有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

左图是根据Chandra的观测资料，对SN1987A超新星碎片撞击周围环状物质的3D模拟。右图是艺术家绘制的波霎风星云。波霎是高速旋转并具有强磁场的中子星，其吹出的粒子和强磁场作用形成波霎风星云。

自1987年2月24日大麦哲伦星系里的SN1987A超新星爆炸后，作为四百年来首次肉眼可见的超新星，科学家对其很感兴趣，使它成为拥有最多研究的天体之一，其中包括寻找爆炸后留下的中子星。

当质量大的恒星燃烧完核心的氢后，核心将塌缩反弹并把外层吹往太空。塌缩的核心将变成拥有极高密度的中子星，中子星是由中子緻密堆积所形成（约原子核的密度），假如把太阳压成一颗中子星大约仅16公里。

波霎（脉冲星）是高速自转并带有强磁场的中子星，具有光束并随中子星自转如灯塔般扫过天空，假如朝向地球时可观测到短的脉冲。有些波霎表面会吹出物质（带电粒子），其速度甚至趋近于光速，当带电粒子和磁场作用将形成结构复杂的波霎风星云。

使用钱卓拉（Chandra）X射线天文台和核光谱望远镜阵列（NuSTAR），团队发现因SN1987A的碎片撞击周围物质而产生的相对低能量的X射线。此外因NuSTAR可侦测到更多相对高能量的X射线，借此团队亦发现高能量粒子存在SN1987A的证据。

此相对高能量的X射线来源有两个可能，其一是高能量的波霎风星云，另一是爆炸波把粒子加速到高能量，后者不一定需要波霎存在，且可在离爆炸中心较远处出现。

但此相对高能量的X射线资料，无法完全用爆炸波来解释，因而提高波霎风星云（中子星）存在的可能性。由于在2012到2014年间，科学家观测此X射线亮度皆差不多，但是于澳洲望远镜緻密阵列（ATCA）观测到的电波讯号强度却增强，这和爆炸波机制预期的结果不吻合。估计依靠爆炸波把电子加速到如NuSTAR观测的高能量，需要花上400年，较超新星残骸的年纪大上10倍。

搭配Chandra和NuSTAR的观测与2020年ALMA的在毫米波段观测结果，亦可为波霎星云存在提供证据。

因在SN1987A的中心布满灰尘和气体，遮挡其发出的光线。作者利用模拟了解物质对不同波长的X射线的吸收，从而反推原始发出的光谱。并预测数年后这些物质将散开，较不易遮挡光线，估计再过10年左右将可直接观测到坡霎发出的光，揭露中子星的存在。

天文学家一直在猜测是否时间不足使中子星形成，抑或形成的是黑洞而不是中子星，SN1987A爆炸后留下的天体数十年来一直是未知谜团，而今新的观测提供更多资讯帮助了解。还需更多的观测资料来支持波霎风星云的存在。假如之后观测到无线电波的增强，伴随着相对高能的X射线减弱，将更能支持中子星的存在。（编译/台北天文馆陈姝蓉）

资料来源：Science News

发布单位：国家航天局

2021年3月4日，国家航天局发布3幅由我国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图，包括2幅全色图像和1幅彩色图像。

全色图像由高分辨率相机在距离火星表面约330-350千米高度拍摄，分辨率约0.7米，成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见，据测算，图中最大撞击坑的直径约620米。彩色图像由中分辨率相机拍摄，画面为火星北极区域。

2月26日起，天问一号在停泊轨道开展科学探测，环绕器高分辨率相机、中分辨率相机、矿物光谱仪等科学载荷陆续开机，获取科学数据。环绕器上的高分辨率相机配置两种成像探测器，能够实现线阵推扫和面阵成像，对重点区域地形地貌开展精细观测。中分辨率相机具备自动曝光和遥控调节曝光功能，能够绘制火星全球遥感影像图，进行火星地形地貌及其变化的探测。

全色图像1

全色图像2

天问一号任务的最终目标是于5月或6月在火星乌托邦平原（Utopia Planitia）南部登陆一辆火星车——乌托邦平原（~35-50° N; ~80-115° E）是公认的火星上最大的盆地——进行科学考察。

天问一号是自1960年10月前苏联发射第一艘火星探测器以来，世界上第46次火星探测任务。其中只有19次成功。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

您能在这张令人叹为观止的火星卫星影像中找到毅力号吗？

2021年2月18日，当NASA的毅力号成功降落在火星杰泽罗陨石坑（Jezero）时，不仅是NASA任务人员胜利地站起来欢呼和鼓掌，国际媒体聚焦，来自世界各地的人们都在收看毅力号登陆的实况转播，接下来的几天，媒体充斥着对于火星表面和这事件相关的报导。

图1

这张最新从高空俯瞰火星的照片，是来自火星微量气体任务卫星（TGO）所拍摄，它是ESA-Roscosmos ExoMars计划的一部分，TGO拍到了杰泽罗陨石坑的毅力号。

自2016年以来，TGO进入了火星轨道，主要任务是收集有关火星大气成分的重要数据。特别是寻找可能是地质或生命活动有关的大气甲烷和其他气体的痕迹，以确定数十亿年前火星上是否有生命存在。

2月23日，TGO利用其轨道位置的优势，使用彩色和立体表面成像系统 （Colour and Stereo Surface Imaging System，CaSSIS）拍摄了显示杰泽罗陨石坑内的毅力号——以及其降落伞，隔热罩和下降段等机械物件的照片。

图2。TGO所拍摄毅力号着陆点的图像。（ESA）从图1 一系列暗和亮的图像对比中，可辨识出毅力号及它下降时的一些机械物件。

在这里接下来的两年（可能会延长），毅力将寻找过去微生物存在的迹象。 因为在先前的火星任务中，科学家曾在杰泽罗陨石坑里发现保存完好的河流三角洲和富含粘土的沉积物，数十亿年前，这里可能是个湖泊，是寻找生命的遗迹的好地方。因此，它被选为此次任务的登陆地点。

毅力还将进行一项雄心勃勃且史无前例的行动，将收集火星岩石和土壤的样本，由一个称为ESA-NASA火星样本返回任务（ESA-NASA Mars Sample Return mission）送返地球，该任务包括一个着陆器，一个火星车（用于取回样本）和小型发射器（用于将它们发射到轨道），届时将由另一艘火星轨道太空船将样本带回地球进行分析。（编译：台北天文馆刘恺俐）

资料来源：Science Alert

Messier objects = 梅西爾天體 = 梅西耶天体 = 梅西叶天体

发布单位：台北市立天文科学教育馆

这些位于火星大沙丘顺风坡上漂浮于空气中的尘埃物质羽状物是一条重要线索，科学家推断，在春天，大块的干冰滑下沟壑，激起了沙尘。

火星上的罗素陨石坑（Russell crater）是太阳系中已知最大的沙丘地形，提供一个研究这颗红色星球上的现代地表的场地。

本研究的第一作者Dinwiddie说，最初，科学家认为线性沙丘沟渠是古代火星气候支持表面液态水时的遗留物。然而，重复成像显示，当火星又冷又干旱的时候，明亮的二氧化碳冰块静止在沙丘沟壑（hè）中，表明了冰块和沟壑之间的因果关系。

Dinwiddie说，在这篇论文中，我们提供了令人信服的新证据，即排放的二氧化碳会移动二氧化碳冰块，从而凋刻和改变线性沙丘沟壑。在火星寒冷的秋冬季，寒冷的气温将部分二氧化碳大气凝结到沙丘表面，形成冰层。先前的研究表明，在冬季和早春，来自太阳的辐射穿透过半透明的二氧化碳冰层并加热冰下的深色沙子，导致一些冰转变为气体，并使接触区的压力增加。这种加压的二氧化碳气体通过冰层的脆弱区域逸出到大气中，还以气体喷射的形式排出沙子和灰尘。

喷出的物质落回地面，在喷口周围形成黑点。这项研究提出，随着季节的推移，重复的排气会将沙丘顶部附近陡坡上的冰块分解成离散的块体。排出的气体最终会把这些块体移走，并使它们滑下山坡，加深和改造现有的沟壑或凋刻新的沟壑。空气中的羽状物是由滑块扰动的细尘组成的，而粗尘在沟壑附近重新沉积，在活动沟壑周围形成季节性、相对明亮的条纹。散发出气体的冰块暂时清除了深色沟壑沙土上的灰尘，导致沟壑内外的反照率变化。

Dinwiddie说，我们于10月的最后三个星期的短时间内，观察到这种围绕活动沟壑的明亮条纹模式。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Daily

沟壑：汉语拼音 gōu hè，注音符号 ㄍㄡˉ ㄏㄜˋ　山沟；坑谷。

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：   ★★★

2021年3月5日2时第4号小行星灶神星到达冲的位置，亮度为6.0星等，位置在狮子座上，离著名的狮子座三重奏（星系M65、M66、NGC3628）不远。灶神星在冲日前后数日整晚可见，越接近午夜时仰角越高，更适合观测。有兴趣的人可用双筒望远镜搜寻，若能使用长镜头相机在前后数十日拍摄，可见这颗小行星慢慢移动。若进一步使用较大望远镜与CCD相机，可以观测小行星亮度变化。由于小行星形状不规则以及表面反射率不均匀。因此自转时，亮度会周期变化，甚至使用滤镜，还能见到因为表面物质不同，造成颜色也有相同周期变化。

灶神星平均直径525公里，是主小行星带第2大天体。自谷神星“升级”为矮行星后，它成为太阳系最大的小行星，占有主小行星带总质量的9%。由于灶神星比谷神星较靠近太阳，反射率也较高，因此灶神星比谷神星亮。尤其近日点冲时亮度达到近5等左右，甚至用肉眼可见，只是2018年近日点冲刚过，下次必须等到2029年！（编辑/台北天文馆助理研究员李瑾）

2016至2022年灶神星的亮度变化

发布单位：台北市立天文科学教育馆

自1877年发现火星的两个小卫星火卫一（Phobos）和火卫二（Deimos）以来，它们使研究人员感到困惑。由于它们非常小：火卫一的直径为22公里，火卫二的直径仅12公里，而且外观像马铃薯。这使人们怀疑它们可能是被火星重力所捕获的小行星。但科学家认为：若是它们是捕获的天体，轨道将为高度椭圆，且轨道倾斜度为随机。但事实上却相反，火星卫星的轨道几乎为圆形，并位在火星的赤道上。因此，研究团队以电脑模拟轨道的变化，证实过去火卫一和火卫二的轨道交叉，意味它们有相同起源。并认为：当时有更大的卫星在火星上运行，且被另一天体撞击，火卫一和火卫二就是残骸！相关论文发表在journal Nature Astronomy上。

这些结论虽然容易理解，但需要进行广泛的计算。首先，研究人员必须完善描述卫星与火星之间的相互作用。作者解释：所有天体都相互施加潮汐力，这些力导致能量转换，称为耗散，其强度取决于物体的大小、内部组成以及彼此距离。NASA的洞察号正在火星上进行探索，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）也参与该任务的地震仪，用于记录地震和陨石撞击。作者说：这些观测能使我们研究火星内部密度与能量耗散。此外，由其他太空船测量表明，火卫一和火卫一由非常多孔的物质组成，它们的密度小于2克/立方公分，远低于地球5.5克/立方公分。他认为火卫一内部有很多空腔，里面可能有水冰让潮汐力造成大量能量消散。

利用这些精确资料与理论，研究人员进行数百次计算模拟，以追踪火卫过去的轨道，估计10到27亿年前之间它们到达相交点（即火卫一和火卫二诞生时）。确切的时间必须精确得到火卫内部性质。研究人员希望计划于2024年发射的日本太空船Mars Moons eXploration能探测并送回火卫一的样本，可提供有关火星卫星内部的必要细节，并更精确地计算。

他们计算得出的另一结果是，火卫的前身比火卫一离火星更远。研究人员解释说，虽然较小的火卫二仍留在它诞生地不远，但潮汐力使火卫一持续接近火星。模拟显示火卫二会非常缓慢地离开火星，然而，火卫一将在不到4000万年的时间内坠入火星，或接近时被重力破坏。（编译/台北天文馆助理研究员李瑾）

火卫一（Phobos）和火卫二（Deimos）艺术图

资料来源：SciTechDaily

上海发布

浦东新区新闻办说，经过紧锣密鼓地内部装饰和布展，上海天文馆项目已临近整体工程尾声，预计2021年6月中下旬择期试运行。该馆建筑面积超38000平方米，布展面积达到12500平方米，有三个主展区和三个特色展区。从空中俯瞰，上海天文馆的建筑就像一架巨大的时间机器。

内径23米、外径约30米的球幕影院，从远处看去，就像一个天体漂浮在空中，阳光从镂空的圆环投射下来，会在地面上形成一个圆弧，随着时间推移而在地面移动。

形似巨碗的倒转穹顶，则采用了与常见的“穹顶”相反的构造，以“再造一个新的地平线”为设计理念，当游客置身其中，好像走进了一处与凡世隔绝的山谷，只留下头顶一片纯净的天空“与天对话”。

透过金碧辉煌的圆洞天窗，阳光可从洞口倾泻而下，在地面上形成一个圆形光斑，该光斑在地面随着时间的变化而移动。每年夏至前后的正午，圆形光斑将与地面上预设的圆形标志完美重合。

建成后，上海天文馆将以“大历史+大结构”为框架，全景展现宇宙浩瀚图景，打造多感官探索之旅。

观众可以通过数据可视化、AR、VR、生物识别、人工智能等先进技术参与互动，了解天文科学知识；深入高仿真场景，沉浸式地体验宇宙空间环境；在“天文数字实验室”体验前沿研究，在“星闻会客厅”追踪天文热点，在“中华问天”聆听院士讲述科研故事。

展品方面，上海天文馆已征集了约70件精品陨石，其中包括品相精良的月球陨石、火星陨石、灶神星陨石，还有著名的中国随州陨石、俄罗斯阿林陨石等世界著名陨石。

此外，上海天文馆还征集了120多件/套精彩文物藏品，如著名科学家牛顿、伽利略、开普勒、惠更斯等大师的原版著作，精美的弗拉姆斯蒂德星图、波德星图、哥德巴赫星图等。

整个天文馆的主展区和一些特色展区布展已经基本告一段落，目前主要是展区灯光、音效的调试。如果按百分比计算，目前90%的工作基本已完成，预计6月份左右试运行。

摄影：朱洁
资料：浦东新区新闻办

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发布单位：台北市立天文科学教育馆

火星陨石碎片上的嗜极生物生长的显微成像。

科学家将一小块火星黑美人陨石（the Martian Black Beauty meteorite）磨碎，并用它来培养嗜极生物（可在极端环境中生长繁殖的单细胞生物）。这不仅证明了生命确实可以在真实的火星环境中存在，还为天体生物学家提供了新的生物特征，可以用来寻找火星地壳中古代生命的迹象。

奥地利维也纳大学的天体生物学家Tetyana Milojevic说，黑美人是地球上最稀有的物质之一，是一种独特的火星角砾岩，由各种火星地壳碎片（其中一些年代为44.2±0.7亿年）形成，在数百万年前从火星表面喷出。

在数十亿年前的火星上，有着浓厚的大气层，富含二氧化碳。我们有一个火星还是婴儿时构成火星地壳的岩石样本。他们选择的微生物是Metallosphaera sedula，一种在酸性火山温泉中发现的嗜热酸性太古菌。它被放置在一个生物反应器中，经过小心加热，并充入空气和二氧化碳。研究小组使用显微镜观察细胞的生长。

它们确实在生长——而留下的黑美人基质让科学家得以观察微生物如何利用和转化这些物质来建构细胞，从而留下生物矿物沉积物。除了细胞表面的大量结壳外，我们还观察到细胞内形成了非常复杂的晶体沉积物（铁、锰氧化物、混合锰硅酸盐）。这些是Noachian火星角砾岩上生长的独特特征，我们以前在陆地矿物源和石质球状陨石上培养该微生物时没有观察到。

这可能为在火星上寻找古代生命提供一些宝贵的数据。上周抵达火星的毅力号将寻找这样的生物迹象。现在，天体生物学家知道了Metallosphaera sedula晶体沉积物的样子，有助于识别毅力号的样本中的相似物。该研究已发表在Communications Earth & Environment期刊上。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：   ★★★

2021年3月5日15时木星、水星将来到经度相同的「合」，此时木星在水星南方0.3度，是两星的视角较接近的时候。合发生时虽不可见，但于3月5日和6日的5:30到6:00之间，东南东方仰角约10度处，可见到木星、水星于空中邻近的身影，此时角距约0.5度（另3月4日、7日两星角距约1度）。

2021年3月6日19时22分水星将来到西大距，此时水星和太阳的角距约为27度。于3月6日前后数日5:40到6:00之间，于东南东方仰角10度的低空，将可见到亮度0.1等的水星。邻近水星合木星，可一同欣赏。

水星是离太阳最近的行星，常淹没于其光芒中而不可见。水星西大距指的是，水星位在太阳西方（比太阳早升起），且两者角距来到近日最大，可于日出前见到水星。由于水星、太阳的连线与地面不垂直，因此仰角较角距小。本次西大距前后一周，水星的仰角皆约10度左右，亦可尝试观赏水星。

于3月6日前后于5:40至6:00之间，于东南东方无云遮蔽、开阔的地平面附近，先找较亮的木星，再进一步找寻邻近的水星，建议搭配双筒望远镜辅助观赏水星和木星同框的美景，连续数日观赏将可观察到两星位置的变化。（编辑/台北天文馆陈姝蓉）

2021年3月6日5:30~6:00水星与木星相对位置示意图。以上示意图由Stellarium产生。