发布单位:台北市立天文科学教育馆

  当NEOWISE彗星于2020年7月份与地球擦肩而过时,这颗自1997年以来北半球最明亮的彗星在业余天文学家的涂鸦墙上占满了版面,甚至有许多的大型望远镜都在7月指向了这颗彗星,但是这些大量的照片,都与夏威夷的北双子望远镜拍摄的照片大相径庭。

不同时段所拍摄的NEOWISE彗星。
▲不同时段所拍摄的NEOWISE彗星(©International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Drahus/P. Guzik)

  在可见光波段中,望远镜拍摄到尘埃和气体分子从彗核螺旋状喷出,这是由于其彗核呈螺旋状旋转,类似于花园洒水器喷出螺旋状水流,透过8月1日拍摄的一系列图像,研究人员已经计算出彗核的旋转速率,其旋转一圈的周期约为7.58±0.03小时,并且没有其它周期上的改变或旋转速率变化,该资讯发表于《天文学家电报》中。

  哈勃太空望远镜8月8日拍摄的图像显示,它通过近日点后彗核仍然完好无损,由于彗星是由岩石及易挥发的冰组成的物质,当它靠近太阳时,昇华或逸出的气体会在彗星周围产生彗发及彗尾。

NEOWISE彗星的可见光影像,其左右各有两道扇形逸出气体。
▲NEOWISE彗星的可见光影像,其左右各有两道扇形逸出气体(©NASA, ESA, Q. Zhang/California Institute of Technology, A. Pagan/STScI)

  科学家认为彗星的旋转是受到气体释放的影响。过去在许多彗星接近太阳时,它们的自转速度都增加了,这都被认为是热能的提升影响了彗星的昇华速度,如果这种效应够大,就会导致彗星分裂。

  类似的图片可以让科学家知道许多事情,包含了彗发及彗尾的组成,估算放气速率,旋转的方向。NEOWISE彗星正向着遥远的外太阳系前进,在未来的6700多年里,我们将不会再看见它,但是大量的数据资料已经足够让科学家分析及思考一段时间了。(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  在太阳系里,行星可以简单地按照大小及密度,区分为岩质行星、气态巨行星及冰质巨行星,科学家也按照太阳系的组成建构出行星系统的演化模型。

  但随着我们发现的系外行星已超过四千颗,许多我们不熟悉的行星类型出现,影响了科学家对于行星演化的了解。举凡在远小于水星轨道范围内运行的巨大“热木星”,大小介于地球及海王星之间的“迷你海王星”或“亚海王星”,科学家为了解释他们的形成,不断修改既有的理论。

  最近有研究团队利用TESS(凌日系外行星巡天卫星),搭配地面天文台进行凌日及径向速度的观测,找到名为TOI-421系统中的两颗系外行星。TOI-421 b的密度很低,质量不到海王星的一半,表现出充满大气的性质,但研究人员认为其位在非常接近母恒星、周期仅5天的轨道上,应该早已丧失大气。TOI-421 c密度更低,质量与海王星相当,更有潜力供JWST(詹姆斯·韦伯太空望远镜)进行进一步的大气特征观测。

TOI-421 b及TOI-421 c的大气特征显着,是下一代观测计划的重要目标。
TOI-421 b及TOI-421 c的大气特征显着,是下一代观测计划的重要目标。

  该团队还预测了未来大气特征的观测结果,预期应可看到明显的Lyα吸收线,做出氢气的逸散及甲烷存在的假设。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:AAS NOVA

发布单位:台北市立天文科学教育馆

新研究发现,地球上的水可能来自于行星形成时存在于太阳系内部的物质,而不是彗星或小行星所提供。
图说  新研究发现,地球上的水可能来自于行星形成时存在于太阳系内部的物质,而不是彗星或小行星所提供。Credit: © dell / stock.adobe.com

  一项新的研究发现,地球上的水可能来自于行星形成时存在于太阳系内部的物质,而不是遥远的彗星或小行星所提供。这项研究发表在《科学》(Science)期刊,这意味着地球可能一直都是含水的(wet)。

  来自法国南锡的Recherches Petrographiques et Geochimiques中心(CRPG,CNRS /Universite de Lorraine)的研究人员,包括现在担任圣路易斯华盛顿大学的博士后研究员的确定,一种名为顽火辉石球粒陨石(enstatite chondrite)中含有足够的氢,至少可提供3倍于地球海洋中的含水量,甚至更多。

  顽火辉石球粒陨石全部由太阳系内部的物质组成,本质上与最初构成地球的物质相同。

  我们的发现表明,地球的组成部分可能对地球的水资源起了重要的作用,第一作者Laurette Piani说,在这颗岩石行星形成时,太阳系内部存在着含氢物质,尽管温度太高,水无法凝结。

  顽火辉石球粒陨石是罕见的,只占收集到的已知陨石的2%左右。

  但它们具有与地球相似的氧、钛和钙同位素,氢、氮同位素也与地球相似。

  如果它们有效构成了地球的组成部分,这一结果意味着这些陨石向地球提供了足够的水,便可用来解释地球水的起源,这真是太神奇了!华盛顿大学艺术与科学物理学博士Lionel Vacher说。

  该论文还提出,大气中的氮(地球大气中最丰富的成分)可能也来自顽火辉石球粒陨石。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Scitech Daily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

由于在南极深海沉积物中发现了超新星的证据,围绕太阳系周围空间的一个谜团正在揭开。
图说  由于在南极深海沉积物中发现了超新星的证据,围绕太阳系周围空间的一个谜团正在揭开。Credit: Pixabay/CC0 Public Domain

  由于在南极深海沉积物中发现了超新星的证据,围绕太阳系周围空间的一个谜团正在揭开。Anton Wallner教授是澳洲国立大学的核物理学家,他领导的这项研究表明,在过去的3.3万年里,地球一直在穿过一团微弱的放射性尘埃云,这些云可能是以前超新星爆炸的残骸。

  研究人员利用希夫质谱仪(HIAF's mass spectrometer)的极高灵敏度,从两个不同的地点搜寻了几个深海沉积物,这些沉积物可以追溯到3万3000年前。他们发现了同位素铁60的清晰痕迹,这是恒星在超新星爆炸中死亡时形成的。

  铁60具有放射性,会在1,500万年内会完全衰变,这意味着地球上发现的任何铁60都是在46亿年前形成地球之后由别的地方来的,因此推测是从附近的超新星到达这里,然后才沉入海底。

  过去的几千年里,太阳系一直在穿过一个密度更大的气体和尘埃云,称为本地星际云(LIC),其起源尚不清楚。如果本地的星际云是铁60的来源,那么当太阳系进入星际云时,铁60的含量应急剧增加(根据该团队的数据,这很可能发生在过去3万3000年之内。至少,最古老的样本中铁60的含量应该低得多,但研究显示却没有。

  研究人员指出,找到答案的最好方法是寻找更多的铁60,以弥补4万年前到100万年前之间的空白。

  该研究已发表在美国国家科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。(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

  伽利略卫星是木星的四个主要卫星,占木星卫星总质量的99.999%,伽利略在1610年透过自制望远镜首次发现它们,分别是「埃欧」、「欧罗巴」、「盖尼米德」和「卡利斯多」。

  伽利略卫星的地质活动都相当活跃,因为木星巨大的潮汐力不断拉伸及挤压它们,现在有科学家认为,四个卫星表面下可能存在的液态海洋或熔岩,对彼此的潮汐力影响将更大。

  研究人员解释,因为伽利略卫星地下海洋各自的潮汐,彼此在互相靠近时又产生了「潮汐共振」的效应,这种效应远比木星本身的潮汐力影响更显著,如果地下海洋的黏度比较大的时候,产生的热量将相当可观。

  根据研究团队的计算,木星对「欧罗巴」地下海洋的潮汐影响深度为200米,相较之下,「埃欧」对「欧罗巴」潮汐影响则可深达80公里。科学家并不清楚欧罗巴地下海洋的深度,但只要伽利略卫星潮汐共振的效应够强,将足以对卫星地表造成冲击起伏,科学家就能以看得到的起伏推估其深度。

  这个研究提供了预测天体地质活动的全新想法,任何系统中有多颗海洋星球都可能因此对适居性产生重大的影响,例如拥有7颗类地行星、其中3颗位在适居带的TRAPPIST-1的行星系统。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:Space.com

由美国宇航局伽利略号宇宙飞船在这里看到的木星卫星欧罗巴,在其冰冷的外壳下隐藏着一个巨大的海洋。图片:NASA/JPL-加州理工学院/SETI研究所

由美国宇航局伽利略号宇宙飞船拍到的木星卫星欧罗巴,在其冰冷的外壳下隐藏着一个巨大的海洋。图片:NASA/JPL-加州理工学院/SETI研究所

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  我们日常生活周遭所见的物质,由质子与中子这类「重子」主宰,但在全宇宙的能量占比中不超过5%,超过95%的质能分布由我们还很陌生的暗物质及暗能量组成。不过仅仅是这5%的重子物质,科学家也还没全部找到。

宇宙质能总分布。ESA普朗克卫星资料。
宇宙质能总分布。ESA普朗克卫星资料。

  宇宙中的重子会以恒星、尘埃或气体等方式呈现,但科学家放眼望去,只找到了这5%的一半。我们对宇宙的了解已经够少了,少了这一半我们就只能掌握宇宙仅2.5%的总质能。消失的2.5%也许是不发光的黑洞,或者是过于低温、低密度的星际物质,或者是受到我们还不清楚的机制影响。

  现在有研究团队提出了全新的想法来找寻这些隐藏的重子。利用遥远的高能脉冲,在通过密度极低的宇宙空间后,其路径上的重子物质相当于电磁波的介质,会使脉冲频谱拉宽,产生色散的现象。原理如同阳光通过三稜镜后分散成七个颜色,根据色散程度可以回推介质的性质。

  该团队为中子星的脉冲及成因还不清楚的「快速无线电爆发(FRB)」建立测试模型,它们短暂且高能的特性使得色散的效应有可能被测量。特别是FRB的观测,科学家近年正快速累积FRB的观测样本,未来或许可以利用这个方法了解隐藏的重子。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:AAS NOVA

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  银河系的中心是一个超大质量黑洞,其质量约等同于400万颗太阳,它又被称为人马座a*。从这个区域吹出来的星系风,在银河系盘面的上下方呈现两个巨大的伽玛射线泡,向太空延伸了五万光年,这些被称为费米泡的东西,包含了不同的气体及宇宙射线。

  而天文学家刚发现到,在费米泡内部有着群聚的高速冷分子气体,换言之是生成原恒星的材料,更妙的是,天文学家不清楚它们是如何「像子弹一样」从银河中心喷出。自从十年前发现了费米泡后,银河系的星系风一直是值得讨论的话题,不仅仅是热气体从银河中心喷出,甚至也有冷的高密度气体,这些气体不太容易移动。研究人员利用阿塔卡玛探路者实验电波望远镜,找寻先前在费米泡中发现的氢原子云光谱特性。

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▲艺术家笔下的银河系及费米泡(紫色团块)。

  他们发现了许多类似的分子云团,其中两团较大的分子云至少相当于380倍及375倍太阳质量,分别以每秒240公里及300公里的速度运动,它们似乎与较暖的介质混合在一起,这些冷密分子气体可能正处于被破坏的过程中,而这些原料正是恒星形成所需要的物质。当银河系把大量的物质向外喷出,就失去了一些可以形成恒星的材料,一旦失去物质的量达到一定程度,星系就再也无法形成恒星了,因此,能看见这个现象就能够让天文学家预知银河系的未来。

  至于费米泡本身仍是个谜,目前尚不清楚其形成原因,但先前天文学家引入了两种不同的机制来解释这个现象。第一种是在人马座a*周围的分子云中在过去曾经极大量的产生新恒星,从而制造了强大的恒星风,这个假说有点牵强,但并非不可能;第二种的支持者较多,是在过去的某个时间点,人马座a*吞食了一团物质,而黑洞的吸积可以在物质沿着视界旁的两极发出喷流,或是在物质螺旋进入黑洞的过程中快速旋转而从吸积盘甩出物质风。

  这项新的研究不仅没有解决费米泡的生成问题,事实上,它反证了前两种假设是错的,因为有了这些聚集的高速冷分子云,银河系的恒星生成率及黑洞吸积盘或喷流似乎都不是这些冷密分子的可能来源,而这些冷分子云偏偏又存在于费米泡中,目前研究小组希望对核心星系风中的分子气体进行追踪观测,以了解更多的细节,相关的研究发表在《自然》期刊上。(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  在银河系中,超过八成的恒星数属于M型红矮星,科学家认为其中六分之一的系统至少有一颗类地行星位于它们的适居带中,不过位在适居带并不能保证系外行星的适居性。

  适居带的定义是行星系统中,距离母恒星适当距离的范围,该范围内辐射功率适当,使液态水有机会保存下来。不过M型红矮星光度远低我们的太阳,适居带多非常接近母恒星,容易使行星「潮汐锁定」,受重力影响始终以同一面面对母恒星,造成行星受光面不断被加热,背光面则永远被锁定在冰封的黑暗中。

  如果系外行星上有海洋,热量就有机会通过洋流在行星上传递,而陆地的面积是否会影响热量在行星上的流动? 最近一项研究以半人马座的比邻星b,来模拟陆地的存在和规模如何影响系外类地行星的适居性。

  比邻星b距离我们仅4.2光年,是已知最接近的系外行星,可能被比邻星潮汐锁定,并被推测有海洋覆盖。研究人员以模型推演一系列大小不同的陆地,从行星表面占比0%至40%,放置在行星的受光面(因行星质量分布不均经长时间演化的趋向),发现陆地的面积与热传输效率呈负相关。尽管如此,在陆地占比40%的模型中,热循环及生物所需养分的循环也都得以维持。

  这份研究显示陆地面积占比不会扼杀像比邻星b这样位在适居带,受潮汐锁定,但可能具有海洋的行星的适居性。这个答案待詹姆斯·韦伯太空望远镜升空后进行更多观测将更清楚。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:AAS NOVA