天体可能将水带到地球。Credit: Jack Cook/Woods Hole Oceanographic Institution. Click image to download hi-res version.

这些结果使研究人员排除了它们作为地球水的主要来源，可能对在其他行星上寻找水和生命具有重要意义，还有助于了解使地球成为宜居星球的不可能条件。

研究小组分析了七个熔化的陨石或称为无球粒陨石（achondrite meteorites），这些陨石在数十亿年前从至少五个星子（planetesimals，星子指的是碰撞形成太阳系中行星的物体）中分裂出来后撞向地球。在所谓熔化的过程中，这些星子在早期太阳系历史中被放射性元素的衰变加热，导致它们分离成具有地壳、地函和地核的层圈构造。

因为这些陨石是最近才落到地球上的，这个实验是首次测量它们的挥发性物质。研究人员使用电子微探针测量它们的镁、铁、钙和硅的含量，以及用二次离子质谱仪测量它们的含水量。样本表面或测量仪器内部的任何水都可以很容易被检测到，从而污染结果，为了减少污染，首先在低温真空烘箱中烘烤样本，以去除表面的水分，在使用二次离子质谱仪之前，必须将样本再次干燥。

在分析了无球粒陨石样本后，研究人员发现水的含量不到其质量的百万分之二。相比之下，最潮湿的碳质球粒陨石（carbonaceous chondrites）含有约20%的水，比本研究的陨石样本多10万倍。

这意味着星子的加热和熔化都会导致几乎全部水分流失，不管这些星子起源于太阳系的哪里，以及它们一开始有多少水。本研究发现，并非所有太阳系外天体都富含水。这使他们得出结论，水很可能是通过未熔化的陨石或球粒陨石传到地球的。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：University of Maryland

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★

在3月21日的15时41分，谷神星运行到冲的位置，此时距离地球1.6天文单位，视亮度6.9等，位于后发座。使用天文望远镜配合星图检索，可以在后发座众多恒星与星系中找到谷神星的身影。若再搭配天文摄影方法，连续数日拍摄，更有机会记录到谷神星的移动轨迹，推荐给有天文望远镜的朋友们！

谷神星位置变化图，自2023年3月15日至4月15日止。若以M99星系为中心，使用300mm镜头配合全片幅相机拍摄，可以记录一整个月谷神星的轨迹，以及室女座星系团中著名的马卡莱恩长链。以上示意图由Stellarium软体产生。

谷神星位于火星与木星间的主小行星带，平均日距约为2.77天文单位，以4.6年的周期绕日公转。谷神星发现于1801年1月1日，由意大利天文学家皮亚齐（Giuseppe Piazzi）所发现。谷神星曾经是最大的小行星，在2006年后改隶属于矮行星，也是主小行星带中唯一的矮行星，占整个主小行星带约三分之一的质量，赤道半径达470公里，大约是月球四分之一。

谷神星（左下）与月球、地球的实际大小比较。来源：Wikimedia Commons

谷神星同是也是天文学家了解最深入的矮行星，美国NASA的曙光号（Dawn）探测器自2015年3月进入谷神星轨道，成为了首架环绕矮行星的太空船。曙光号拍摄了大量的谷神星表面高解析力影像，其中位在撞击坑中央的明显亮点，是谷神星最令人惊奇的表面特征。经由曙光号的观测，目前天文学家认为这是富含盐类的矿物质，更与谷神星内部含有大量水份的地层有关。

谷神星欧卡托撞击坑（Occator）的亮斑，由曙光号拍摄。来源：JPL

在2018年10月曙光号耗尽燃料并停止工作，但在曙光号长达三年的任务中蒐集了大量的谷神星的资料，还有待天文学家持续分析。JPL表示，曙光号将在谷神星轨道上停留至少20至50年以上，也就是说当我们未来几十年里观察谷神星时，谷神星都还有一颗微小的、来自地球的伙伴正在陪着它呢。（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 丨 观赏方式： ★★

2023年3月21日05:24春分时刻，太阳沿黄道通过赤道升交点，此时阳光直射赤道，日出于正东、日没于正西，当日昼夜大致等长。

春分后的日出日没位置将逐渐偏北，昼渐长而夜渐短直到夏至为止，因此春分象征着进入了北半球春季和南半球秋季。春分前后的日落后2~3小时，在无光害的环境下可在西方天空看到白色三角形光亮锥，此即黄道光。

黄道光是太阳系内微尘粒子散射太阳光的结果，因尘埃是以太阳为中心、成透镜状分布在黄道面上，故从地球上看来便成了三角锥状，底部最宽时约有40度，高度最高可接近70度，最亮的区域几乎与银河一样亮。今年的春分附近正好接近朔，在远离城市灯光的黑暗乡村地带， 因此不会受到天然光害的干扰，相信在天气良好的情况下可以看到最完美的黄道光现象。

以下影片为台湾中央大学鹿林天文台观测助理萧翔耀先生于2012年秋分前后拍摄的星空运动，在影片后段可见愈来愈亮、三角锥状亮区，你可以看到亮度比银河系稍弱的金字塔形状的光芒，从东方的地平线上升起，那就是黄道光。（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

3C 297距离我们约92亿光年，位于室女座，它拥有一个类星体、活跃星系核，还有一个超大质量黑洞在星系中心吸入气体并发出强大的物质喷流，以上环境显示3C 297具有星系团的主要特征，这些巨大的结构通常包含数百甚至数千个星系，但这个星系却是孤立的。即我们预计至少会看到十几个与银河系大小差不多的星系，但只看到了一个，钱卓拉X射线天文台和双子星天文台一起得出的结果可能会突破天文学家对星系在早期宇宙中生长速度的限制。

研究团队在钱卓拉X射线数据中，看到了星系团的两个关键特征。首先，X射线数据显示，这个孤独的星系被大量的气体所包围，其温度高达数千万度，这在星系团中很常见。其次，超大质量黑洞的喷流在大约14万光年外产生了强烈的X射线源，这表示它已经进入了该星系周围的气体。之前在Karl G. Jansky甚大天线阵（VLA）数据中报道过，3C 297星系团的第三个特征是其中一个无线电喷流是弯曲的，这表示它与周围环境发生了交互作用。

图说：3C 297及其环境的X射线、无线电和光学合成影像。紫色：钱卓拉、红色：VLA、绿色：双子星、蓝色：哈勃可见光、橙色：哈勃红外数据。图片来源：NASA / CXC / University of Torino / Missaglia et al. / ESA / STScI & International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / NRAO / AUI / NSF

但来自双子星天文台的新数据显示，在光学影像中出现在3C 297附近的19个星系，只是在二维平面中接近3C 297，但实际上它们与3C 297的距离相差甚远，这个奇特的类星体星系确实是孤独的。原本应该在其中的所有星系到底发生了什么？研究团队认为可能来自于一个大星系的引力，加上星系之间的相互作用太强，导致它们与大星系合并。因此，研究人员认为3C 297不再是一个星系团，而是一个化石星系群（fossil group），这是巨型星系团合并的结果。

虽然之前已经发现许多其他的化石星系群，但3C 297是迄今发现最早的化石星系群，要解释宇宙如何在大爆炸后仅46亿年就能创造出这个系统深具挑战，这并没有打破我们对宇宙学的看法，但它推动了星系和星系团形成速度的极限，需要重新思考星系团的完全合并是如何展开的。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）

资料来源：SCI NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

来自COSMOS-Web计划的天文学家发布由韦伯太空望远镜上的近红外相机 （NIRCam）和中红外成像——光谱仪（MIRI）在2023年1月上旬所拍摄的影像。COSMOS-Web目的在绘制宇宙最早的结构图，并将对多达一百万个星系进行广泛而深入的调查。在255个小时的观测时间里，将使用NIRCam绘制0.6平方度的天空，大约相当于3个满月的大小，及使用MIRI绘製0.2平方度。COSMOS-Web计划有3个主要科学目标：

(i) 进一步了解大爆炸后约20万年至10亿年的再电离时代。
　　(ii) 识别和描述最初20亿年早期大质量星系的特征。
　　(iii) 研究暗物质如何随着星系的恒星成分演化。

图说：COSMOS-Web NIRCam观测第一个时期于2023年1月5日至6日拍摄的影像。图片来源：COSMOS-Web / Casey et al. / RIT / UT Austin / IAP / CANDIDE

COSMOS-Web是韦伯在其第一年所观测到最广泛的区域，与哈勃太空望远镜和史匹哲太空望远镜等其他天文台之前所拍摄的影像相比，在在显示令人难以置信的细节。COSMOS-Web的第一张快照包含了约25,000个星系，这数字比哈勃深领域（Hubble Ultra Deep Field，HUDF）中的星系还要多许多，但这仅仅是我们欲获得完整调查数据中的4%，当整个完成后，这片深场将大得惊人，并且美不胜收。韦伯将在4月和5月拍摄77个点，这大约占整个区域的一半，其余69个点计划于2023年12月和2024年1月进行。研究人员表示根据迄今所获得最好的影像，认为这些是致密物体，而韦伯的观测能够将这些物体分解成多个组成部分，在某些情况下甚至可以揭示这些河外源的复杂形态。相关研究成果将发表于《Astrophysical Journal》期刊上。（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

根据一篇新的研究论文显示，金星有明显的火山活动，科学家观察到熔岩流改变了金星的地貌，而且现在正在发生当中——只不过这里指的现在，严格来讲是距今超过30年前的1991年。

图说：由麦哲伦号金星探测器所建立的金星表面地形图。来源：JPL

金星和地球在大小与质量都非常相近，但最大的不同之处在于金星没有板块构造。在地球上，板块交界处通常是火山活动的主要地点，但是金星似乎缺乏这种机制。阿拉斯加大学费尔班克斯（Fairbanks）地球物理研究所的Robert Herrick所发表的最新研究中，一个在金星表面、面积近1平方英里的火山口，在1991年由麦哲伦号金星探测器（Magellan）所观测的八个月内形状发生变化并持续扩大。在地球上，这样的尺度变化通常与火山活动有关，来自火山的喷发或是喷口下方的岩浆运动，都会导致喷口壁垮塌和喷口扩大。该研究于2023年3月15日发表在最新一期的《科学》期刊上。

图说：本研究中发现的金星地表变化情形。右侧影像中可以发现在Maat火山口附近有新的熔岩流区域。来源：NASA

从1990年到1992年，麦哲伦号利用合成孔径雷达（SAR）对金星表面进行扫描，借由金星的自转，可以扫描到几乎整个金星的表面，而且最佳的影像解析力达到了100公尺等级。整个金星总共约有42%的全球表面积进行了两次或更多次的扫描，这使得科学家要进一步比较不同时间的地表变化成为可能。照片显示了一个火山通道在不到一年的时间内发生了形状的变化，并且尺寸显著增加。发生地质变化的是位于金星赤道附近的一个巨大高地地区，其中包括两座行星上最大的火山之一，Ozza火山和Maat火山。该地区长期以来一直被认为是火山活跃的，但直到现在才有直接的证据显示出这种活动。

图说：由麦哲伦号的雷达资料中建立的Maat火山地形图。来源：NASA

在检查麦哲伦号的雷达影像时，Herrick识别出一个与Maat火山相关的火山口，在1991年2月和10月之间显着地发生了变化。在2月的影像中清楚可辨的火山口，在8月的影像里大小增加了一倍，形状也有出现改变，甚至出现像是熔岩湖的特徵，明白显示火山正在活动。但由于两次拍摄的角度不同，解析力也很差，研究团队建立了数种不同结构的火山通道的电脑模型，以验证不同的地质事件场景。从这些模型中，他们得出结论，只有火山爆发才能引起变化。虽然这只是整个行星的一个数据点，但它确认了金星现今仍有地质活动发生。

图说：VERITAS计划想象图。来源：NASA

令人惊奇的是，这些30年前的旧资料还能有新的发现。其实在近十年，科学界才终于以全解析力且易于分析的方式得到麦哲伦号的雷达资料。原先认为难以寻找的熔岩流变化特徵，在本研究中终于被确认。天文学界现在更期待即将发射的VERITAS任务，它将会是NASA自1990年代后首艘重新探索金星的太空船，预期将能揭开这颗大小最接近地球、却走上和地球完全不同命运的行星的奥秘。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

参考资料：JPL
更多报导：Science Daily
原始论文：Science

发布单位：台北市立天文科学教育馆

Wolf-Rayet star（简称WR星）是大质量恒星演化成超新星前的罕见前奏。NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到了WR 124恒星前未有过的细节，这颗恒星位于人马座，距离地球1万5000光年。

图说：位于中间发出明亮光芒的恒星即为Wolf-Rayet 124（NIRCam和MIRI合成图像）。

一个由气体和尘埃组成的独特光环包围着这颗恒星，在韦伯探测到的红外光中发出光芒，宇宙尘埃正在这些恒星周围的星云中形成，天文学家试着在WR 124上寻找新的发现。

大质量恒星在它们的生命周期中快速发展，并不是所有的恒星在成为超新星之前都经历了短暂的Wolf-Rayet阶段，这使得韦伯的观测对天文学家来说很有价值。Wolf-Rayet star正处于外壳剥离的过程，形成了它们特有的由气体和尘埃组成的光环。这颗恒星WR 124的质量是太阳的30倍，到目前为止，已经抛出了10个太阳的物质。当喷射出的气体远离恒星并冷却时，宇宙尘埃形成并在韦伯探测到的红外光中发光。

基于多种原因，天文学家对能够在超新星爆炸中幸存下来的宇宙尘埃以及它们对宇宙整体尘埃量做出贡献的来源非常感兴趣。尘埃对宇宙的运行是不可或缺的，它们庇护着正在形成的恒星，聚集在一起协助形成行星，并作为分子形成和聚集的平台（包括地球上生命的组成）。尽管尘埃扮演着许多重要的角色，但宇宙中的尘埃数量仍然比天文学家目前的尘埃形成理论所能解释的要多。

韦伯为研究宇宙尘埃的细节开闢了新的可能性，宇宙尘埃在红外光波长中观察效果最好，帮助天文学家了解宇宙早期的历史。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：ESA