发布单位:台北市立天文科学教育馆

  碳是地球生命的基础,近期好奇号火星车发现不寻常的碳元素的比例,可能与生命有关。好奇号于2012年8月降落在火星宽约154公里的盖尔陨石坑内,任务是确定该区域是否曾能提供微生物生存。研究小组很快就确定,数十亿年前此处存在数百万年的湖泊和溪流系统,可能能提供生命环境。

  这些含碳物质是2012年8月至2021年7月之间在盖尔陨石坑沉积物中收集。好奇号总共加热了24个粉末样品以分析化学物质,揭示碳12和碳13同位素混合物比例变化大。其中某些样本富含碳12,有些区极度稀少。在地球上,生物优先使用碳12进行代谢,因地球古代岩石样本中若富含碳12通常被解释为生物化学的信号,但是对火星碳循环的了解还不足认定是生物反应。

  研究人员对碳信号提出了三种可能的解释。有可能是火星微生物产生甲烷,进入火星大气后与紫外线作用转化为更复杂的有机分子,之后落回地面进入岩石中。但是,也可能是非生物的二氧化碳与紫外线反应结果。甚至是太阳系经过含碳的分子云而造成的。研究团队认为还需要更多数据探索原因。相关论文发表在PNAS学刊。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

好奇号在第2,729个火星日拍摄盖尔陨石坑的景观。在这位置,好奇号钻“爱丁堡”孔,获得富含碳12的样品。
好奇号在第2,729个火星日拍摄盖尔陨石坑的景观。在这位置,好奇号钻“爱丁堡”孔,获得富含碳12的样品。

资料来源:Science Alert

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  有种系外行星称为热木星,它的特色就是紧贴着母恒星,因此非常热,甚至有可能被重力扭曲变形。天文学家使用欧洲太空总署的系外行星特性探测卫星 (CHEOPS),真的看到这种变形的行星了。

  这颗系外行星称为WASP-103b,它围绕着恒星WASP-103,距离约1,800光年。它几乎是颗标准的热木星,不但如木星是气态巨行星,而且非常靠近其母恒星。依现行理论模型,气体行星不可能在那里形成,因为恒星的重力、辐射和强烈的恒星风会阻止气体聚集。但热木星确实存在,迄今已发现近5,000颗系外行星之中,超过300颗可能是热木星。天文学家认为它们在更远处形成之后才向内迁。

光变

  WASP-103b于2015年首次被检测到,它的周期只有0.93天,距离母星仅0.02天文单位,因此温度高达2500K。虽然WASP-103b不小,但无法直接看到,只能测量它从恒星前面经过,造成母星亮度的下降,甚至测到它经过恒星后面时造成更微弱的亮度变暗。欧航局的CHEOPS以高精度测光,测量WASP-103的多次过境后,使天文学家能够计算出系外行星外观、质量分布,并获得行星对应潮汐力造成弹性响应(Love number)系数,而能了解系外行星组成。因为材料对变形的抵抗力取决于它是由什么组成物质。根据分析结果,WASP-103b非常类似木星,具有相似的组成和结构。但它比木星脆弱多了,它的质量是木星的1.5倍,但直径是2倍。这表示行星正在膨胀,可能是由于恒星的热所造成。大多数热木星的轨道周期越来越短,但WASP-103b的轨道周期似乎变长。天文学家认为有可能是另一物体正在破坏轨道,或是测量上的偏差。因此还需要更多观测,或许未来韦伯太空望远镜可以帮助了解此现象。相关论文发表在Astronomy & Astrophysics学报。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

系外行星

资料来源:Science Alert

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TESS达到了5,000颗系外行星候选的里程碑。
图说:地图上挤满了来自美国NASA TESS任务的5,000多颗候选系外行星。2021年12月21日,麻省理工学院TESS科学办公室发布了一批TESS感兴趣的天体(地图上的大橙色点),使目录达到了5,000颗的里程碑。图片来源:NASA/MIT/TESS提供。

  美国NASA凌日系外行星巡天卫星(TESS)发现的候选行星目录最近超过了5,000个TOIs(感兴趣的天体)。

  自2018年该任务开始以来,该目录一直在稳步增长,这批TOIs将目录增加到5,000多个,其中大部分来自麻省理工学院博士后Michelle Kunimoto领导的微弱星体搜索(Faint Star Search)。

  现在,TESS正在观测北半球和黄道平面,包括克卜勒和K2任务之前观测到的天空区域。2021年12月底增加的TOIs是TESS任务的第三年,从2020年7月到2021年6月。TESS重新观测了地球南半球的可见天空,重新观测了2018年该任务开始时首次观测到的恒星。TESS任务预计延长至2025年之后,如此应该会揭开更多新的系外行星候选者的面纱。

  发现更多的候选行星并将它们添加到TESS感兴趣的天体目录中是第一步。接下来,世界各地的天文学家将研究这些TOIs,以确定它们是否是真正的行星,而TESS任务中确认的系外行星(2021年12月20日为175个)的目录将继续增加。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Phys.org

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  圣路易斯华盛顿大学地球物理学家Anne M. Hofmeister领导了一项研究,提出地球-月亮-太阳系统中不平衡的力和力矩推动了整个地函的循环。这项新研究发表在美国地质学会即将出版的纪念地质学家Warren B. Hamilton的作品集的一部分。

  地球内部的运动普遍认为和内部放射性元素所产生的衰变热及地球形成时的碰撞所产生的剩馀能量的消散有关。但即使是地函热对流的支持者也承认,那部分的内部热能不足以驱动大规模的构造运动,意即,用热对流来解释观测到的板块运动还有其他问题。

  相反,地球板块的移动可能是因为太阳对月球施加强大的引力,导致月球围绕地球的轨道变长。Hofmeister说,随着时间的推移,地球和月球之间的共同质心已经更接近地球表面。因为摆动的质心距离地心约4,600公里,除了质心之外,地球的切线轨道加速度和太阳拉力是不平衡的,导致又薄又冷又脆的岩石圈发生破裂。

  地球自转使地球从完美的球形变成扁平状,这也导致了岩石圈的脆性破坏。作者认为,这两个独立的应力形成了在地壳中观察到的板块拼接。板块运动的多样性来自于不平衡引力随时间引起的大小和方向的变化所产生。

  Hofmeister建议可透过对冥王星和其卫星的研究来作测试。(编译/台北天文馆吴典谚)

太阳、月亮的引力可能驱动地球的板块运动。
图说:太阳、月亮的引力可能驱动地球的板块运动。

资料来源:Phys.org

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  美国哥伦比亚大学的David Kipping与中研院学者齐孝岚(Alex Teachey)等人在内的国际团队,在2018年首次发表发现第一颗系外卫星Kepler-1625 bi的文章,受到许多关注。最近该团队宣布他们在更严谨的调查下,发现了可能的第二颗系外卫星——Kepler-1708 bi,成果发表于《自然·天文学》期刊。

系外卫星
系外卫星

  Kepler-1708 bi可能是一颗由气体组成的天体,比海王星略小,每4.6个地球日围绕一颗木星大小的行星,在5,700光年外以737日为周期绕行它们的母恒星Kepler-1708。目前科学家已发现超过4,900颗系外行星,然而可能的系外卫星目前只有两颗,对比太阳系八大行星与超过200颗的卫星,系外卫星很有可能只是因为其更小更暗的身形还未被大量发现。

  2018年团队提出第一颗系外卫星的报告时,引起许多关注及质疑。过去他们不断重新检视近70颗可能的系外卫星候选者的资料,齐孝岚也帮助团队使用深度学习演算法卷积神经网路来寻找可能被模型丢失的讯号,才筛选出了这一颗可能的系外卫星Kepler-1708 bi。

  现阶段或许还无法以观测检验Kepler-1708 bi是否确实是系外卫星,不过随着史上最强大的韦伯太空望远镜升空,最快在2023年团队就有机会以新数据来重新确认,这对韦伯望远镜轻而易举。「韦伯可以找到比木卫二欧罗巴更小的系外卫星」,论文作者David Kipping这么说。

  系外卫星观察的重要性可能不亚于系外行星。在太阳系,卫星可能是比行星更有机会孕育地外生命的地方。气态的Kepler-1708 bi或许不是这样的目标,但对未来发现更多更有趣的系外卫星将是重要的开展。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:Nature Astronomy

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  地球位于一个约1,000光年的泡泡之中,长期以来研究人员一直想知道这种“超级泡泡”如何形成,1月发表在《自然》学刊的研究中,作者认为至少有15次强大的超新星爆炸所造成。

  1970年代,天文学家发现地球位于本地泡(Local Bubble)之中,且大约1400万年没有恒星在本地泡中形成。里面恒星要不是在泡泡出现之前就存在,或是如太阳,在外面形成后穿越进去。超新星是造成这个泡泡的原因,它会将制造新恒星所需的材料(例如氢气)推到泡泡边缘,形成恒星诞生区。研究人员在研究中,准确地绘制本地泡周围的恒星形成区域,并在此过程中计算了超级泡泡的膨胀速度。发现本地泡不是均匀的球体,因为它不是由一次爆炸形成的,而是由多颗超新星所产生。

  研究人员表示:通过追溯过去几千年来附近年轻恒星的位置和运动,我们重建附近空间的历史。强大的超新星爆炸引发不断扩大的冲击波,将星际气体和尘埃云推出外壳,形成本地泡的表面,冲击波继续向外推导致气泡膨胀。研究人员使用欧航局盖亚太空望远镜的数据创建本地泡表面的3D位置图,计算了构成气泡的7个主要恒星形成区域的轨迹。且研究人员也计算出本地泡的扩张速度,发现目前约为每秒6.4公里。他们认为需要15颗超新星来提供动力推动泡泡膨胀,而且这些超新星可能起源于数百万年间的两个独立的星团。

  研究人员表示:地球目前位于本地泡的中心,但纯属巧合。本地泡形成时太阳距离它约1,000光年,直到500万年前才进入。银河系这种超级泡泡可能非常普遍,且这些泡泡会相互影响,使恒星形成区域位在泡泡的交叉点上。这现象不会是永恒的,太阳在将在约800万年后离开泡泡,且本地泡也正在放缓膨胀,因此到时泡泡可能会消失。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

本地泡
本地泡

资料来源:Space.com

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  最近发现的系外行星TOI-674 b比海王星稍大,围绕着一颗约150光年远的红矮星运行。天文学家发现它的大气层中含有水蒸气,由于TOI-674 b的大气层比许多系外行星的大气层更容易观测,使得它成为深入研究的主要目标。

  当这颗相对较大的行星(其大小被称为超级海王星),穿过其较小的恒星表面时,穿过其大气层的星光可以更容易被我们的望远镜观测。那些装备了摄谱仪的太空探测器,包括刚刚发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜可以用来揭示行星的大气层中存在哪些气体。

  发现系外行星TOI-674 b的大气层中含有水蒸气,是拜哈勃太空望远镜和凌日系外行星巡天卫星TESS的合作所赐。这颗行星最初是由TESS发现,然后由哈勃测量它的光谱。如果韦伯望远镜一旦启动并运行,应该能够更详细观察这颗系外行星的大气层。

  由堪萨斯大学Jonathan Brande领导的一个国际团队对TOI-674 b上的水蒸气的新研究做出了贡献,该研究已经提交给一个学术期刊。(编译/台北天文馆吴典谚)

根据最近的一项研究,超级海王星TOI-674 b 的大气包含水蒸气。
根据最近的一项研究,超级海王星TOI-674 b的大气包含水蒸气。

资料来源:Phys.org

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  一群公民科学家与加州大学河滨分校的天文学家发现一颗不容易找到的系外行星。由于这颗行星TOI-2180 b周期长,不容易被软件自动检视出来。

  凌日系外行星巡天卫星(TESS)是目前寻找系外行星的主力,它会连续观察天区近一个月,然后转向另一天区。通常来说,需要看到3次疑似凌日事件才会判定可能找到系外行星,若只是单一亮度下降事件则不受研究人员注意,因为可能是恒星自身亮度变化所引起。然而,公民科学家却注意到了。前美国海军军官Tom Jacobs在查看TESS数据时,注意到TOI-2180恒星的光线变暗淡。他提醒专门研究长周期系外行星的天文学家后,团对使用Lick天文台的自动行星探测器望远镜测量行星对恒星的重力拖拽所造成速度变化,使他们能够计算TOI-2180 b的质量并估计其轨道。认为这颗行星TOI-2180 b的直径与木星相同,但质量几乎是木星的2.8倍,因此它含有比氦、氢更重的元素。团队还测得TOI-2180 b周期为261天,距离379光年。小组预测TESS将在2月再次看到这颗行星凌日现象。

  由于TESS资料量庞大,专业天文学家使用演算法自动扫描大量数据以寻找系外行星,但公民天文学家从公开数据中(如TESS)以目视方式寻找单一的凌日事件,突显他们提供了寻找长轨道周期系外行星的潜力。相关论文发表在The Astronomical Journal学刊。(编译/台北天文馆刘恺俐)

凌日事件
凌日事件

资料来源:Science Daily

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  2021年12月初,双小行星改道测试(Double Asteroid Redirection Test,简称DART)的第一张影像资料传回地球,这第一张照片上显示了大约12颗恒星。

2021年12月7日由DRACO取得的首张影像,内含12颗恒星。(点击图片可放大)
2021年12月7日由DRACO取得的首张影像,内含12颗恒星。(点击图片可放大)

  DART是世界上第一个行星防御测试系统,它将对一个相对较小的目标小行星执行撞击任务,用以测试这是否是一种能改变潜在危险天体行进方向的可行方案,DART将于2022年9月26日抵达目标,由于DART内部零组件对于仅仅是5微米的微小移动也会使仪器故障,尤其是在经历火箭发射时整个系统产生的晃动及震动都有可能使任务失败,故研究团队非常重视且需进行多次确认。

  2021年12月10日传回的照片显示出梅西耶天体38号星团中的恒星,第一张、第二张以及未来的所有影像,都是由其搭载的一款称为DRACO的高解析度相机所摄影,该相机与新视野号上的LORRI非常相似,它也是DART上唯一的仪器,DART导航团队利用图片中的星星方位来定向,以微幅调整DRACO的指向。

2021年12月10日的影像中包含了M38的部分恒星,相较于首张影像较为清晰,恒星数也较多。(点击图片可放大)
2021年12月10日的影像中包含了M38的部分恒星,相较于首张影像较为清晰,恒星数也较多。(点击图片可放大)

  DART系统整体约为624公斤,其中撞击器本体为610公斤,经过计算,若500公斤的物体以每秒6.6公里的速度撞击该系统(小行星迪迪莫斯系统)的质心,将会产生每秒0.4毫米的轨道偏移,且这个偏移会使其双小行星系统的互绕周期缩短十分钟,这一微小的改变会随着时间的推移不断放大,最终体现的是降低近地小行星撞击地球的风险;剩余的14公斤则为子探测器LICIACube,LICIACube将会在撞击前10日与主探测器DART分离,留出足够的距离使其在飞跃小行星迪迪莫斯期间对撞击产生的抛射物进行完整拍摄,而LICIACube将会直接和地球进行通讯,以便于在撞击任务完成后回传资料照。(编译/台北天文馆技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  木卫三是太阳系中最大的卫星,在2021年6月7日朱诺号对它近距离飞行时,记录了木卫三磁层所产生的电磁波。当这些频率转移到人耳音频范围时,呈现非常怪异的尖叫声,该音频在2021年美国地球物理年会亮相。朱诺号的首席研究员表示:将数据转换成音频不是为了好玩,而是查询和体验数据的方式,可以帮助研究者发现被忽视的细节,之前行星探测任务也曾如此分析资料。如果仔细听,可以听到录音里频率突然变化,这代表进入木卫三磁层的不同区域。

  比水星还要大的木卫三有完全分化的核心,在它冰冷外壳深处可能有可支持生命存在的液态海洋。此外它有自己的磁场,是太阳系唯一拥有磁场的卫星。伽利略号太空船在1990至2000年代初研究木星,也对木卫三周围量测,揭示木卫三周围的电浆(等离子体)比木星周围相应距离处的活动中值还强一百万倍。虽然还不清楚这是否与木卫三的磁场有关,但极可能是。

  朱诺号的发现并不仅限于木卫三,当然包括木星。它获得迄今为止最详细的木星磁场图,为被称为大蓝斑的赤道磁异常提供了新的见解。数据也表明,木星的磁场在过去五年中发生变化,被强大的木星风拉开的大蓝斑以相对于行星内部每秒4公分的速度向东移动,这表明它每350年绕一圈。相比之下,位于木星赤道以南的大红斑速度快多,约4.5年环绕一圈。因为行星磁层是由行星内部的发电机所产生的。团队也表明木星的发电机是由围绕其核心深层的金属氢所造成。

  朱诺号任务将持续到2025年6月,预计将继续为我们提供对木星惊人的发现。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

资料来源:JPL

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