有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

根据发表在AGU Advances上的一项研究，在南非发现的少数古代锆石晶体具有板块隐没的最古老证据，这是板块构造的一个关键因素。

这些罕见的时间胶囊显示，地球从一个长期稳定的岩石表面，过渡到塑造成现今的地壳活动过程，为何时开始板块构造运动，提供了新的线索。

地壳和上部地函的上半部属于刚性板块，其下为黏度高的物质所组成，在高温和高压之下变成可塑性，使板块漂浮其上。来自地核的热量驱动着板块缓慢的运动，大部分的地震、火山及造山运动均来自于板块之间互相作用而产生。

图说：密度较大的海洋板块隐没至大陆板块之下，诞生了火山，这是板块构造运动的结果。

2018年，哈佛大学地质学家Nadja Drabon从南非巴伯顿绿岩带的古老地层中发掘出按时间顺序排列的33个细微的锆石晶体，这些晶体距今约41.5亿年至33亿年的关键时期形成，间隔长达8亿年。

锆石是地壳中一种相对常见的附属矿物，但来自40至45.6亿年前冥古代（Hadean Eon）的锆石非常罕见，在地球上只有12个地方发现过，每个地方的锆石数量通常不到3个。绿岩带锆石中保存的铪同位素和微量元素，提供了它们形成时地球当下的资讯。38亿年前或更年轻的锆石似乎是在类似于现代隐没带的压力和熔化的岩石中形成的，意谓地壳可能已经开始移动。

Drabon说，虽然还没有定论，但结果表明全球性地壳变化可能已经开始，然后形成现今看到的不断相互作用的板块运动。（编译/台北天文馆吴典谚）

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： ★★

夜间肉眼可见的五颗行星为水星、金星、火星、木星和土星。4月17日至19日这几天拂晓时分，可见土星、火星、金星与木星这四颗行星在东方天空约30度范围内等距离排成一直线的美景。最近可以亲眼目睹水星的风采吗？

水星公转周期约为88天，配合地球公转，与地球的会合周期约为116天。2022年第一次水星东大距在1月7日发生，接下来，第二次水星东大距将于4月29日发生，水星东大距表示水星的位置在太阳的东边，且与太阳的角距达到最大，因此较容易观看，可于日落后在西方地平面附近观看水星。但是当天的水星东大距发生时间为16时9分，日距角20.6度，太阳约18时23分西沉，太阳西沉后，在西北西方距离地面仰角20度左右的位置才有机会找到水星，视亮度0.2等。如果想拍下水星的影像，请参考台北星空第104期-固定摄影拍水星。

刚好4月29日前后几天水星从著名的金牛座昴宿星团（M45）掠过，建议使用双筒望远镜或天文望远镜来观赏，将此天文美景尽收眼底。

水星将在6月时加入金星、火星、木星和土星的行列，届时肉眼可见的「五星」将在东方天空排成一直线，届时不妨起了个大早来观赏。（编辑/台北天文馆施欣岚）

2022年4月29日水星东大距示意图。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 丨 观赏方式： ★

继4月13日海王星与木星合之后，在4月28日3时海王星将再与金星会合，且两者相距更近仅0.01度，金星在海王星南方0.01度处。从地球中心向外看，当金星和海王星的赤经经度相同时，称为「金星合海王星」，通常是这两颗行星较接近的时候。金星为-4.2等，海王星亮度仅7.9等，位于宝瓶座与双鱼座之间。两行星皆约于3时16分升起，台北日出时间约为5时21分，因此可于天亮前往东方无遮蔽处观看。虽然海王星肉眼不可见，但有了明亮的金星做为指标，寻找海王星将变得更加轻而易举，适合以小型天文望远镜或双筒望远镜来观察金星与海王星，但两颗行星因亮度相差近6万倍，因此较不容易拍摄。（编辑/台北天文馆赵瑞青）

2022年4月28日凌晨，金星合海王星。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

质量约为10到100倍太阳质量的黑洞是垂死恒星的残余物，而质量超过太阳100,000倍的超大质量黑洞则位在大多数星系的中心，但宇宙中还散布着一些明显但类型更为神秘的黑洞，这些黑洞的质量从100到100,000个太阳质量不等，不仅难以测量，甚至连它们是否存在都备受争议。研究团队透过分析NASA钱卓拉X射线天文台所拍摄108个拥有核星团（nuclear star cluster）星系的影像，寻找巨大黑洞的特征，而这项新的研究将可以解释这些黑洞是如何透过摧毁上千颗的恒星以增加其质量。

研究人员表示中等质量黑洞生成的关键可能是在于它们的环境，研究人员观察了星系中心非常密集的恒星星团，由于恒星非常接近，因此许多恒星将在星系团中心黑洞的引力范围内通过。其研究表明如果星团中的恒星密度高于底限时，那么位于星团中心的恒星质量黑洞将因拉拢、撕碎及吸纳附近的恒星时快速增长。在此次研究的星团中，密度高于此底限的星团，其发展中的黑洞数量约是低于密度底限星团的两倍，而密度底限值取决于星团中恒星移动的速度。天文学家表明这个过程可以在宇宙历史的任何时候发生，这表示中等质量的黑洞可以在大爆炸后数十亿年形成，直到今天。该研究成果发表于《The Astrophysical Journal》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：图中这些星系显示其中心附近黑洞生长的证据。钱卓拉X射线（蓝色）叠加在来自哈勃太空望远镜所拍摄的星系NGC 1385、NGC 1566、NGC 3344和NGC 6503的光学影像上。图片来源：NASA/CXC/Washington State University / Baldassare et al. / ESA / STScI.

资料来源：SCI-NEWS

发布单位：台北市立天文科学教育馆

国际天文团队发现新型态的恒星爆炸——微新星（micronova）。他们使用欧南天文台的超大望远镜（VLT），证实白矮星会发生小型的热核爆炸，仅持续数小时。

在白矮星与恒星的双星系统中，白矮星会从伴星拉走氢气并堆积在外层，当白矮星的外层氢壳累积到温度与压力的极限时，产生大规模热核反应成为新星，其亮度可持续数星期以上。但研究团队在分析来自凌日系外行星巡天卫星（TESS）的数据时，研究人员发现恒星出现仅持续几个小时的明亮闪光。之后使用超大望远镜（VLT），证实这些爆炸是发生在白矮星特定区域的新型态新星。

研究团队表示：这是首次看到局部发生氢核聚变，在强磁场的白矮星上，物质送往并推积到恒星的两极，于是氢核反应发生在磁极局部区域。其强度约为新星爆炸的百万分之一，因此称为微新星。尽管名称中有“微”一词，但微新星仍然是极其强大的爆炸。推测一颗微新星会燃烧约20,000,000万亿公斤的氢，相当于35亿个吉萨大金字塔。

尽管迄今为止科学家们只看到3次事件，但研究人员认为微新星可能数量不少，但是亮度变化很快，很难观测到。希望能透过大规模巡天观测来发现和研究更多的微新星。相关论文发表在《自然》期刊。（编译/台北天文馆研究员李瑾）

艺术家描绘的微新星

资料来源：SPACE.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家使用哈勃太空望远镜看到距离130亿光年的天体，可能是超大质量黑洞的祖先。这个称为GNz7q的天体位于大天文台起源北部星系深空巡天调查（GOODS-North）星场，在大霹雳后仅7.5亿年就存在了。该团队发现它是紧凑的紫外线和红外线源，不可能是由星系的辐射引起的，但与落入黑洞的物质所预期的辐射一致，表明GNz7q是一个新形成的黑洞。

当今天文学的一个未解之谜：达数百万到数十亿太阳质量的超大质量黑洞，如何能如此快速增长？丹麦哥本哈根大学研究团队目前提出的理论认为，超大质量黑洞在剧烈形成恒星的“星暴星系”核心中形成，之后推开周围气体和尘埃，并以极为明亮的类星体形态现身，目前未有明确的观测证据，但该团队认为GNz7q具有星暴星系和类星体的特征，它很可能是个超大质量黑洞。

类星体是由位于星系中央的超大质量黑洞所驱动极明亮的天体，超大质量黑洞会吞噬附近的物质形成吸积盘，吸积盘气体会经由摩擦而产生高温，在各波段释放明亮光线。观测显示GNz7q的宿主星系正在以每年1,600个太阳质量的速度形成恒星，它在紫外线波段极亮，但在X射线波长却非常微弱。团队认为X射线源的吸积盘核心仍被灰尘遮蔽，而吸积盘的外部（即紫外光的来源）已变得清晰，所以推测GNz7q是快速增长的黑洞，但仍被其宿主星系的尘埃核心所掩盖。

研究团队表示：借助GOODS-North计划所提供的多波长观测数据，才能找到隐藏在星爆星系中的GNz7q。不然GNz7q缺乏能识别早期宇宙中类星体的特征，所以很容易被忽视。该研究团队认为未来使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的光谱仪器能对如GNz7q等天体进行更详细研究，以研究超大质量黑洞之谜。相关研究发表在《自然》期刊。（编译/台北天文馆研究员李瑾）

GNz7q位于大天文台起源北部星系深空巡天调查星场。

资料来源：Science Daily

发布单位：台北市立天文科学教育馆

天文学家使用MAGIC（Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes）望远镜于2021年8月探测到蛇夫座RS爆发的伽马射线。MAGIC位于加那利群岛的拉帕尔马岛，是两具直径17米镜片望远镜，观测伽马射线造成的粒子簇射所发出契忍可夫辐射。

蛇夫座RS距离地球约5,000光年，是白矮星和红巨星组成的双星系统。当红巨星的气体流向白矮星时，它提供白矮星外部氢气，氢气逐渐堆积在白矮星表层形成外壳，直到的温度和压力变大造成快速热核反应成为新星。由于白矮星仍然保持完好，因此每隔约15年蛇夫座RS会再次爆炸。当2021年蛇夫座RS爆发，两台MAGIC望远镜记录了250GeV的伽马射线，这是有史以来在新星中所测得最高能量，比可见光能量高一千亿倍。论文作者表示：MAGIC能快速反应，在其他不同波长仪器测到新星爆发之后30秒内移动至目标，是这次观测成功因素之一。

论文作者认为：新星爆炸后，冲击波前沿通过来自红巨星的恒星风和围绕双星系统的星际介质传播，就像一个巨大的发电厂，将粒子加速到接近光速，造成伽马射线。因此除了超新星，新星应该也是宇宙射线的重要来源之一。论文发表在《自然·天文学》期刊。（编译/台北天文馆研究员李瑾）

MAGIC（Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes）望远镜

资料来源：Phys.org

发布单位：香港天文学会

日本山形县坂垣公一于2022年4月16日14时51分左右（世界时）使用0.5米 f/6 望远镜 + KAF-1001E CCD相机在室女座NGC 4647星系中发现15.0等超新星候选体。该天体位置如下（春分点2000.0）：

赤经 12时43分35.350秒
赤纬 +11度34分36.00秒

该天体获得正式编号SN 2022hrs后，位于意大利蒙特巴尔天文台（Monte Baldo Observatory）经过分光光谱观测，确认其前身星为Ia型超新星。

这是他2022年3月19日以来发现的第3颗超新星，到目前为止，板垣公一共发现166颗超新星（包括独立发现）。

【图：板垣公一，文：节译自日本天文艺术网页；新闻资讯由林景明提供】

发布单位：台北市立天文科学教育馆

图说：摘录自太平御览（v. 874, f. 4b; MS Nu-3）《竹书纪年》曰：周昭王末年，夜清，五色光贯紫微，其王南巡不返。图片来源：日本国立国会图书馆

根据加拿大研究员马里努斯·安东尼·范-德-斯鲁伊斯（Marinus Anthony van der Sluijs）及名古屋大学早川尚志（HAYAKAWA Hisashi）特任助教最近的一项研究：中国古代文献中发现最古老的极光之纪载。这一研究刊登在2022年1月17日出版的《太空研究进展（Advances in Space Research）》期刊上。

《竹书纪年》是公元前三、四世纪战国时魏国的编年体史书，记载夏、商、西周和春秋、战国史事。除了历史事件之外，书中还记录了天空中不寻常的偶发事件。尽管这部编年史早已为学者所知，但重新审视这些古老的文献有时会获得耳目一新的新见解。

《竹书纪年》曰：周昭王末年，夜清，五色光贯紫微，其王南巡不返。

这段文字记载记录周昭王末期的一个晚上，在北方天空看到「五色光」。研究人员使用最新重建的中国历史年表选定了最可能的两个年份：公元前977年和957年。

研究人员发现「五色光」的记录与地磁风暴一致。当中纬度极光足够明亮时，可以呈现出多种颜色的奇观。地球的磁北极在公元前10世纪中叶向欧亚大陆一侧倾斜，比现在距中国中部更靠近约15°，因此，在中国中部可以看到极光椭圆区，估计在这种情况下极光椭圆区可能位于磁纬度40°或更小的区域。这将是已知的最早极光记录。

两年前也有其他的研究人员在公元前679年至655年间的楔形文字板上，发现两河流域的亚述天文学家刻得几个极光记录。有一些科学家将以西结书中所描述的异像（Ezekiel’s vision，追溯到公元前594或593年）与中东的极光连结。除此之外，在巴比伦国王尼布甲尼撒二世（Nebuchadnezzar II）的天文日志中发现了关于公元前567年极光的记录。

为什么科学家们花了这么长时间才在《竹书纪年》中找到「五色光」的极光记载呢？原因之一是《竹书纪年》几经波折，早在汉代时就已经散佚（读sàn yì，指散失），公元3世纪西晋时一个战国魏王的墓室被盗挖才又重新出土，五代战乱再度散佚。16世纪明代的印刷版本将「五色光」解读成「彗星」。

有趣的是，对极光的研究可以追溯到这么久远的时间，此类历史资讯也很有价值，它帮助科学家模拟太空天气变化和太阳活动的长期模式，从几十年到几千年的时间尺度不等。反过来说，了解这些变动可以让我们对于未来的大规模太阳风暴及其可能造成的科技设备之破坏做好准备。该历史记录是荷马太阳活动极小期（Homeric Grand (Solar) Minimum，公元前810-740年）之前的现今唯一所知太空天气事件。由于荷马的生存年代有历史争议，最好将其称为新亚述极小期（Neo-Assyrian Grand Minimum）。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

庞大的C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星正以时速22,000英里（约35,000公里）的速度从太阳系边缘飞奔而来，但不用担心，它距离太阳最近时要等到2031年，距离大于10亿英里（约16亿公里），比太阳到土星的距离还要远。

透过哈勃太空望远镜，天文学家证实C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星拥有迄今观测以来最大的彗核，估计直径约85英里（约137公里），比一般的彗核大50倍，质量更高达500兆吨，是一般彗星质量的10万倍。之前的记录保持者是林肯近地小行星研究计划（Lincoln Near-Earth Asteroid Research , LINEAR）于2002年发现的C/2002 VQ94彗星，其彗核直径估计约60英里（约97公里）。

图说：左图为2022年1月8日哈勃太空望远镜的广角相机拍摄20亿英里（约32亿公里）以外的C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星照片；中图为叠加左图明亮的彗发轮廓影像所形成彗发模型照片；右图为结合射电望远镜的观测数据得到彗核的直径约85英里（约137公里），据估计彗核像煤一样黑。
图片来源：NASA、ESA、许文韬（澳门科技大学）、David Jewitt（加州大学洛杉矶分校）；影像处理：Alyssa Pagan (STScI)

C/2014 UN271彗星是天文学家Pedro Bernardinelli和Gary Bernstein在智利塞罗托洛洛美洲天文台（Cerro Tololo Inter-American Observatory）暗能量巡天计划（Dark Energy Survey）的影像档案中首次发现的。它于2010年11月偶然地被观测到，当时它距离太阳达30亿英里（约48亿公里），几乎是太阳与海王星的平均距离。从那时开始，地面和太空望远镜都对它进行了深入研究。

加州大学洛杉矶分校行星科学和天文学教授David Jewitt说：「彗星在太阳系边缘遥远的地方通常亮度太微弱而无法被看到，但是这颗彗星在这么远的距离还是如此明亮，我们一直怀疑它一定很大。」

该论文的第一作者澳门科技大学的许文韬说：「我们猜测这颗彗星可能很大，但是我们需要最好的数据来佐证。」因此，他的团队在2022年1月8日使用哈勃太空望远镜拍摄了五张这颗彗星的照片。

在被充满尘埃包覆的彗发中分辨固态彗核是个大挑战。这颗彗星目前距离太远，哈勃太空望远镜无法解析出彗核。但是哈勃太空望远镜的观测数据显示在彗核位置侦测到一个亮斑。接下来，许文韬和他的团队便以电脑模拟的彗发模型调整参数来拟合哈勃太空望远镜影像，扣除彗发后，留下恒星状的彗核，再从其亮度来估计彗核大小。

许文韬和他的团队将他们的结果比对智利阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）的无线电波观测结果，哈勃太空望远镜的测量结果接近ALMA的估计，但是彗核表面比之前认为的还要暗，像煤一样黑。

图说：比较C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星与其他几颗彗星的彗核之大小。
图片来源：NASA, ESA, Zena Levy (STScI)

C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星已经朝向太阳系飞奔了超过100万年，它来自于欧特云（Oort Cloud，又译奥尔特云），欧特云被认为是彗星的故乡，球壳形状，内部边缘在太阳和地球之间距离的2,000到5,000倍处，外缘可能至少延伸到离太阳最近的恒星距离的四分之一，即半人马座比邻星。欧特云的彗星可能在数十亿年前，当时木星和土星的轨道仍在演化，它们被巨大的外行星引力抛出太阳系，形成欧特云，后来它们的轨道受到经过的恒星引力干扰才会返回太阳系。

C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星轨道周期为300万年，椭圆形的轨道几乎垂直于太阳系的轨道面，最远距离太阳大约半光年。这颗彗星目前距离太阳不到20亿英里（约32亿公里），温度只有华氏-348度（摄氏-211度）左右，这足以让一氧化碳从表面升华以产生彗发。

C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein)彗星为欧特云中彗星的大小分布及欧特云总质量提供了宝贵的线索。目前对欧特云质量的估计差异仍然很大，高达地球质量的20倍。

荷兰天文学家Jan Oort于1950年代首次提出欧特云理论，构成它的彗星虽然数量庞大，但是亮度太微弱且距离太遥远，以致于无法直接观察到。据估计，美国航太总署（NASA）的航海家号（Voyager，又译旅行者号）太空船还要再过300年才能抵达欧特云的内部区域，并且需要长达3万年的时间才能穿越欧特云。

欧特云间接证据来自于彗星，这些彗星轨迹可以追溯回发源地，它们从各个不同方向往太阳系飞奔，这意味着欧特云必须是球形的，这些彗星是早期太阳系组成物质的重要证据。太阳系形成和演化的理论模型支持了欧特云的真实性。通过深空巡天观测和多波长观测收集的观测证据越多，天文学家就越能了解欧特云在太阳系演化中扮演的角色。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：哈勃太空望远镜