有趣天文奇观

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

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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

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极光的活跃程度和太阳活动有关，当太阳活动增加时，太阳黑子数将有明显地增加。根据美国太空总署NASA和海洋大气总署NOAA公布的2023年2月份太阳黑子数显示，原先的黑子数预测值仅只有66、实际观测值却超过了110！这显示近期太阳活跃程度超乎预期，地球高纬度的极光活动也因此明显增加。

图说：2023年3月11日台北天文馆拍摄的太阳表面，可以见到太阳黑子数量明显增加。

太阳黑子的活跃周期为11年，我们现在身处太阳活动的第25周期从2019年底开始，预期将在2025年中达到极大期。但自2021年中开始，太阳黑子的实际观测数量就已经超越了预测，而且观测值一直保持在预测值之上，2023年1月的太阳黑子数达到143，几乎与2014年极大期时黑子数146相当！现今的太阳可说是超乎预期的活跃。

图说：2023年初太阳黑子数即已超越预测，甚至与预测2025年的极大值相当。

该预测值来自于国际太空环境服务局（ISES）的太阳周期预测小组，这个小组以各种物理模型、演算法、统计推断、机器学习和其他技术做出预测，是太阳活动预报的权威机构。根据预测，目前进入的太阳活动第25周期将在2024年11月至2026年3月间来到极大期，峰值预测是2025年7月的115，但太阳黑子数早已在去年12月起达到此一水准。

图说：实测的F10.7太阳辐射量更是明显较上一周期高。

ISES还同步发表了太阳无线电指数观测与预报值，10.7公分（2800兆赫）的太阳辐射通量是太阳活动的极好指标，它与太阳黑子数、太阳辐照度记录都有密切相关性。了解太阳活动程度对于近地轨道卫星的寿命很重要，因为卫星上的阻力与太阳活动息息相关，特别是与10.7公分的辐射强度相关。较高的数值会缩短卫星寿命，而较低的太阳活动则会延长卫星寿命。此外，从无线电中断等等的所有类型太空天气风暴事件都会与通讯、电子设备和人类活动相关，因此随着太阳活跃程度的提高，人们开始更加注重太空天气的影响。

尽管当前太阳的活动明显高于官方预测，但太阳的活动仍处于相对正常的范围内，因此没有什么特别令人担忧的。不过，这对爱好天象的民众而言可能是好事情，预期极光的亮度和出现频率将大幅增加，若想前往北欧、美加等高纬度地区观赏极光的朋友们可得赶快开始规划行程了。（编辑：台北天文馆谢翔宇）

资料来源：Solar Cycle Progression

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★★★

又有明亮的新彗星被发现！这颗称为C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS)的彗星将于2024年9月28日通过近日点，接着在10月12日最接近地球，距离地球仅0.47个天文单位，预估星等更将达到-1.3等（后续修正为0.3等），若接下来没有更明亮的新彗星被发现的话，这颗彗星将成为2007年后最明亮的彗星之一！

图说：2007年初南半球可见的C/2006 P1 (McNaught)彗星亮度达负6等，在城市灯光中仍清晰可见，是近50年来最明亮的彗星。来源：APOD

在2023年2月22日ATLAS南非天文台通报发现了新的彗星，经过比对发现和2023年1月9日由中国科学院紫金山天文台所通报但后来失踪的目标是同一颗天体，因此这颗彗星的命名就以两个发现者并列，正式名称为C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS)。现在这颗彗星亮度仅约18等，非常昏暗，预期要等到2024年的9月亮度才会上升到肉眼可见的程度。

图说：C/2023 A3 (Tsuchinshan-ATLAS)在今年2月被发现时的轨道位置，远在木星轨道之外。来源：http://astro.vanbuitenen.nl/comet/2023A3

这颗彗星预计将于2024年9月27日以0.39个天文单位的距离通过近日点，并在10月12日最接近地球，以每秒80公里以上的速度通过近地点。目前预期它的最大亮度可能高达0等，但彗星的亮度受其表面物质的喷发状况影响，有相当大的不确定性，实际亮度如何还有待后续观察。

图说：2020年7月接近地球的C/2020 F3 NEOWISE彗星是近年北半球最精彩的彗星之一，亮度达0等，预期C/2023 A3的亮度将类似、甚至更加明亮！

根据NASA的小天体资料库资料显示，C/2023 A3彗星的轨道周期推估为8万年，但这不代表此彗星每8万年就会到访地球附近一次。长周期的彗星轨道非常容易受到各种天体的重力影响，例如木星、土星等等大质量行星都有机会改变这些彗星的轨道。天文学家相信，这些长周期的彗星是来自于太阳系最外围的欧特云（Oort Cloud），其中很可能保存着早期太阳系的组成元素和形成资讯，对于我们了解太阳系的起源有很大的帮助。而对观星爱好者来说，这些长周期彗星若体积较大、尚未像短周期彗星一般受过多次太阳的加热作用，可能保有比较多的挥发气体，使得这些彗星的亮度精彩可期！究竟C/2023 A3是否真如预期般精彩呢？明年9月、10月相信就会有答案了！（编辑/台北天文馆谢翔宇）

参考资料：
NASA JPL Small-Body Database
astro.vanbuitenen.nl

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★★★

2023年3月天象特别精彩，除了春分的黄道光、谷神星冲等，肉眼可见「月掩金星」更是数十年来难得一见的奇景，不可错过。

3月21日是「春分」，这天地球的昼夜几乎等长。每年春分前后一个月左右是观赏「黄道光」的好时机，暮光后在西方天空呈三角形的白色光锥就是黄道光，不过由于它是太阳系内尘埃粒子散射阳光所形成的微弱光芒，所以必须到无光害的地方才比较容易看见。

除了黄道光外，太阳系中最早被发现、编号1号的小行星「谷神星」也将于3月21日「冲」，在此前后几天的亮度达到最高，约7等，是寻找它的最佳时机。不过虽在双筒望远镜可见范围内，但因其附近类似亮度的恒星众多而难以辨识，以简易相机拍摄再比对星图，更容易觅得其身影。

3月24日傍晚19:52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），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！其实「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！

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。

随着时序来到春天，台北天文馆的宇宙剧场将在周末晚间19时和19时30分举办两场次免费的春季星空导览，除了带大家认识春天的星座外，也将介绍3月间奇特而美丽的天象，欢迎莅馆欣赏，各项资讯请参阅天文馆网站。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

由达特茅斯学院天文学教授领导的团队，在一个与银河系大小相当的星系周围，首次发现了3个超微弱矮星系（ultra-faint dwarf galaxies），它们被认为是本星系群之外所发现最微弱的星系之一。新发现的星系距地球约1,140万光年，估计约有120亿年的历史，其中几乎所有的恒星都是在早期宇宙中形成的。这些星系是由位于智利的麦哲伦望远镜观测确定，之后透过哈勃太空望远镜更深入的观测加以确认。

图说：图中是3个星系之一Scl-MM-dw5，它的恒星聚集在中心位置。图片来源：NASA, HST-GO-15938, PI: Mutlu-Pakdil

这些星系是首次在一个质量与银河系相当的螺旋星系周围发现的超微弱矮星系，该星系围绕着一个名为玉夫座星系（NGC 253）运行，然而，它们的特征与本星系群内的超微弱矮星系一致，这将有助于科学家建立更准确的超微弱矮星系模型。研究人员表示大多已知的超微弱矮星系都在本星系群内，但不同的环境将会对它们的形成和演化有所影响。想要进一步地了解本星系群以外的微弱星系，并更强有力地限制超暗矮星系的统计，需要在本地环境之外发现更多的超微弱矮星系，并对其进行详细研究，才能了解本星系群内的超微弱矮星系是典型的还是不寻常的。

超微弱矮星系是已知亮度最低、化学演化最少的星系，然而，它们也最受暗物质所支配。暗物质被认为是构成宇宙大部分的神秘物质形式，因此天文学家认为超微弱矮星系是早期宇宙的原始化石，可以为研究宇宙的组成及其第一个星系的形成提供最佳机会。矮星系是大型星系的基石，而超微弱矮星系是研究最小尺度星系形成和了解最小的暗物质团块如何充满恒星并变成星系的最佳场所。确定银河系附近已知存在的最微弱星系，将得以帮助研究人员创建宇宙最早星系形成的通用模型。

相关研究成果将发表于《The Astrophysical Journal》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SciTech Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

凯伯水晶（Kyber Crystal）是电影《星球大战（Star Wars）》中光剑的关键材料，在《星球大战》的世界观中，凯伯水晶会与原力相互感应发出蓝、绿色等不同颜色的光芒。天文摄影师Bray Falls将他新发现的蓝绿色星云Fal1就命名为凯伯水晶星云。这是天文摄影师又再一次的在氧谱线（[O III], 5007Å）发现从未见过的大面积星云，前一个最著名的例子是在M31近旁发现大面积的 STROTTNER-DRECHSLER-SAINTY OBJECT 1星云。这些发现显现即使现在大型望远镜不停地自动化搜寻天空的状况下，业余天文界仍有机会不停地发现新的天体和成因不明的天文现象。

图说：天文摄影师Bray Falls将其发现的第一个星云命名为凯伯水晶星云，就在麒麟座M50疏散星团（画面右下角）的近旁。来源：astrobin

凯伯水晶星云位于麒麟座，在M50疏散星团的东北方约2度的位置，面积约比月球稍大，但是亮度异常地微弱。天文摄影师Bray Falls在经过好几周的随机搜寻，将透过[O III]滤镜长时间曝光影像与连续光谱相减后，得到一个非常暗淡的星云结构，显然有未知的星云位于此处。发现者使用自己位于美国加州Sierra Remote Obseratory(SRO)远端遥控天文台的10公分望远镜，累积共近84个小时的曝光时间，才完成了这幅影像。其中氧谱线[O III]滤镜的曝光时间更超过了43小时，凯伯水晶星的暗淡程度可想而知！

图说：凯伯水晶星云与满月的大小比较图。图片来源：https://astrofalls.com/products/fal1-print

关于这个星云的性质尚未被完全了解，发现者和天文学界认为，凯伯水晶星云可能不是行星状星云，而是由一颗炙热的次矮星（Subdwarf）电离周遭的星际物质形成的星云，和俗称乌贼星云Ou4的形成方式可能相当类似。发现者提供了一个可能的候选恒星，并以这个恒星的距离估计凯伯水晶星云的直径可能超过58光年，并不算是小型的星云。在凯伯星云的中央有一个比较小的泡泡状结构，这可能才是一个行星状星云，但仍有待找寻适当的对应中心天体。

[](/wp-content/uploads/2023/03/1b4e838f-765b-4b56-a7da-6b667ec54820.webp “凯伯水晶星云在各个窄频滤镜中的影像亮度。显现该星云在其他发射谱线并没有出现，只有在[O III]特别明显。
Here is an analysis of the Sii, Ha, and Oiii continuum images.”)
图说：凯伯水晶星云在各个窄频滤镜中的影像亮度。显现该星云在其他发射谱线并没有出现，只有在[O III]特别明显。图片来源：https://astrofalls.com/products/fal1-print

无论是2011年发现的乌贼星云、2022年发现的M31[O III]发射星云和这次的凯伯水晶星云，都是天文摄影者运用长时间、窄波段滤镜所发现的大面积星云，这显现了即使在天空不断被各大天文台扫描的当下，业余爱好者仍很可能作出相当有趣的全新发现。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：
1.发现者提供的高解析力影像：https://www.astrobin.com/full/wr5dh1/0/?mod=&real=
2.发现者以影片说明发现过程：https://youtu.be/WvgxaiSQ7r8

发布单位：台北市立天文科学教育馆

来自哈勃太空望远镜一张惊人的图片显示三个星系正在走向碰撞和合并。虽然宇宙中星系彼此碰撞相当常见，但这次却很罕见，因为这三个星系中的每一个目前都处于孕育新星的阶段。

图说：哈勃太空望远镜拍摄的牧夫座中的三个星系正走向碰撞。（图片来源：ESA/Hubble & NASA，M. Sun）

这三个星系位于牧夫座中，最终将合并成一个大星系。在此过程中，由于他们之间引力的相互作用，将使得目前看到的螺旋状结构消失。

他们被统称为SDSSCGB 10189星系，彼此之间的距离只有5万光年。虽然这看起来是一个相当够远的距离，没有太多碰撞的危险，但从宇宙的角度来看，实际上非常近，因为离我们银河系最近的仙女座星系，距离地球超过250万光年远。

这张照片来自于一项观测研究，旨在帮助天文学家了解宇宙中范围最大、质量最大的星系起源，这些星系被称为最亮星系团（Brightest Cluster Galaxies，BCGs）。天文学家怀疑，BCGs可能是由像SDSSCGB 10189星系中富含气体的大型星系合并形成的。

关于BCGs是在宇宙138亿年的历史中什么时候形成的，目前仍存在争议。一些天文学家认为，这些巨大的明亮星系形成于宇宙的早期阶段，约宇宙诞生后的25亿年，另一些人则认为BCGs至今仍在形成和发展。SDSSCGB 10189的合并可能会导致BCG的诞生，期望能揭示这些巨大明亮的星系是如何及何时形成的谜团。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

银河中心存在一个质量为太阳430万倍的超大质量黑洞，离得太近的恒星可能会被潮汐力撕裂成气体和尘埃流。然而X3a，只有几万年的历史，它距离人马座A星（Sgr A*）如此之近，以至于它的存在挑战了我们对恒星形成和黑洞运作的理解。

尽管潮汐力及强大的紫外线和X射线会阻止气体聚集成恒星的种子，但X3a不仅存在，而且存在于预测不会形成恒星的地方。

X3a的半径是太阳的10倍，质量是太阳的15倍，光度是太阳的24,000倍，它不算娇小。

根据德国科隆大学天体物理学家Florian Peßker领导的研究团队表示：X3a并不是在它所在的位置形成，它形成于离黑洞较远的地方并向内迁移。在距离黑洞几光年的地方有一个区域满足了恒星形成的条件，在这个区域有一圈足够冷的气体和尘埃，并且抵御辐射的破坏。

图说：银河中心的红外图像。（NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel）

恒星形成的具体细节仍然是个谜，但我们知道需要满足某些条件。恒星形成于太空中密度大、寒冷的分子云中，当密度更大的团块在自身重力的作用下坍塌、旋转，并开始从周围的分子云中吸引更多物质。超大质量黑洞的邻近区域不被认为是适合这些条件的特别好环境。

根据该研究团队的分析：X3a可能是在围绕银河系中心的物质环形成。在这个环中，一个更密集的分子云可能聚集在一起，在足够小的区域聚集足够的质量，造成重力坍缩，开始恒星的形成过程。

这团分子云原本的质量约为100个太阳，它的重力坍缩可能引发了几颗原恒星的形成。

但是X3a并没有原地踏步，它向人马座A星迁移，在途中，它可能遇到了在同一环境中形成的其他密集的团块，从而使这颗恒星积累更多的质量。

正是那团名为X3的物质首先引起了天文学家的注意，然后他们才确定了其中的恒星。多台红外和近红外仪器可以辨别出恒星发出的长波光线，这种光可以穿透周围厚厚的尘埃。

捷克Masaryk大学的天文学家Michal Zajaček表示：X3a的质量大约是太阳质量的10倍，演化速度非常快。我们很幸运地发现了这颗恒星。它拥有年轻恒星相关的关键特征，例如围绕它旋转的密集拱星包层（circumstellar envelope）。

X3a的发现可以帮助天文学家解开另一个长达数十年的谜团。大约20年前，在人马座A星附近发现了非常年轻的恒星，在此之前人们认为那里只能存在非常古老的恒星。X3a表明：在更远的地方形成年轻恒星，然后向人马座A星迁移，这可能并不是特别罕见的情况。

而且X3a的状况也可能不会只发生在我们的银河系中。在许多其他星系中发现类似人马座A星的结构，年轻的恒星群可以寄宿。这个概念可能会改变我们对星系核动力学的理解。

未来的工作将测试该团队的恒星形成模型，不仅适用于银河系，也适用于更广阔的宇宙。

该研究已发表在《The Astrophysical Journal Letters》上。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Science Alert