发布单位:台北市立天文科学教育馆

  阿提米丝计划(Artemis program)是由美国航太总署(NASA)所主导的人类重返月球计划,也是继半个世纪前「阿波罗计划」之后最重要的载人太空计划之一,预计2025年将人类再次送上月球。阿提米丝之名取自希腊神话中的「月神」,也是太阳神阿波罗的孪生姐姐。

  2022年3月18日清晨5时,巨大的阿提米丝一号(Artemis I)终于在世人面前正式亮相,从美国佛罗里达州的肯尼迪太空中心组装大楼缓缓移至发射台,将在4月1日进行正式发射前的湿式演练,包括从燃料装填到倒数计时等完整发射过程,并预计于5月之后发射。

  阿提米丝一号由全新设计的登月火箭:太空发射系统(SLS)与猎户座太空船组合而成,高近百公尺、重达2,600吨,由两具5节式固态燃料推进器和4具太空梭所使用的RS-25主火箭来产生高达880万磅的推力,比阿波罗计划使用的农神五号(Saturn V)火箭还强15%,可将26吨载重送至月球轨道,是史上最强大的火箭。阿提米丝一号将先做绕月的无人飞行测试,成功后将进行载人任务,并首次由女性及有色人种登陆月球,不仅于太空探测,也在人类平等上具有划时代的意义。

  为了让全球皆可参与这项太空壮举,NASA发起了一项「将名字送上月球」的活动,只要在NASA「将名字送上月球」网站填写名字,便可随着阿提米丝一号所携带的晶片一起奔向月球并获得证书,网址:https://www.nasa.gov/send-your-name-with-artemis

太空发射系统(SLS)
太空发射系统(SLS)

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  天文学家使用欧南天文台(ESO)新技术望远镜(NTT)于2021年12月拍摄车轮星系,在星系的左下角发现了一颗超新星。超新星是大质量恒星死亡时产生剧烈爆炸的现象,其爆炸的过程约持续1秒钟,但所释放出的光芒却可以持续几个月甚至几年才会逐渐衰减。车轮星系为透镜状星系,位于玉夫座(秋季南三角中),距离地球五亿光年,直径为15万光年,质量约30亿个太阳质量。因在数百万年前与另一个较小的邻近星系合并,导致现今所见如同车轮般形状的结果。

  天文学家将其影像和2014年8月同样由ESO甚大望远镜(VLT)上的多元光谱侦测器(MUSE)拍摄的影像进行比对,在2014年的观测中并没有显示出任何超新星的踪迹,表示这颗超新星似乎是最近才发生的。这个被称为SN2021afdx的恒星事件被归类为II型超新星,其特征是具有氢谱线,是由大质量恒星耗尽燃料所造成。当超新星爆炸时所发出极大的亮度,可以使整个宿主星系黯然失色,并伴随着光将物质抛向太空。

  超新星爆炸除了表示一颗恒星壮烈的死亡外,在周围的空间中散布着由前身星锻造的重元素,得以触发新一代的恒星与其行星的形成,甚至是行星上生命的诞生。检测和研究这些不可预测的事件需要国际合作,因此科学家招募了其他几台望远镜来确认车轮星系中的恒星爆炸,如位于夏威夷专门用于研究仅在天空中短暂可见的物体的小行星陆地撞击持续报警系统(ATLAS),和另一个位于智利ESO瞬态天体光谱调查(ePESSTO+),借由其光谱的拍摄,使天文学家能够测量来自车轮星系的辐射,并确认此恒星爆炸是II型超新星。此颗超新星是由来自台湾的陈婷琬博士所发现,她在确认ATLAS新发现的天体时,看到它爆在漂亮的车轮星系里。(编译/台北天文馆赵瑞青)

车轮星系
左图:2014年8月拍摄。右图:2021年12月拍摄,左下角有一亮点,表明在这两张照片拍摄之间发生了超新星。图片来源:ESO/Inserra et al., Amram et al.

资料来源:SPACE.com

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  匈牙利天文学家在2022年3月11日19时24分(世界时),以60公分施密特望远镜发现一颗小行星,在两小时之后这颗小行星就撞入挪威西南方的北冰洋上空。这颗小行星命名为2022 EB5,估计直径约为2米。它的速度约为每秒18.5公里,撞击之后在格陵兰岛和挪威的侦测仪器也记录到爆炸的声音,估计爆炸能量约2,000吨TNT。

  其实天体撞入大气层并不罕见,每夜都可以看见流星。但这颗撞击事件最特别之处是天文学家在它进入大气层前就先发现它。之前仅有四个例子,分别是2008 TC3,直径约4米,爆炸的能量达2,100吨TNT;2014 AA,直径约3米和1000吨TNT;2018 LA,直径约3米与400吨TNT;2019 MO直径约6米和6,000吨TNT。一般来说,这种尺寸天体撞击大气层时会爆炸而发生火流星,其碎片可能会落到地球上。但2022 EB5所产生的陨石应该会落入海洋而无法找到。科学家对于能发现2022 EB5这类天体是件好事,表示科学界对危险小行星的检测能力已逐步提高。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

匈牙利天文学家Krisztián Sárneczky拍摄2022 EB5
匈牙利天文学家Krisztián Sárneczky拍摄2022 EB5

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  一般观测到的重力波事件通常来自于两个黑洞并合所产生,但是GW170817则是由于两个中子星并合而形成。GW170817于2017年8月首次被探测到,透过各式的望远镜看到了不同波段光谱,直至目前钱卓拉X射线天文台仍持续对其进行观测。由钱卓拉观测到的X射线数据显示,其存在一个狭窄的喷流,此喷流随着时间而减速且扩散,这项研究提供了中子星并合后发生类似音爆般X射线的证据。GW170817是第一个,同时检测到重力波和电磁辐射的中子星并合事件,利用不同波段的观测,为天文学家提供了关于中子星并合和其他相关现象的物理学讯息。

  钱卓拉观测GW170817至今四年多来,天文学家认为在中子星合并后,其爆炸过程中形成铂和金等放射性元素的衰变,产生可见光和红外光,这种光爆发被称为千新星(Kilonova)。换句话说,千新星是因中子星并合而产生的天文现象。事实上,在这事件中首先观测到重力波,之后数小时才从GW170817检测到可见光和红外光。天文学家猜测,中子星并合产生了一股没有直接指向地球的高能粒子喷流,这也是为什么钱卓拉最初没有看到X射线的原因。尔后,因与周围的气体和尘埃碰撞,喷流的速度因此减慢并扩大开来,这使得钱卓拉观测到的X射线增加,随后在2018年初下降,但至2020年底以来,钱卓拉探测到的X射线则一直保持在几乎恒定的状态。从钱卓拉在2020年12月和2021年1月所拍摄的数据中,显示了来自GW170817及其宿主星系NGC 4993中心X射线发射,研究团队认为此稳定的X射线,可能来自于千新星爆炸産生的冲击波撞上GW170817周围的气体。被这种冲击加热的物质会在X射线中稳定发光,从而产生千新星余辉,就如同钱卓拉所观测到的那般。

  或者还有另一种解释,X射线是来自于坠入中子星并合后形成的黑洞的物质。研究人员表示检测到千新星余辉意味着并合并不会立即产生黑洞,而此也提供了一个机会,让天文学家得以研究物质是如何在黑洞诞生几年后落入黑洞的。无论是哪一种情况,都使我们有机会研究和理解以前从未观察到的新物理过程。该研究成果发表于《Astrophysical Journal Letters》期刊上。(编译/台北天文馆赵瑞青)

艺术家说明两颗中子星并合时发生的强大事件。图片来源:NASA
艺术家说明两颗中子星并合时发生的强大事件。图片来源:NASA

资料来源:Sci-News

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  国际天文团队在《自然·天文学》期刊发表星团中的恒星如何让“自己看起来比较年轻”的研究发现,他们提出星团的恒星以两种不同的方式获得质量:第一种是透过一般吸积盘方式,导致快速旋转并形成红色的主序星;第二种透过双星合并,造成缓慢旋转,使恒星看起来更蓝显得更年轻!

  这一切可以从天文学中最著名的图表——赫罗图说起,该图创建于一个世纪前,根据恒星的亮度和颜色将恆星排序于图上。而太阳与大多数恒星都位于图中的“主序带”上面。长期以来,由于传统望远镜不够精确,很难清楚分辨星团里不同的群体,因此看起来星团只有一条较宽的主序带。然而,最近透过哈勃太空望远镜的精确观测发现,年轻疏散星团的主序带似乎是由几个不同的群体所组成的,尤其是如大麦哲伦星系的疏散星团NGC 1755(年龄约6000万年)还出现了偏蓝与偏红色两条主序带,更令人不解。论文第一作者,德国波恩大学的Chen Wang表示:“一般认为星团中的恒星都是在同一时间、同一个气体云中诞生的,所以应该拥有相同年龄,与相同化学成分。但如果这是真的,应该只有一条主序带,为什么会有第二区更蓝的恒星主序带呢?”团队以电脑模拟,提出了蓝色主序星的起源。

  首先,Chen Wang透过模拟结果发现,恒星合并后会具有很强磁场且自转缓慢,合并后所产生的恒星比其前身恒星质量更大,其核心的氢含量高于同质量及同年龄的恒星。因此合并后的恒星在赫罗图显得更蓝更年轻。研究团队从星团的电脑模拟数据,推断出恒星可以透过两种不同的方式获得质量,分别为传统所认知的透过气体吸积导致快速旋转,呈现颜色偏红色的主序带星;以及透过双星合并导致缓慢旋转,形成颜色偏蓝色的主序带星。团队还推导出了蓝色主序星的大致合并时间与机率,支持了最近的双星形成的模型,并解释年轻星团成员在速度、颜色与磁场不同分布的原因。(编译/台北天文馆研究员李瑾)

NGC 1755
NGC 1755

资料来源:Phys.org

发布单位:香港天文学会

  国际天文学联合会2022年2月28日出版的第二卷第三期《小行星命名公告》新增一颗中文命名的小行星,这颗小行星是由兴隆北京施密特CCD小行星计划1997年发现。

  29438 Zhengjia 正佳。广州正佳自然科学博物馆致力于自然科学领域的科普教育。正佳博物馆还与中国科学院国家天文台开展天文教育项目,让广大市民体验天文之美。

广州正佳自然科学博物馆

  【图:广州正佳自然科学博物馆,文:节译自国际天文学联合会小行星通告;新闻讯息由林景明提供】

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  芬兰图尔库大学(the University of Turku)的研究人员发现,在双星系统中,黑洞的旋转轴与系统轨道平面的夹角超过40度。这一发现挑战了目前黑洞形成的理论模型。

MAXI J1820+070系统的示意图。
图说:MAXI J1820+070系统的示意图。

  MAXI J1820+070距地球约10,000光年,是一个X射线双星系统,意味着它有一颗恒星和一个黑洞,彼此围绕着对方旋转。一般认为,它们的旋转轴会彼此对齐并垂直于系统的轨道平面。

  然而这个黑洞的特殊角度,显示黑洞在最初的形成过程中,存在一些我们尚未理解的作用力,导致黑洞和这个系统失衡。

  这一关键发现是利用安装在北欧光学望远镜(the Nordic Optical Telescope)上的自制偏振仪DIPol-UF得出的,该望远镜由图尔库大学和丹麦奥尔胡斯大学共同拥有。研究人员使用光学偏振技术来获取观测资料,测量从吸积盘中释放出来的光学和X射线辐射,吸积盘指的是黑洞剥离其伴星的物质时聚集在黑洞周围的旋转物质。

  这项研究挑战了目前对黑洞如何形成的理解,本研究已发表在Science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

  好奇号漫游车最近在火星表面拍摄看到似小花,大小约为1公分的奇特构造。但其实它是一种矿物结构,是由水中沉淀的矿物质所形成,它们被称为成岩晶簇(diagenetic crystal clusters)。成岩指沉积物发生物理或化学变化,使矿物的重组排列,而形成立体的晶体结构的过程。好奇号任务的科学家认为,这构造是硫酸盐形成的。根据先前对火星的研究,最初该结构嵌入在岩石中,周围岩石随着时间逐渐消失,而这些矿物簇似乎可以抵抗侵蚀,所以留下来了。在2013年好奇号也看到“花”特征的矿物。以前机遇号漫游车也看到又小又圆被称为“蓝莓”的特征,因此在火星上看到貌似生物或化石的构造并不一定是生物造成的。(编译/台北天文馆刘恺俐)

好奇号火星手部透镜成像仪(MAHLI)所拍摄,揭示了岩石表面的矿物质和纹理。
好奇号火星手部透镜成像仪(MAHLI)所拍摄,揭示了岩石表面的矿物质和纹理。图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS/Kevin M. Gill

资料来源:Universe Today

发布单位:香港天文学会

  中国科学院云南天文台双星与变星研究团组李临甲博士和钱声帮研究员对一颗c型天琴RR型变星剑鱼座BE的脉动特征进行研究,发现它的脉动存在显著调制(modulation)现象,表现为周期约为8年的准周期性变化以及突变。结合其它相同类型变星的脉动特征,研究人员提出造成它的调制现象的物理机制是类太阳磁场活动与发生在氢氦电离包层中的宏观湍流共同作用的结果。这意味着剑鱼座BE是一颗非常特殊的样本,对了解这类变星的内部结构和演化状态具有重要意义,值得进一步监测和研究。

  天琴RR型变星是一类短周期脉动变星,处于水平分支演化阶段。根据其脉动周期及特征,人们通常将其细分为ab型和c型。相比前者,c型天琴RR型变星的脉动周期更短,脉动曲线更对称;在物理特性上,其质量更小,外层的包层更薄,表面有效温度更高。在观测上,天琴RR型变星的脉动调制现象是普遍存在的,一般人们称其为布拉什克效应(Blazhko effect)。该效应通常表现为脉动周期和变幅的共同调制。但在实际研究中,人们发现一些c型天琴RR型变星的脉动存在特殊的调制现象:主要表现为其脉动周期存在显著的变化,而脉动变幅却基本没有相应的变化。

  剑鱼座BE便是一颗表现出该现象的典型c型天琴RR型变星(见图1)。在早前的研究中,人们基于有限的数据,认为造成周期调制的机制是伴星存在导致的光时轨道效应,但是计算得到的伴星质量下限达到惊人的60个太阳质量。最近,研究团队利用国际上的多个测光巡天项目(DASCH、MACHO、OGLE、ASAS-SN以及TESS)数据,重新对剑鱼座BE进行了详细分析。通过O-C分析和傅里叶分析,研究团队发现该目标的脉动周期并不是严格周期性变化的,因此不能用光时轨道效应来解释。相应的,其脉动周期存在准周期性变化和突变,其中突变表现为180度的相位跳变(见图2)。在这些现象中,准周期性变化可能与类太阳磁场活动有关,而突变则可能对应于磁场的突然变化。

  利用开普勒(Kepler)太空望远镜的高精度测光数据,研究团队还对其它4颗c型天琴RR型变星的脉动特征进行了研究,发现其脉动周期变化的剧烈程度与其宏观湍流速度存在正相关关系。根据能量均分定理,电离层中的宏观湍流速度与磁场强度也是正相关的。因此,研究团队提出发生在剑鱼座BE和其它部分c型天琴RR型变星中的脉动调制是湍流对流与磁场活动共同相互作用的结果。剑鱼座BE是一颗位于南天星区的目标,研究团队所用的数据都来源于国际上的多个巡天项目。该工作表明,通过对已有数据资源积极的寻找和深入的挖掘,再结合合理的有针对性的分析研究,学者也能做出有价值的成果。此外,作为一颗特殊天体,需要对剑鱼座BE进一步开展监测和研究。

剑鱼座BE光变曲线相位图,数据来源为OGLE-III(绿点)和OGLE-IV(蓝点)。上图中的相位是根据线性历元计算得到的,图中可见显著的相位调制;下图为消除相位调制因素后的相位图,图中可见脉动变幅没有显著调制现象。
图1.剑鱼座BE光变曲线相位图,数据来源为OGLE-III(绿点)和OGLE-IV(蓝点)。上图中的相位是根据线性历元计算得到的,图中可见显著的相位调制;下图为消除相位调制因素后的相位图,图中可见脉动变幅没有显著调制现象。

图2.剑鱼座BE脉动周期变化图。图中可见周期表现出准周期性的起伏变化(红虚线)和突变(黑实线)。
图2.剑鱼座BE脉动周期变化图。图中可见周期表现出准周期性的起伏变化(红虚线)和突变(黑实线)。

  【图、文:节录自中国科学院云南天文台网页,新闻资讯由林景明提供;研究全文将会刊登在2022年3月出版的英国《皇家天文学会月报》第510卷,第4期;标题是:Reanalysis of c-type RR Lyrae variable BE Dor, period modulations and possible mechanism