发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　这是天文学家首次发现大质量恒星死亡时产生致密天体—中子星或黑洞—的直接证据。

　　当大质量恒星接近生命尽头时，由于自身引力的急剧坍缩，引发一场超新星爆炸。天文学家相信，在这爆炸剧变之后，剩下的是恒星的超高密度核心残骸。根据恒星的质量，这高密度核心残骸可能是一颗中子星，密度高到一茶匙的大小重约一兆公斤；或者是一个黑洞，一个引力场大到连光都无法逃离的天体。虽然过去有模型和线索支持这一理论，例如在蟹状星云中发现的中子星，但以前从未真实观察到致密天体生成的过程，这使得超新星爆炸留下中子星或黑洞的直接证据一直难以捉摸。

　　2022年5月，南非业余天文学家Berto Monard在距离7500万光年的星系NGC 157的螺旋臂中发现了超新星SN 2022jli。随后两个独立的研究团队（Moore et al. 2023 & Chen et al. 2024）将注意力转向这次爆炸的后续，并发现它具有独特的行为，进而发现了大质量恒星死亡时产生致密天体—中子星或黑洞—的直接证据。在爆炸之后，大多数超新星的亮度会随时间逐渐减弱，通常呈现出「平滑、渐进的下降」的光曲线。但SN 2022jli的行为却非常奇特：随着总体亮度的降低，其变化呈现非连续平滑的趋势，而是每隔约12天上下摆动一次，形成交替出现的明亮和减暗的序列。这是超新星光曲线中首次检测到的重复周期振荡。Moore和Chen两个团队都认为，SN 2022jli系统中存在多颗恒星可能解释了这种行为。实际上，大质量恒星与伴星相互环绕是相当普遍的，被称为双星系统，而SN 2022jli也不例外。然而，引人注目的地方在于，观测发现其系统中氢气呈现周期性运动和周期性的伽马射线爆发，这显示伴星似乎在超新星爆炸过程中幸存，并且可能持续与另一颗超新星互相绕行。尽管无法直接观测到致密天体本身的光，但这种能量激增只能归因于一颗看不见的中子星，或者可能是一个黑洞，定期吸引伴星氢气大气层中的物质，导致氢气的周期性运动和伽马射线的爆发，并在研究人员的数据中表现为亮度的周期波动。这项研究就像是透过收集所有可能的证据解开一个谜题：在超新星爆炸时，黑洞或中子星的存在得到了确认。

图说：这是一幅艺术家手中SN 2022jli系统的超新星爆炸后的画面。大质量恒星爆炸成超新星后，留下一个致密的物体—中子星或黑洞。伴星在爆炸中幸存，致密天体和它的伴星继续互相绕行，致密天体定期从伴星的氢气大气层中吸取物质。这些物质的增加在研究人员的数据中表现为亮度的定期波动，以及氢气的周期性运动和伽马射线的爆发。Credit: ESO/L. Calçada

　　这次的研究观测资料主要利用了欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）和新技术望远镜（NTT）进行观测。随着黑洞或中子星的存在得到确认，SN 2022jli系统还有很多需要揭示的事情，包括致密天体的确切性质，以及这个双星系统可能面临的结局。期待下一代望远镜，如ESO的极大望远镜（ELT），将有助于解开这个谜团，让天文学家揭示这个独特系统的前所未见的细节。（编译/台北天文馆段皓元）

资料来源：ESO Press Release

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　太阳系外一颗类似彗星的行星，其巨大的「彗尾」其实是正在流失的大气层，这引起了天文学家的兴趣，名为WASP-69b的系外行星距离地球160光年，是一颗炎热、蓬松的气态巨行星，以3.9个地球日的速度围绕其母恒星公转。2018年，天文学家发现了这颗可能有着类似彗尾的系外行星，实际上是从这颗行星的大气层中洩漏出来的，也因此这颗行星一战成名。

图说：WASP-69b的尾巴示意图。Image credit: Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory

　　这条「尾巴」被认为只是氦粒子的微小痕迹，如果它真的存在的话，现在估计至少有56万公里长——它的大气层正在被来自它母恒星的稳定恒星风吹走了。最新的观测结果显示，该行星的大气层质量正以每秒20万吨的速度脱离这颗行星，形成一条前所未有的膨胀彗尾，这项新发现主要归功于凯克天文台的大型望远镜，它比先前的观测中收集了更多的光而能解析更多数据，但是这也可能改变WASP-69母恒星的状态（例如：行星的轨道迁徒或重力不稳定等改变整体轨道的行为），天文学家称之为恒星变异性。

　　由于其大气层的散失，WASP-69b大约每十亿年就得失去一整个地球的质量，听起来很多，但对于一颗大型热类木行星来说并不多，观察它的「尾巴」变化可以瞭解WASP-69b的大气层是如何与它的母恒星的交互作用的，从而得知行星及其母恒星的演化历程，相当于一个即时研究大气质量散失的实验室，也能瞭解其它数千个行星的类似演变，该论文发表于《天文物理学期刊》，并于在美国天文学会第243届会议上报告。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Space.com

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家发现一些十分活跃的大范围恒星形成区，竟然都位于小型的矮星系中。经研究后认为，原因是位于矮星系中恒星形成区的恒星，当到达演化末期时，较高比例的恒星不会产生超新星爆发，而是物质落入核心塌缩所形成的黑洞。如此矮星系中的恒星形成区，星际物质较不易被超新星爆发吹散，消散的速度会比一般星系中的恒星形成区延迟约1,000万年左右。

图说：剑鱼座30，又称为蜘蛛星云，是一个位于大麦哲伦星系的大型恒星形成区。影像来源：ESA。

　　换句话说，矮星系更能够在长时间中保留恒星形成区的分子云和气体，让恒星形成区域不断扩大、活跃程度不断升高，进而产生更多的恒星。在本星系群的矮星系中就存在大范围的恒星形成区域，包括距离我们约16万光年，位于大麦哲伦星系的蜘蛛星云（Tarantula Nebula），以及距离我们约1000万光年，位于星系NGC 2366中的马克仁71（Markarian 71）。

图说：矮星系NGC 2366。影像来源：ESA。

　　在恒星形成区会产生各种质量的恒星，包括大质量恒星。当它们进入演化末期的终点时，会产生超新星爆发，之后遗留下中子星，或是直接形成黑洞。由于矮星系的恒星形成速率比一般的星系低，产生超新星爆发的机率也较低，因此星系中星际物质的重金属含量也会较低。而根据研究结果显示，在星际物质金属含量较低的环境诞生的大质量恒星，在演化末期产生超新星爆发的比例也会较低。因此，受到前述的两种因素影响，造成在矮星系的恒星形成区中，由于产生超新星爆发的机率低，导致被爆发所吹散的星际物质会较少，间接地让更多的星际尘埃气体遗留在恒星形成区，延长恒星持续形成的时间而产出更多恒星。

　　上述结论可以说明为什么在宇宙形成初期诞生的星系虽然都比较小，但是却含有多量的星际物质。而且，在其中恒星频繁地产生且金属含量较低。（编译/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Space.com

论文连结：The Astrophysical Journal

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）探测到一颗棕矮星，名为W1935，距离我们47光年，它发出甲烷红外线辐射，这可能是由于其高层大气中的能量所造成，而产生这种辐射的高层大气加热与极光有关。

图说：艺术家对棕矮星W1935的想象图。图片来源：NASA / ESA / CSA / L. Hustak, STScI

　　地球上，极光是太阳吹向太空的高能粒子被地球磁场捕获后产生，它们沿着地球两极附近的磁场线进入大气层与气体分子碰撞，产生绚丽、舞动的光幕。木星和土星也有类似极光的过程，除了与太阳风的相互作用，也会从附近的活跃卫星如木卫一（Io）和土卫二（Enceladus）获得。天文学家表示对于像W1935这样孤立的棕矮星来说，缺乏恒星风来促进极光过程，并解释高层大气中甲烷排放所需的额外能量是一个谜。因此研究团队利用韦伯观测了12颗冷棕矮星样本，其中包括W1935（由参与Backyard Worlds Zooniverse计划的公民科学家Dan Caselden发现的天体）和W2220（使用NASA广域红外线巡天探测卫星发现的天体）。韦伯细致的细节发现W1935和W2220在成分上几乎相同，还具有相似的亮度、温度及水、氨、一氧化碳和二氧化碳的光谱特征。在韦伯灵敏独特的红外线波长下观察到明显的例外是W1935出现甲烷的发射，而W2220却没有观察到预期的吸收特征。研究人员表示我们预期会看到甲烷，因为甲烷遍布在这些棕矮星上，但却恰恰相反，甲烷并没有吸收光，而是在发光。这到底是怎么回事？为什么这个天体会释放出甲烷？

　　天文学家使用电脑模型来推断发射背后的原因，模拟显示W2220在整个大气层中的能量分布符合预期，随着高度的增加而变冷。而W1935的结果却出乎意料之外，最佳的模型支持逆温，即大气随着海拔的增加而变暖。研究人员表示这种逆温现象确实令人费解，我们曾在附近有恒星的行星上看过这种现象，恒星可以加热平流层，但在一个没有明显外部热源的天体上看到这种现像是疯狂的。为了寻找线索，研究人员把目光投向了我们太阳系的行星，气态巨行星可以作为在47光年外W1935大气层中所看到情况的代表。科学家意识到逆温现像在木星和土星等行星上非常突出，目前仍努力了解其平流层加热的原因，但太阳系的主要理论涉及极光的外部加热和来自大气层深处的内部能量传输（前者是主要解释）。研究该团队称W1935是太阳系外第一个具有甲烷发射特征的极光候选者，也是太阳系外最冷的极光候选者，有效温度约为摄氏200度。

　　在太阳系中，太阳风是极光过程的主要贡献者，木卫一和土卫二等活跃卫星分别在木星和土星等行星上发挥作用。W1935完全缺乏伴星，因此恒星风无法促成这种现象，至于一颗活跃的卫星是否会在W1935上的甲烷排放中发挥作用，目前还不得而知。研究人员表示透过W1935，我们现在有了一个太阳系现象的壮观延伸，但却没有任何恒星辐射来帮助解释。有了韦伯我们就可以真正揭开其化学反应的神秘面纱，并了解太阳系之外的极光过程可能有多么相似或不同之处。相关研究成果发表于American Astronomical Society第243届会议上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　一个大型的国际研究团队发现的证据显示，小麦哲伦星系并非是一个单一星系，而是两个星系，一个在另一个的后面。多年来，麦哲伦星系一直被认为是两个不规则的矮星系，在南半球看起来彼此非常接近，根据其大小被命名为大、小麦哲伦星系。1980年代末，一些证据显示小麦哲伦星系（Small Magellanic Cloud，SMC）其实是两个矮星系，而在此次新的研究中，研究团队发现了更多证据，显示SMC确实是两个小型矮星系。

图说：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。图片来源：Andrew Lockwood

　　为了进一步了解SMC，研究团队首先研究了来自欧洲太空总署盖亚任务（Gaia）的资料，从而估算SMC各个部分恒星的平均速度。接下来研究来自澳大利亚平方公里阵列探路者（Australia Square Kilometre Array Pathfinder）的数据，进一步了解大、小麦哲伦星系中的星际介质。并分析APOGEE调查数据，这些数据由Sloan Foundation Telescope和NMSU Telescope的双向300光纤摄谱仪提供。透过以上的证据，研究团队发现SMC两个「部分」的化学成分截然不同，并且具有不同的速度，其中距离星系较近的部分移动得更快，这两个部分的质量大致相同，且都与LMC有相互作用。

　　研究团队得出的结论是，这些证据非常有力地表明存在两个独特的星系，相对于地球而言，其中一个星系似乎位于另一个星系的后面，而这样的相对位置也说明了为什么直到最近才注意到SMC可能是两个星系的原因。根据研究团队的计算，这两个星系中距我们较近的一个离地球约199,000光年，而较远的一个距离约215,000光年。相关研究成果发表于《arXiv》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家检测到无线电波爆发，这是第一次探测到太阳上的极光讯号，这些讯号来自于电子通过太阳黑子在太阳表面加速所产生。太阳极光发生在太阳黑子上空约40,000公里之处，太阳黑子是太阳表面上因磁力扭曲而形成的暗斑。

图说：艺术家对太阳表面类似极光的想象。图片来源：Sijie Yu

　　虽然天文学家能够从其他遥远的恒星接收到类似极光的讯号，但这是第一次从太阳本身观测到。研究人员指出该讯号与通常持续数小时或几分钟的瞬时电波爆发截然不同，而这项发现可能会改变目前对恒星磁性过程的理解。地球上的极光是太阳带电高能粒子与地球大气层中的原子碰撞造成的发光现象，当太阳黑子周围的磁场在自发性断裂前联结时，会发生闪焰和日冕巨量喷发。天文学家将电波望远镜指向特定的太阳黑子时发现了太阳极光，并认为这是由闪焰电子沿着强大的太阳黑子磁场线加速产生。研究人员表示这与在地球上观察到的极光不同，在太阳黑子上观察到的发射频率从数十万kHz到约一百万kHz，直接源于太阳黑子的磁场是地球磁场的数千倍。

　　这项新发现可以为研究太阳活动提供新的方法，研究团队也开始检查档案数据，以便发现太阳极光早期隐藏的证据。他们正在开始拼凑磁场和能量粒子如何在一个具有长期星斑的系统中相互作用的谜题，而这不仅适用于太阳，也适用于太阳系以外的恒星。相关研究成果发表于《自然·天文学》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：The Science Times

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　想象一下你正在黑暗的鸡舍里寻找鸡蛋，但你找到的不是鸡蛋而是一颗鸵鸟蛋，这就有点像天文学家在2023年发现的一颗巨大行星。该行星的质量超过地球的13倍，绕着一颗冷、暗的红矮星运行，这颗较小的红矮星为M型星，在哈勃恒星分类法里为最末位，不仅只有太阳质量的九分之一，而且光度也比太阳小100倍，这样大小的恒星一般认知中并没有办法在物质稀缺的行星盘中孕育出巨大的行星。

　　在过去的数年里，研究团队在美国宾州设计及建造了一台新仪器名为「适居带行星探测器」，用于检测这些冷暗星在人眼灵敏度之外的红外光，这是它们最常见的发光波长。「适居带行星探测器」连接到德州的10公尺口径霍比-埃伯利望远镜，可以测量行星在引力作用下对恒星速度的微小变化，这种技术称为都普勒径向速度法，非常适合检测系外行星。

　　径向速度法暂时还没有能力发现太阳大小恒星周围类似地球的适居星球，但是冷暗的M型星相对于地球等级的行星会显示出更明显的径向速度变化，这也使得该类行星更容易被检测出来，这些较小恒星周围的行星正是研究团队的狩猎目标，然后，他们发现了一颗超巨大的气体行星环绕着冷暗的M型恒星LHS 3154公转，在论文中给出的数值里，LHS 3154b的半径达到了木星的0.9078倍（约为6.5万公里），而恒星LHS 3154的半径只有太阳的0.14倍（约为10万公里），从艺术家给的附图来看其实行星还画小了，恒星只有行星的1.5倍大，这还真是不可思议。

图说：艺术家绘制的恒、行星比例图及太阳、地球对照。(by The Pennsylvania State University)

　　行星形成于由气体和尘埃组成的盘面中，这些盘拉拢附近的尘埃颗粒集中，最终结合形成固体的行星核心，一旦核心形成，行星可以透过引力吸引更多的固体尘埃及周围的气体，如氢和氦，这种形成行星的方式被称为核吸积法。像LHS 3154这样低质量的恒星应该没有足够的材料来形成这么大的核心，根据过往的资料分析，要形成这麽大质量的行星至少盘面的物质要多出10倍以上，即使透过另一种行星形成理论，「重力不稳定性」，即「盘中的气体和尘埃直接坍缩形成行星」，也难以解释这样一颗行星的形成。

　　冷暗的M型星是我们银河系中最常见的恒星，天文学家透过适居带行星探测器及其它仪器的观测经验中，即使在最大的M型星周围距离较近的轨道上，要找到类似太阳系中那样的行星，其比例也要少上10倍，而我们对于那些更小的M型恒星周围，从来没有发现如此巨大的行星，除了LHS 3154b。了解这些冷暗邻居的行星，将有助于我们理解行星形成的一般过程，这一研究领域的最终目标是让天文学家了解M型恒星是否能够支持生命的发展，本篇研究发表于《科学》期刊。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：EXOKYOTO、Conversation