有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

一般来说，最亮的恒星通常寿命最短，它们在几百万年内消耗掉氢，然后爆炸成耀眼的超新星，其核心会坍缩成中子星或黑洞，这些小而暗的天体就如宇宙墓地散落在银河系之中。它们都很难被发现，因为中子星的直径约15公里，除非它的磁极对准我们成为脉冲星，否则是非常难被看到的。恒星级黑洞更小，而且不会发光，通常是在它们吃掉伴星成为微类星体时，或在它们经过我们和更遥远的恒星之间，透过重力微透镜效应才被看到。

天文学家目前尚未观察到足够多的中子星或黑洞来绘制它们的分布图，澳洲悉尼大学的团队分析当前银河系中恒星的分布，并模拟恒星残骸如何被恒星相互作用拉扯和偏转。团队认为这些恒星残骸通常比银河系的现有恒星更老，因此它们有更多时间移动到新的轨道路径。团队发现这些恒星残骸分布在比可见银河系厚三倍的平面上，更令人惊讶是约有三分之一的恒星残骸正在从银河系弹出。在模型中，约三分之一的恒星残骸经历了一次近距离的恒星相遇，使它们的速度得到了极大的提升，最终将摆脱银河系的引力，这意味着随着时间的推移，银河系将逐渐失去质量。这出乎天文学家意料之外，先前知道像球状星团可以蒸发，但银河系的质量要大得多，预期蒸发量会很小。

该模型还有另一个讶异之处，这些恒星残骸相当均匀地分佈在整个银河系中，大多数恒星在距离一百光年内就会有恒星残骸。对太阳而言，最近的恒星残骸可能就在65光年之处，但我们却不知道它。天文学家预期随着越来越多的巡天天文台上线，例如薇拉·鲁宾天文台，将可以捕捉到足够多的微重力透镜事件，并发现这些恒星残骸的位置，最终了解它们分布现象。相关研究成果将发表于《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：中子星和恒星质量黑洞的大小。图片来源：Todd Thompson, Ohio State University

资料来源：Universe Today

发布单位：中国科学院空间环境预报中心

北京时间2022年10月3日04:14，活动区AR3110（N17W52）爆发了1个X级X射线耀斑，于04:32结束，级别为X1.0级。此外该活动区还产生一个M8.7级耀斑和多个C级耀斑。目前日面上面积最大、磁类型最复杂的活动区为AR3112（N23E59），磁类型为Beta-Gamma-Delta型，产生2个M级耀斑。预计未来几天，AR3110和AR3112仍将比较活跃，可能爆发M级及以上级别耀斑。

图1 2022年10月3日太阳X射线流量。

图2 SDO卫星观测到的X1.0级大耀斑。

图3 日面上的活动区（10月3日）。

关于近地空间环境的发展态势，我们将密切关注并及时通报。

具体的预报情况请关注我们的网站www.sepc.ac.cn。

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★

月球绕地球公转，月球在天球上以每天约13度自西向东移动。若月球恰好通过远方天体与观测者之间而遮蔽该天体，就会发生月掩星。由于月球的赤道地平视差约达1度，各地见到的月掩星时间略有不同，以下预报资料以台北为计算基准。

在10月3日傍晚将发生月掩斗宿五（人马座τ星），斗宿五位于人马座，亮度约3.3等。斗宿五的表面温度比太阳略低，颜色呈现淡橘色。掩星当天为上弦月，亮面范围约55%，斗宿五于16时39分从暗缘掩入，17时10分从亮缘复出，下图为月掩斗宿五掩入至复出月球的相对位置。但由于当时太阳仍未西沉，因此不易看见，需使用双筒望远镜或小型望远镜等设备。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

2022/10/3 月掩斗宿五。以上示意图由Stellarium软体产生。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

初生的恒星，估计在宇宙1亿岁时诞生，还不到现在宇宙年的1%。第一代恒星在天文物理学中也被称做恒星族III（编按：依金属丰度比例分类，恒星族I如太阳；恒星族II常见于球状星团内的老恒星，其金属含量丰度较少；恒星族III则是除了氢和氦，其他金属丰度更低）。天文物理理论认为，第一代恒星形成时的大质量，导致恆星的生命周期走到超新星爆炸时，所炸出来的元素会散布在星际空间。然而，几十年天文学家孜孜不倦地搜索，还是没有找到这些初生恒星存在的直接证据。

发表于《The Astrophysical Journal》天文物理学期刊的新成果，天文学家使用近红外光谱仪，于双子星天文台，其一的口径8.1公尺望远镜，观测数颗已知最遥远的类星体。借由分析类星体周围云气的光谱，发现了不寻常的组成：其含铁量比太阳多了20倍，而镁铁[Mg/Fe]的比例则是出奇地低。

科学家相信这特征，是来自第一代恒星以不稳定对超新星（Pair-instability supernova）的型态爆炸所留下。估计该颗恒星约为太阳质量150~250倍的巨型恒星。与其他超新星不同的是，它不会在原处留下残骸（例如中子星或黑洞），而是将所有物质抛出。因此要找到第一代恒星的方法，第一个是正巧观测到这类型的爆炸事件（要能遇到，可谓极其困难）；第二个是利用其元素的化学特征，辨别出那些被喷到星际空间的物质。但这也是件棘手的研究工作，因为光谱线的亮度，除了代表元素的丰度，同时也包含了其他物理参数，还需仔细校正。

为了寻找大质量恒星族III的存在证明，在好些年前，天文学家聚焦在银河系银晕中的恒星，尝试回答这难解之谜。而这回，从类星体光谱中元素的波长，利用其强度来估计该元素的丰度，由东京大学的Yuzuru Yoshii和Hiroaki Sameshima与其他共同作者发表：「一个质量约为300个太阳质量的恒星，以不稳定对超新星炸出的镁铁比例，与我们这次观测类星体的元素分析结果一致。」是个很振奋的研究成果，表示这方法可应用于寻找初生的恒星。

如今的宇宙，尽管大质量的恒星III已不复在，但遗留在星际空间的物质，可能依旧存在至今。为了更彻底地解释这个新发现，还需要更多其他不同来源的观测结果，调查是否有相似的特征。若确定了这个寻找第一代恒星的新工具，我们对宇宙演化的细节也就能梳理地更加清晰。（编译/台北天文馆潘康娴）

图说：艺术家笔下对早期宇宙大质量恒星III的印象。图片来源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Space-engine

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

经过10月的飞行，美国马里兰州的约翰霍普金斯大学应用物理实验室（Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, JHUAPL）的任务控制中心宣布：「NASA的双小行星改道测试Double Asteroid Redirection Test（缩写：DART），于协调世界时间（Universal Time Coordinated）2022年9月26日23时14分（北京时间2022年9月27日上午7时14分）成功地撞击目标小行星Dimorphos。」

我们需要拥有保护地球的能力，免于来自小行星或彗星的毁灭性撞击，这回的任务提供了防御所需的详尽资料，也表示人类能够主动出击防止这类型的自然灾害。DART以撞击小行星之伴星Dimorphos的方式，首次尝试在太空中移动小行星，让科学家们评估减缓技术的可行性。美国太空总署署长说：「DART任务代表了防御行星撞击地球的空前成功，还将科幻小说变成了科学事实，展示了一种保护地球的方法。」

伴星Dimorphos的大小约160公尺，绕着Didymos（直径约780公尺），这对双小行星系统为DART的目标，其轨道不会为地球构成威胁。这回，NASA成功地展示了利用飞行器，载重约570公斤，以每小时约22,530公里的速度，「故意」与小行星之伴星Dimorphos相撞，让小行星减速改变轨道，这个技术称为动力撞击。

飞行器另携带一台微型卫星相机LICIACube（由意大利太空总署提供），近距离地记录撞击过程，并一张张地回传影像，另外，全球各地望远镜与太空望远镜也同步进行观测与纪录。预估这次撞击会将Dimorphos的轨道缩短约1%（约减少10分钟的轨道周期）。在接下来的几周，天文学家将着手进行研究Dimorphos的新轨道，精确地测量轨道的改道程度，以确定DART对小行星撞击的有效程度。其结果有助于验证，和增进计算轨道动力学的预测模型之精确度。

天文学家也正加速找出有潜在撞击地球风险的近地小行星，而今日有了DART的测试结果，对未来的应变对策，更能提供具体的参考资讯，为保卫地球的安全，迈出扎实的一步。（编译/台北天文馆潘康娴）

图一：白色线为原本的轨道，蓝色线为经DART撞击后，所预测的新轨道。（图片来源：NASA/JHUAPL）

图二：本次任务的目标，右下为Didymos，左上为伴星Dimorphos。（图片来源：NASA/JHUAPL）

资料来源：Science Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： ★★★★★

2022年9月27日是木星一年一度的「冲」，为木星离地球最近，看起来最大、最亮，也最清楚的时刻，除此之外，这也是自1963年10月以来最接近地球的一次。身为最大的行星，因此在天空中也是非常容易辨认，尤其在「冲」的前后，亮度一般可达-2.5等，仅次于月亮与金星，但由于此次是60年来最接近的一次，视直径达49.9角秒，亮度甚至可达到-2.9等，超越火星大冲时的亮度。

「冲」是指，外行星与地球、太阳在绕行时连成一直线，而地球正好位于中间的时刻。如果连成一线时，外行星与地球分别位于太阳两侧，则称为「合」。而「冲」的位置会让地球人观察到较大、更清楚的天体外貌。

木星与地球相对位置示意图。

木星是从太阳往外数的第五颗行星，也是太阳系中最大的行星。它的体积是地球的1,321倍，质量为地球的318倍，主要由气体和冰所组成，属于「气体巨行星」，目前已知它的已确认卫星达79颗，仅次于土星之后，整个木星系统宛如太阳系的缩影。

想要看见木星非常容易，天黑后的东南方，肉眼看到最亮的白色星子即是木星，透过小型望远镜就能看到表面较明显的条纹及卫星，如果用口径10公分以上的专业天文望远镜则可观察到著名的大红斑和条纹的细致结构。台北天文馆特别于10月1日的白昼之夜活动加入木星观测直播，除了将望远镜中的视野呈现给大众看以外，也将说明有关木星的天文知识。此外，天文馆第二观测室也将开放至晚间12时，让大家透过高倍率的专业天文望远镜观赏这颗美丽的行星，喜欢观星的天文迷千万不要错过！（编辑/台北天文馆技佐许晋翊）

木星与木卫一。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

在过去的42.5亿年中，小行星撞击导致月球的自转轴来回转动了约10度。这样一个小变化，意味着埋藏在月球两极陨石坑中的冰较不受影响，也表示未来的月球探索能持续进行。

NASA月球探测计划的发现任务：重力回溯及内部结构实验室（Gravity Recovery and Interior Laboratory, GRAIL）提供了十分详尽的月球重力场地图，如此钜细靡遗地让陨石坑清晰可见。这也让麻省理工学院的行星科学家 David Smith想到：「月球上满满的陨石坑，它也代表了重力场的数据分布。何不将其一的陨石坑抹平看看？」Smith的团队从这个想法出发，将直径超过20公里的陨石坑一一挑出并对应GRAIL的重力数据，约有5,200个陨石坑和盆地，按照年份让时间倒转回到未撞击之前的样子。

单看每个陨石坑的影响是微乎其微的，然而当数量够多时，随着减去一个个陨石坑，发现月球两极慢慢地回到数10亿年前的位置。这些大大小小的陨石坑加起来，几乎相当于月球背面南极艾托肯盆地（直径约2,500公里）造成的重力效应，几乎是月球表面的四分之一。

如果影响够大时，位于月球极地的陨石坑会被推到阳光照亮的地方。一旦发生，那原先冰藏在火山口底部阴影处的挥发物都会昇华，能留下的冰就更少了，或是几乎没有。由于科学家们欲调查存留在两极的冰，这一项对月球的新认识也影响了未来的月球探索，包括NASA即将进行的载人阿提米丝任务（Artemis mission）。

该研究团队第一阶段的工作，先关注直径超过200公里的陨石坑，分析结果非常引人注目，是个好的开始，但这不是故事的全部，还有更多工作要进续进行。月球上有很多陨石坑超出了团队现阶段所研究的参数；尽管较小，也会产生影响。此外，月球的地质上并不如现在平静，以前的火山活动也可能改变了它的重力分布。看来每一个环节都很重要。

NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的行星科学家 Sander Goossens说：「有一些事情我们还没有考虑到，但我们想提醒的是：人们忽略不计的那些小陨石坑，是有影响力，而且是重要的小事。」

相关研究已发表在《Planetary Science Journal》上。（编译/台北天文馆潘康娴）

图说：GRAIL所提供的月球重力分布图，可见密密麻麻的陨石坑。

图说：月球极地地形图（左：北极；右：南极）。极点位移路线如黑线所示，白色圆圈标记时间资讯，红色圆圈标记42.5亿年前时极点的位置：80.4°N，0°E和80.4°S，180°E。

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

自2018年美国太空总署（NASA）的洞察号探测器在火星着陆以后，科学家一直希望能够利用洞察号上的地震仪探测火星的撞击事件，而在2020年至2021年间共探测到四颗流星体撞击火星的讯号。

第一个被证实的流星体于2021年9月5日进入火星大气层，爆炸成至少三个碎片，每个碎片也各留下了一个陨石坑，为了证实这一点，洞察号的科学团队与火星勘测轨道卫星的科学团队通力合作，控制卫星的移动轨迹至估计的撞击地点，从而发现了撞击坑。卫星首先使用黑白背景相机显示出火星表面的三个黑点，在定位这些斑点后，研究团队再使用高解析度成像科学实验相机（HiRISE）获得了陨石坑的全彩特写照片，科学家认为这个流星体可能在火星表面留下了额外的陨石坑，但它们太小以致于无法在HiRISE的照片中呈现。

图说：图片中央的三个小黑点即为该次撞击所致，点击可看更高解析度的大图。(Credit: Brown University)

洞察号的地震数据结合轨道图像，可以用来重建流星体的轨迹及冲击波的规模，每一个流星体在撞击大气层时会产生冲击波，而在撞击地面时会产生爆炸，爆炸程度越大，地面震波及来自大气的声波到达洞察号时的程度就不同，可以测量地震发生时地面倾斜的程度和方向，现在研究团队可以将不同大小的陨石坑与特定震波及声波媒合成功。

在结合了早期资料后，科学家证实的四次流星撞击发生于2020年5月27日、2021年2月18日、2021年8月31日，这四次都产生了规模不超过2.0的小地震，那些小地震虽然只能让科学家对火星地壳有初步了解，但了解撞击的速度很重要，这有助于行星科学家估计行星表面的年龄，而来自火星深处，在2022年5月发生的规模5地震也可以揭露关于火星内部地函及地核的相关资讯。

洞察号的研究团队一直很困惑为何没有检测到更多的流星体撞击事件，因为火星离太阳系的主小行星带更近，大气层厚度也只有不到地球的1%，理所当然有更多的流星体在穿过火星时不解体撞击地面，团队怀疑这些讯号可能被掩盖在来自风或大气中季节性的变化杂讯之中，但是洞察号已经没有更多的时间来探测撞击了，火星上的尘埃已经逐渐覆盖洞察号的太阳能板，降低可用电量，研究团队也已于今年5月宣布即将关闭，目前工程师根据最新的功率读数预测，洞察号可能会在2022年10月至2023年1月之间失去讯号，该研究论文发表于《自然·地球科学》期刊。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：布朗大学、NASA Science

发布单位：台北市立天文科学教育馆

韦伯太空望远镜公布了第一幅火星的近红外光影像和近红外光谱图形，显示出韦伯太空望远镜的光谱仪在探索这颗红色星球的威力。

图说：来自韦伯望远镜最新的火星表面红外光影像，可见数个重要的表面地形特征。

韦伯太空望远镜在9月5日对火星拍摄了一系列的照片，此时火星刚通过西方照的位置，正适合韦伯太空望远镜观测。由于韦伯太空望远镜受限于遮阳板的角度，只能在背对太阳的85度至135度之间观测，因此对于地球而言最佳的火星观测时期是冲的位置，但对韦伯来说却会因为阳光将越过遮阳板的关系，反而是在火星西方照或是东方照的位置才是最佳观测期。

图说：2022/09/05太阳系各行星位置，火星与地球、太阳三者几乎夹90度角。图片来源：Heavens-Above

图说：韦伯望远镜的可观测角度限制在背对太阳的85度至135度间，因此必须为观测目标拟定适合的观测时段。图片来源：JWST

不过，由于韦伯望远镜设计是用来侦测遥远宇宙极为暗淡的星光，因此像火星这种在太阳系内的邻近行星对于韦伯的感光元件来说是过于明亮的，科学家使用了特别的观测手法，尽可能将曝光时间降到最低，才有办法取得火星的清晰影像。

图说：来自韦伯的第一张火星光谱，显现出许多分子谱线。

这张由韦伯所配备的近红外光谱仪NIRSpec所摄得的火星光谱，主要是太阳光在火星表面的反射和火星表面的热辐射所组成的，从其中看到许多条由分子所主导的吸收谱线，尤其是二氧化碳、一氧化碳和水气的吸收谱线，其他资讯例如火星的灰尘、云层和表面状况，甚至是大气中各个成份的丰度，都可以由这些光谱资料进行进一步的研究。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：NASA/JWST