有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

一块庆祝伽利略发现木星卫星的纪念牌在「木星冰月探测器」（Juice）上揭幕，为4月即将来临的发射完成一切准备。Juice预计在2031年7月抵达木星，并配备多种科学仪器探测这些冰冷的木星卫星，进行史上最全面的木卫冰冷海洋的观测任务。

图说：Juice任务携带的伽利略手稿揭幕，探测器完成最终测试准备发射。

昵称是「果汁」的木星冰月探测器（Jupiter Icy Moons Exploere, Juice）预计研究木卫二、木卫三与木卫四，尤其对于这些冰冷卫星的水体设计了多种探测仪器，除了观测卫星表面的地质与组成外，更重要的是想了解这些卫星的冰原与可能存在的地下海洋，研究这些充满水冰的世界有没有适合生命存在的可能性。作为这项任务准备工作的最后一部分，一块纪念伽利略的纪念牌被安装在Juice的外壳上，以纪念1610年伽利略首次发现木星四大卫星。

图说：Juice任务预计探测木卫二、木卫三与木卫四。

这张纪念牌的图像扫描自罗马天文学和哥白尼博物馆（INAF）所收藏的、来自伽利略于1610年首刷的550份星际信使（Sidereus Nuncius）的副本之一，除了星际信使这本书的封面之外，还有伽利略观察木星卫星运动的手绘图像，这是人类首次观察到其他天体互绕的直接证据，也作为翻转当时流行的地心说的有力证据之一。

图说：Juice任务所携带的伽利略1610年星际信使原稿。

在1月18日的最终检查后，Juice将在2月空运前往ESA位在法属圭亚那的欧洲太空港（CSG），并预计在4月由亚利安5号火箭（Ariane 5）载运发射升空。这也是ESA最后一次使用亚利安5号火箭发射的太空任务，接下来ESA将使用下一代的亚利安6号火箭（Ariane 6）。亚利安6号运载火箭将有更低的发射成本，以及更高的发射频率。预计亚利安6号运载火箭将于2023年首飞。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

图说：Juice任务发射时间表。

资料来源：ESA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家发现一对超冷矮星，由于彼此绕行一圈只需20.5小时，意味着它们的一年还不到一个地球日，因此特别引人注目。

我们无法用肉眼看到超冷矮星，但它们是银河系中数量最多的恒星。它们的质量很低，只能发射红外光，因此需要红外线望远镜才能看到它们。理论表明，如此接近的恒星应该存在，但这是首次观察到如此极端距离的双星。在此之前，天文学家只知道三个短周期、超冷双星。

西北大学天体物理学家Chih-Chun“Dino”Hsu领导了这项研究并在西雅图举行的美国天文学会第241届会议上展示了他们的发现，该系统被命名为LP 413-53AB。

研究小组使用Hsu编写的一种算法来梳理数据，这种算法基于恒星的光谱数据来建模。但在这些早期的观测图像中，恒星恰好是对齐的，以致于看起来像一颗恒星。这种情况发生的机率对于像这样紧密的双星对（binary pair）来说是很高的，由于这些数据很奇怪，所以他们用凯克天文台更近距离观察了这颗恒星。观测结果表明，光曲线变化得如此之快，肯定有两颗恒星。最终，他们意识到找到了有史以来最接近的双星对。

图说：论文和报告中的这张图显示了紧密双星的RV测量在短短两个小时内的变化（粉色和橙色箭头），显示了彼此轨道的紧密程度。这些数据来自凯克望远镜的NIRSPEC仪器。图片来源：Hsu et al. 2023。

这对恒星比木星和木卫四距离更近，也比红矮星TRAPPIST-1与其最近的行星TRAPPIST-1b更近。这些恒星比天文学家所知的其他三个类似的系统要古老得多，这三个系统相对年轻，只有4,000万年，但LP 413-53AB和太阳一样则有数十亿年的历史。

研究人员认为LP 413-53AB演化的两种可能情况：恒星可能在更宽的轨道上开始成对运行，然后随着时间的推移变得更近。另一种可能性是最初时是一个三合星系统，引力的相互作用可能同时将一颗恒星弹出并将其余两颗恒星拉入更紧密的轨道。对这个独特系统的更多观测可能有助于回答这个问题。（编译/台北天文馆吴典谚）

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： ★★★

当从地球中心向外看，金星和土星的赤经经度相同时，称为「金星合土星」，通常是这两颗行星比较接近的时候。

2023年1月23日凌晨4时，金星与土星将达到合的位置，两者间隔仅22角分，但此时两者均在地平线之下，想要看见两颗星必须于1月22日或23日的傍晚日落后。金星和土星都是太阳系中相当明亮的行星，尤其是金星甚至可在天未暗前找到，惟两星的高度并不高，应慎选观察地点，以西南方无遮蔽物的视野环境较佳。

2023年1月23日18时西南方低空模拟画面。以上示意图由Stellarium软体产生。

2023年1月22日及23日傍晚两者相距均约为40角分，其中23日还可以看到正月初二的蛾眉月在两星的旁边，虽然在这前后各十天以内都能够看到两星同时存在于夜空，但要看到两星如此接近则仅限于这两天，观察此现象无需使用天文望远镜，仅需要利用肉眼就可以轻松观赏。若是天气晴朗，不妨在日落后的天空找找看这三颗星球的踪影喔！（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

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根据NASA的分析，2022年地球平均表面温度与2015年并列为有记录以来第五高的温度。

位于纽约的NASA戈达德太空研究所（Goddard Institute for Space Studies, GISS）的科学家研究表明：2022年全球气温继续保持地球长期的变暖趋势，比NASA基线期（1951-1980年）的平均温度高约摄氏0.89度。

NASA署长Bill Nelson表示：这种变暖趋势是个警讯，我们的气候变暖已经成为一个标记：森林火灾正在加剧；飓风越来越强；干旱正在造成严重破坏，海平面正在上升。应对气候变迁，NASA深化自己应尽的力量。我们的地球系统观测站将提供最先进的数据来支持我们的气候建模、分析和预测，来帮助人类应对地球不断变化的气候。

过去9年，是自1880年开始进行现代观测记录以来最温暖的年份，这意味着2022年的地球温度比19世纪末的平均温度高约摄氏1.11度。

NASA主要的气候建模中心GISS主任Gavin Schmidt表示：温度变暖的原因在于，人类的活动继续向大气排放大量温室气体，对地球的长期影响也将继续存在。

由于COVID-19大流行，人为的温室气体排放量在2020年出现短暂下降后出现反弹。最近，NASA的科学家以及国际间的科学家确定：2022年的二氧化碳排放量创历史新高。NASA还使用2022年发射到国际太空站的Earth Surface Mineral Dust Source Investigation仪器确定了甲烷之类的强大温室气体。

根据在美国地球物理联合会2022年年会上提交的GISS研究以及另一项独立研究显示：北极地区继续经历最强烈的变暖趋势—接近全球平均的四倍。

世界各地的地区正在经历科学家认为与变暖的大气和海洋有关的影响。气候变迁加剧了降雨和热带风暴，加深了干旱的严重程度，并增加了风暴波涛的影响。2022年带来了席卷巴基斯坦的季风暴雨和美国西南部持续的大干旱。9月，伊恩飓风成为袭击美国最强、损失最惨重的飓风之一。

追踪我们不断变化的星球

NASA的全球温度分析是根据气象站和南极研究站，以及安装在船舶和海洋浮标上的仪器收集的数据得出的。NASA科学家对这些观测结果进行分析，以解释数据中的不准度，并保持计算每年全球平均地表温差异的一致方法。这些基于地面观测的地表温度值与2002年以来NASA Aqua卫星上的大气红外侦测器收集的卫星数据以及其他估计值一致。

NASA使用1951年至1980年期间作为基准来了解全球温度如何随时间变化。该基线包括圣婴和反圣婴等气候现象，以及由于其他因素导致的异常炎热或寒冷的年份，确保它涵盖地球温度的自然变化。

许多因素会影响任何给定年份的平均温度，例如：尽管热带太平洋地区连续第三年出现反圣婴现象，但2022年仍是有记录以来最温暖的其中一年。NASA的科学家估计，反圣婴现象的影响可能使全球气温略微降低大约摄氏0.06度，低于更典型海洋条件下的平均温度水平。

美国国家海洋暨大气总署（NOAA）的另一项独立研究分析得出结论：2022年全球地表温度是自1880年以来的第六高。NOAA科学家在他们的分析中使用了大部分相同的原始温度数据，并且有不同的基线期（1901-2000年) 和方法论。尽管特定年份的排名可能略有不同，但是大体一致，都反映了持续的长期变暖。

NASA的2022年全球地表温度的完整数据，以及NASA科学家如何进行分析的程式码之完整信息，可从GISS获取公开资料。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：NASA

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自1926年对星系形态进行分类，提出哈勃序列以来，随着科技的进步，天文学家不断地完善我们对星系演化和形态的理解。1970年代，研究人员已证实孤立的星系往往呈螺旋状，而那些在星系团中发现的星系可能是光滑、没有特征，呈现椭圆和透镜状。

由国际无线电天文研究中心（ICRAR）所领导的研究团队，利用强大的EAGLE模拟，详细分析一组星系群，并使用人工智慧（AI）每分钟可以对近20,000个星系的形状进行分类，将原本需要数周的时间压缩到仅剩1个小时，大大地加速了他们的研究。这项研究解释了「形态-密度关系」，在此关系中，成群的星系比单独的星系看起来更平滑、更无特征。研究发现，当许多星系聚集在一起时，会发生一些不一样的事。星系上的旋臂非常脆弱，当处在更高密度的星系团时，螺旋星系开始失去它们的气体，气体的流失会导致旋臂「落下」，转变成透镜状。另一个原因是星系合并，当两个或更多的螺旋星系碰撞或靠得太近，它们之间会发生交互作用，最终形成一个大的椭圆星系。

图说：显示EAGLES模拟程式如何根据AI的评估对星系进行分类。图片来源：ICRAR

模拟的结果与在宇宙中观察到的情况非常吻合，这使研究团队更有信心使用模拟结果来解释星系团的观测。此研究还在预期的高密度区域之外发现了几个透镜状星系，从模型中显示它们是由两个星系合并所产生的。研究人员表示这项工作汇集了星系演化方面的各种研究成果，首次了解了形态与密度的关系。相关研究成果将发表于《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society（皇家天文学会月报）》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

图说：天文学家对Kepler-1658系统的想象图。图片来源：Gabriel Perez Diaz / Instituto de Astrofísica de Canarias.

Kepler-1658b是一颗热木星，围绕着2,600光年外一颗非常大的恒星Kepler-1658运行，Kepler-1658位于天鹅座，也被称为KOI-4、TYC 3135-652-1、KIC 3861595和TIC 377873569，其质量约太阳的1.45倍，体积则是太阳的3倍。虽然它比太阳还要年轻，但由于它的质量更大，意味着燃烧氢的速度将更快，因此已经在成为红巨星的路上了。Kepler-1658目前已知至少拥有一颗行星Kepler-1658b，Kepler-1658b的大小约是木星的1.1倍，质量则是木星的5.7倍，于2009年首次被发现，并在10年后得到确认，公转周期为3.85天。

天文学家表示先前已发现过系外行星向其母恒星盘旋靠近的证据，但我们从未在主序后星周围看到过像这样的行星。理论预测主序后星会非常有效地从它们的行星轨道上抽走能量，而现在终于可以透过观测来检验这些理论。但系外行星轨道衰减的过程非常缓慢且渐进，这为天文学家带来了挑战，就Kepler-1658b而言，它的轨道周期正以每年约131毫秒的极小速度递减，较短的轨道表示行星已接近其母恒星。轨道衰减的主要原因是潮汐，就如同造成地球上海洋每日涨落的现象。潮汐是由物体间的引力相互作用产生的，例如地球与月球或Kepler-1658b与其母恒星之间。

研究人员表示缩小行星轨道的潮汐相互作用，也可能在行星内部产生额外的能量，就像与木星的卫星Io（木卫一）类似的情况，Io是太阳系中火山最多的天体，来自木星对Io的引力推拉，融化了这颗行星的内部结构，叠加对Kepler-1658b的额外观测，应该可以对天体间的相互作用有更多的了解。现在我们有证据表明一颗行星围绕着一颗主序后星旋转，就可以真正开始完善我们的潮汐物理模型。Kepler-1658系统可以在未来几年以这种方式作为天体实验室，如果幸运的话，很快将会有更多这样的实验室。相关研究成果将发表于《Astrophysical Journal Letters》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：SCI.NEWS

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阿提米丝1号任务在经过25天飞越月球并返回，猎户座太空船里2个人体模型于2023年1月11日，在佛罗里达州肯尼迪太空中心的太空站处理研究机构（Space Station Processing Facility）内接受飞行后酬载检查。作为Matroshka AstroRad辐射实验（Matroshka AstroRad Radiation Experiment, MARE）的一部分，2个女性人体模型Helga和Zohar配备了辐射侦测器。Zohar还穿着辐射防护背心，以确定阿提米丝1号任务期间的辐射风险，并可能减少未来太空人执行太空任务时的辐射暴露。侦测器在肯尼迪太空中心拆除，躯干将返回德国太空总署的研究团队进行进一步分析。

阿提米丝1号猎户座太空船于美东时间2022年11月16日凌晨1点47分在肯尼迪太空中心39B发射场，由太空发射系统（SLS）火箭发射升空。在飞行过程中，猎户座太空船比任何为人打造的太空船飞得更远，为人类深空探索铺陈道路，并展现NASA将人类足迹扩展到月球及更远地区的能力。阿提米丝1号的主要目标是在载人任务之前彻底测试SLS火箭和猎户座太空船的整合系统。在阿提米丝任务的执行下，NASA的目标是让第一位女性和第一位有色人种登上月球，并建立可持续性的月球探索计划。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

豌豆星系是2009年由参加「星系动物园」的志工所发现并命名的天体，由公民科学家参与分辨斯隆数位巡天（SDSS）观测资料的影像，并协助星系形态的分类。豌豆星系是带有明显绿色的小圆点，是一种新形态有着异常高的恒星形成比率的明亮蓝致密星系。豌豆星系非常罕见，仅占附近星系的0.1%，其颜色很不寻常，因为相当比例的光线来自明亮发光的气体云，这些气体会发出特定波长的光（发射线）。整个星系也非常小，通常只有约5,000光年宽，这大约是我们银河系大小的5%。

2022年7月，天文学家发布韦伯所观测迄今所见的最远、最清晰的红外影像，捕获名为SMACS 0723的星系团及其后面的数千个星系。星系团SMACS 0723的质量使它成为一个重力透镜，能放大并扭曲背景星系的外观。天文学家找到3个微弱红外天体（下图圈出处），其外观与近距离的豌豆星系非常相似。

图说：韦伯所拍摄星系团SMACS 0723的深空影像中，捕捉到的3个微弱天体（圈出），所呈现的性质与离地球更近处发现的豌豆星系非常相似。图片来源：NASA, ESA, CSA, and STScI

韦伯不仅对星系团进行成像，它的近红外光谱仪（NIRSpec）还观测到星系光谱。当研究团队检查这些测量结果，并根据宇宙膨胀所导致的波长拉伸现象校正时，看到了氧、氢和氖气发出的特征，其特征也与近距离的豌豆星系惊人地相似。团队认为这些疑似早期的豌豆星系存在于131亿年前，宇宙年龄仅为当前年龄的5%时。所圈出最左边的星系其氧丰度仅为银河系的2%，可能是迄今为止发现化学成分最原始的星系。相关研究成果将发表于《American Astronomical Society（美国天文学会）》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：韦伯太空望远镜的近红外光谱仪观测资料（红色），经宇宙膨胀所引起的红移校正后，呈现氧、氢和氖特征，与近距离的豌豆星系光谱（绿色）特征相似。图片来源：NASA’s Goddard Space Flight Center/Rhoads et al. 2023

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

黑洞并不像一般人想象的猎人那样到处去捕捉猎物，而是停留在原地像捕兽夹那样。当一颗倒霉的星星经过黑洞的重力影响范围时，它的引力会将其猛烈地撕裂，并在喷射出强烈辐射的同时，缓慢地吞噬它的气体。

黑洞的中心也可称为重力奇异点或时空奇异点，是一个体积无限小、密度无限大的点，在这个点上，目前所知的物理定律均无法适用，因此在当前的理论中，一个物体在落入黑洞中心的奇异点之前，会因不同部位受到的吸引力差距而被拉长，又可以称为面条化，而最终消失于事件视界中。我们可能永远也无法用实验数据证明奇异点的存在，却又能从数学及物理理论中证明它，虽然目前有许多理论（如：超弦理论、圈量子重力论等）试图绕过奇异点来解释黑洞的存在，但这些理论目前并非主流观点，也缺乏实验或更有力的理论证明。

美国航太总署（NASA）利用哈勃太空望远镜详细记录了恒星被黑洞吞噬的惊诧时刻，这种现象被称为「潮汐瓦解事件」（Tidal Disruption Event），即使是哈勃太空望远镜也无法拍摄到事件的全貌，因为这颗被吞噬的恒星距离我们约三亿光年，但天文学家利用紫外光波段来研究恒星所发出的光，使科学家能够还原整起「星」杀案的经过。

这起事件最初是由超新星全天自动巡天望远镜（All-Sky Automated Survey for Supernovae）所发现，该设施每周对天空巡视一遍，以寻找与过往照片不同之处。一般而言这些事件很难见到，但这次的亮度够高也够「近」，因此哈勃太空望远镜有足够的时间进行紫外光谱分析。

哈勃对该处的光谱观测数据，显示出一团非常明亮、极热、甜甜圈形状的气体，该区域曾经是恒星，并且与太阳系的大小相当，该盘面围绕中间的一个黑洞旋转。科学家看到来自盘面边缘的某处，黑洞的恒星风以每小时3200万公里的速度扫过表面并投射到我们眼前，因此透过数值模拟，科学家得以建立如下动画，该研究成果于美国天文学会第241次会议中发表。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

图说：艺术家的插图描绘了黑洞如何吞噬一颗绕行的恒星。1.一颗普通恒星经过星系中心的超大质量黑洞附近。2.恒星的外层气体被拉入黑洞的引力场。3.当潮汐力将恒星撕裂时，恒星被撕碎。4.恒星残余物被拉入黑洞周围的甜甜圈状环中，最终将落入黑洞，释放出大量的光和高能辐射。图片来源：NASA、ESA、Leah Hustak (STScI)

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

利用美国NASA凌日系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS）的资料，科学家又发现一个地球大小的行星，名为TOI 700e，在其母恒星的宜居带内运行，意谓这颗行星表面可能存在液态水。其半径约为地球的95％，可能由岩石组成。

图说：新发现的TOI 700e在其母恒星的宜居带内运行的示意图，图中左上角为TOI 700 d。图片来源：NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt

TOI 700是一颗小而冷的M矮星（M dwarf star），位于约100光年远的剑鱼座。2020年天文学家在此恒星系统中发现了三颗行星，分别是TOI 700 b、c和d。行星TOI 700 d大小和地球差不多，在宜居带内运行，公转周期37天。TOI 700e为比TOI 700 d小约10％，这是继TOI 700 d后，该恒星系统第二颗位于宜居带内运行的行星。

领导TESS计划的NASA喷气推进实验室天文学家Emily Gilbert在西雅图举行的美国天文学会第241次会议上公布了这项结果。关于这颗新发现行星的论文被the Astrophysical Journal Letters期刊接受。

最内侧的行星TOI 700b大小约地球的90％，公转周期10天。TOI 700c比地球大2.5倍，公转周期16天。这些行星可能被潮汐锁定，意即有一面总是面对着恒星，就像月球的一面总是朝向地球一样。TOI 700e也可能被潮汐锁定，公转周期28天，位于所谓乐观宜居带的行星c和d之间。在这个区域发现其他拥有地球大小的恒星系统，有助于更加了解太阳系的演化过程。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：NASA