发布单位:中国科学院国家天文台

  中国天眼FAST是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。自通过国家验收启动运行以来,中国天眼设施运行稳定可靠,发现的脉冲星数量已达到300颗,并在快速射电暴等研究领域取得重大突破。

  本着开放天空的原则,中国天眼于北京时间2021年3月31日零点向全世界天文学家发出邀约,征集观测申请(请登录http://fast.bao.ac.cn/proposal_submit查看通知并提交申请),所有国外申请项目统一参加评审。征集项目的评审结果将于今年7月20日对外公布。观测时间将从今年8月开始。

  中国天眼将以更加开放的态度向全球提供研究设施,给世界天文学界提供更多的观测条件,为构建人类命运共同体贡献中国智慧,努力推动世界科技发展和人类文明进步。

中国天眼FAST正式对全球开放

发布单位:国家航天局

  2021年3月26日,国家航天局发布2幅由我国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。图像中,火星呈“月牙”状,表面纹理清晰。

  天问一号探测器飞行至距离火星1.1万公里处,利用中分辨率相机拍摄了火星全景。此时,由于探测器处于火星侧后方上空(以面向太阳为前方),得到两幅“侧身”影像。

  目前,天问一号探测器已经在停泊轨道运行一个月,高分辨率相机、中分辨率相机、矿物光谱仪、火星能量粒子分析仪、离子与中性粒子分析仪、磁强计等载荷陆续开机,对火星开展探测,获取科学数据。

南半球上方火星影像
南半球上方火星影像

  南半球影像由天问一号中分辨率相机于北京时间2021年3月16日拍摄,此时环绕器轨道高度约1.12万公里。

北半球上方火星影像
北半球上方火星影像

  北半球影像由天问一号中分辨率相机于北京时间2021年3月18日拍摄,此时环绕器轨道高度约1.15万公里。

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  科学家利用新的观测,分析舒梅克-李维九号彗星撞击留下的遗迹(目前仍快速围绕木星大气移动),首次直接测量到木星强劲的平流层风。此喷流(狭窄的风带),像直径约5万公里、高度约900公里的庞大涡旋。其在高纬度区风速可达1440公里/小时,比木星上着名的风暴大红斑的最高风速620公里/小时快上许多。

  舒梅克-李维九号彗星撞击木星是太阳系相当壮观的事件之一。开始时,彗星转向靠近木星,因受木星强大引力所产生的潮汐力而被扯散。其碎片花两年以越来越靠近木星的轨道绕转,直到1994年7月如引人注目的烟火般撞击木星大气。对科学家来说这是个极棒的礼物。撞击搅动木星大气,揭露新的分子并在木星大气留下数月的痕迹。科学家借此测量风速,并对木星大气组成和磁场进行研究。

1994年舒梅克-李维九号彗星撞击木星大气。图片来源(ESO)
1994年舒梅克-李维九号彗星撞击木星大气。图片来源(ESO)

  彗星的撞击为木星带来新的分子(过去不存在木星大气),包括数月就消散的氨(ammonia),和持续到今日仍能在木星平流层侦测到的氰化氢(hydrogen cyanide)。

  科学家利用ALMA来研究木星平流层的氰化氢,借由观测氰化氢的分子谱线因其移动(靠近或远离观察者)所造成的波长改变(变短或变长),即所谓的多普勒效应,可以计算氰化氢移动的速度。借此发现木星赤道平流层风速经常可达600公里/小时,与地球上所纪录的最高风速(为某次热带气旋测量到的)407公里/小时相比高。其中最引人注意的喷流,位于木星永久极光椭圆下方,距极光风下方数百公里处。它在北极为顺时钟方向而在南极为逆时钟方向,速度约为300-400公尺/秒。早先的研究认为极光风强度将随着高度下降,并在平流层上方就消散,因此这个发现令人惊讶。

  此研究为未来的观测和任务,如ESA的木星冰卫星探测器(JUpiter ICy moons Explorer)和目前正在建造的欧洲极大望远镜(European Extremely Large Telescope),奠定了基础。并为木星的极光区的研究开启新窗口。(编译/台北天文馆陈姝蓉)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  虽然宇宙学模型早就预测出了形成星系的宇宙纤维状结构,但我们至今还没有所谓的真实图像。近期,透过安装在智利ESO极大望远镜上的MUSE,我们第一次直接观测到了「宇宙网」的几根细丝。这些对于宇宙大爆炸后10到20亿年后的早期宇宙的观察,指出了大量迄今未被怀疑的矮星系的存在。

  星系形成的丝状结构,即宇宙网,是大爆炸模型和星系形成的主要预测之一。到目前为止,我们对宇宙网的了解仅限于几个特定的区域,尤其是类星体存在的方向,类星体的强大辐射就像汽车的大灯,沿着视线将气体云暴露出来。然而,这些区域并不能很好地代表包括我们星系在内的大多数星系诞生的整个纤维网,直接观测到这些细丝所发出的微光是一个里程碑,现在由罗兰·培根(Roland Bacon)领导的一个国际团队实现了这一目标。

  该团队采取了大胆的步骤,将ESO的极大望远镜对准天空的单个区域,持续了140多个小时。该望远镜配备了MUSE与望远镜的自适应光学系统相连接。这两种工具共同构成了世界上最强大的系统之一,所选择的区域是哈勃超深空场的一部分,这是迄今为止获得的宇宙最深处的图像,然而,哈勃现在已经被超越了,因为MUSE发现的星系中有40%在哈勃的图像中没有对应的星系。

  经过精心的计划,研究团队花了8个月的时间来进行,紧随其后的是一年期的数据处理和资料分析,首次揭露了光从氢细丝,宇宙大爆炸后二十亿年,这段关键时期的宇宙网。然而,团队最意外的收获是当模拟过程中,发现了光来自于一个迄今为止不可见的数十亿个矮星系正在生成恒星。虽然这些星系的亮度太过微弱,无法用现有的仪器单独探测到,但它们的存在将对星系形成模型产生重大影响,这项研究发表在《天文学和天体物理学》期刊。(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Daily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  宇宙射线是由高能量的质子、氦原子核(两者共占99%)和其他高能量的粒子所组成,以趋近光速撞击地球大气,并和大气作用产生X射线、质子、中子、缈子、介子、微中子等二次宇宙射线。宇宙射线可能源自太阳、银河系或其他星系,早先认为极高能量的宇宙射线是由超新星爆炸所产生。

  目前认为,超新星爆炸虽可产生高能量的伽马射线,但仍不足以解释在某些观测里所见到的,高达千万亿电子伏特(PeV)的极高能量宇宙射线。新的研究认为,具有光谱型O、B型的大质量恒星紧密聚集的星团,其产生称为PeVatron加速器(为了类比第一个人造可加速达到1兆电子伏特(TeV)能量等级的‘TeVatron’加速器)的作用才是可能的原因。

  研究团队的成员Henrike Fleischhack说,超新星的确可以加速宇宙射线,但无法达到如此高的能量。一直以来有些线索指出,星团可能在加速高能宇宙射线中扮演部分角色,如今终于获得证实。

  光谱型O型星位于恒星质量最顶端,当它们的恒星风彼此作用会产生能加速宇宙射线的震波(shock wave)。超新星爆炸虽可产生非常快的震波来加速宇宙射线,但因其无法被长时间抓住宇宙射线来加速,因而无法达到所见到的极高能量。而由众多恒星所组成的星团所产生扰动和强大的磁场,就可以局限住宇宙射线让震波来加速粒子到极高能量。

  本研究使用HAWC天文台1,343天的观测资料,分别发表在自然天文和天文物理期刊通讯。科学家测量来自深空的伽马射线撞击地球大气所产生的次级宇宙射线,并借由次级宇宙射线的电荷和时间来重建原始伽马射线的资讯。科学家打算和处于计划阶段的SWGO天文台合作,以加入南半球天区的星团,希望对此有更多的了解。(编译/台北天文馆陈姝蓉)

由史匹哲太空望远镜所拍摄的,茧状星云内部尘埃的红外线影像。上方叠加(由绿、到黄、到红)标记的是,可能产生宇宙射线的伽玛射线较强的区域。

图说:由史匹哲太空望远镜(Spitzer Space Telescope)所拍摄的茧状星云内部尘埃的红外线影像。上方叠加(由绿、到黄、到红)标记的是,可能产生宇宙射线的伽玛射线较强的区域。Image: TeV: Binita Hona (HAWC Collaboration), IR: Hora et. al, Spitzer’s Growing Legacy, ASP Conference Series, 2010, P. Ogle, ed.

资料来源:Astronomy Now

发布单位:台北市立天文科学教育馆

Earth Sized Rocky Exoplanet GJ 1132 b

  科学家用哈勃太空望远镜,发现一颗系外行星失去大气后再次获得大气层!这颗称为GJ 1132 b的行星绕着41光年外的一颗红矮星运转,是与地球大小接近的岩石行星。GJ 1132b与地球差异最大之处是其烟雾笼罩的大气层含有氢,甲烷和氰化氢。天文学家认为这不是行星的原始大气层!初始大气被在临近母恒星所发出的强烈辐射摧毁。而第二次大气层是行星地表下熔岩渗出气体所形成,且持续补充中,不然也会被恒星剥离。

  天文学家认为GJ 1132 b原先是次海王星(sub-Neptune),直径是地球的数倍大。原先大气中有厚氢气层,但被年轻母恒星发出强烈辐射而迅速失去。在很短的时间,就被剥落成与地球大小差不多的裸核。但最令天文学家惊讶的是,哈勃观察到某些气体,根据的理论,属于“次级大气”。研究小组说,大气层由分子氢,氰化氢,甲烷组成,并且还含有雾霾。模拟表明,雾霾是光化学产生的碳氢化合物,类似于地球上的烟雾。他们认为GJ 1132b当前的大气中的氢,是原始大气的氢被吸收到行星熔融岩浆的地函中,并正通过火山过程缓慢释放形成新的大气。并仍不断补充中,以平衡逸出到太空中的氢气。

Super Earth Atmosphere

  GJ 1132 b在某些方面与地球相似。两者具有相似的密度,相似的大小和相似的年龄(约45亿年),甚至气压也可能接近。由于GJ 1132 b非常靠近红矮星,以至于它每天1.6天绕其母恒星一次,这种极为接近的距离使GJ 1132 b保持潮汐锁定状态。由于GJ 1132b处于椭圆轨道,造成大量潮汐加热,如同木卫二(Io)有持续的火山活动。研究小组推论GJ 1132 b的内部温度很高,所以较冷的地壳非常薄,也许只有数百公尺厚,无法支持任何类似火山山脉。潮汐力使其平坦的地形像蛋壳一样破裂,氢和其他气体可能会通过这种裂缝释放出来。即将升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜,能以红外波段观测这类系外行星岩浆池或火山爆发造成的热,令人期待。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

Galaxy J0437+2456 is thought to be home to a supermassive, moving black hole. Credit: Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
系外行星GJ 1132 b的大气光谱。橙色线代表模型光谱。蓝点为观察值及其误差线。显现GJ 1132b大气主要氢气与甲烷和氰化氢,该行星还具有引起光散射的气溶胶。

资料来源:SciTechDaily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  哈佛-史密松天体物理中心的科学家,发现超大质量黑洞在星系里明显移动的例子,相关结果发表在天文物理期刊。超大质量黑洞因质量较大移动不易,如同移动保龄球比足球困难一样,科学家预期超大质量黑洞(数百万倍太阳质量)几乎不会移动。

  科学家花了五年的时间,观测和比较10个星系和其中心超大质量黑洞的速度,假如两者不同代表黑洞曾受到扰动。科学家选择观测吸积盘(物质绕转掉进黑洞前所形成的结构)中带有水分子的超大质量黑洞和其星系。当水分子绕转黑洞,在特殊条件下它可以在无线电波段产生迈射(原理如同雷射,但光频段为无线电波)。结合数个电波天线搭配超长基线干涉术(利用数个电波望远镜同时观测讯号,以模拟成一个大口径的望远镜)来观测迈射讯号,可以精确测量邻近黑洞物质的速度,并进一步得到黑洞速度。

  在观测的十个星系中,有一个星系(J0437+2456,距离2.3亿光年)的超大质量黑洞(约3百万倍太阳质量)有移动,后续借由Arecibo和Gemini天文台的观测亦确认此发现。此超大质量黑洞相对星系移动的速度约50公里/秒。

  科学家推测可能的原因有二,其一是观测到的是刚经过黑洞合并后的新生黑洞,还在安顿的过程中而尚有些速度,另一可能是此为两个超大质量黑洞形成的双星系统,因另一黑洞缺乏迈射而无法用无线电波观测到。虽然科学家预期超大质量黑洞双星的存在,但尚未明确的观测到,目前还需要更多观测来确定此超大质量黑洞运动的原因。(编译/台北天文馆陈姝蓉)

Galaxy J0437+2456 is thought to be home to a supermassive, moving black hole. Credit: Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
星系J0437+2456被认为是移动的超大质量黑洞的所在地。图片来源:美国斯隆数字巡天 Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

资料来源:SciTechDaily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

刺魟星云
这两张照片分别摄于1996年和2016年。相隔20年的哈勃太空望远镜的影像显示了刺魟星云的快速演化。

  最近在《天体物理期刊》的一篇文章针对年轻的星云Hen 3-1357(刺魟星云)发表了长期追踪的分析。当一颗与太阳差不多大的恒星步入迟暮,不断膨胀的外层会被抛出并被恒星的热辐射电离,形成行星状星云。

  受辐射激发的气体会放出特定波长的萤光,这些气体绝大部分为氢离子,放出如Halpha、Hbeta波段的谱线,直到星云逐渐弥散、残余的恒星核心演化为白矮星,大范围的电浆最终重新结合为中性气体,消失在望远镜的视野里。

  虽然行星状星云的演化可能在千年的时间尺度上,但对刺魟星云的观测显示,从1980年代首次被观测以来的40年间已有明显变化,并且已经急剧衰落,改变了形状、结构和大小。可能在未来几十年内将几乎无法观测到。(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

  科学家利用反弹回的无线电波讯号来研究邻近的小行星,例如不久前坍塌的阿雷西博电波天文望远镜。作者提出分析观测资料的新方法,来帮助我们了解近地小行星。无线电波的波段是少数如可见光般,光可以穿透地球大气的大气窗口。借由观测天体发出的电波讯号,如波霎(脉冲星)、宇宙微波背景辐射、星际介质的分子谱线、超大质量黑洞等,在天文上提供了许多资讯。

  除了观测天体发出的电波讯号外,对于邻近的天体,科学家还可主动发射电波讯号到目标(邻近的行星或小行星)上,并借由反射回的电波的时间间隔、偏振等来了解天体性质(形状、运动等)。光是由电场和磁场交互振荡所组成,电场振荡的方向称为偏振方向,借由反射回来电波讯号的偏振资讯可以了解天体的表面特性,例如其表面是由细粒的灰尘或大的砾石所组成、是否有许多孔隙及反光程度等。了解邻近地球小行星的结构和组成,对于有潜在危害时采取防御措施,或利用太空船进一步研究等,都很有帮助。

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小行星表面非常复杂。这是OSIRIS-REx拍摄的Bennu小行星表面。(NASA)

  分析无线电波的偏振讯号并不简单,因为小行星表面粗糙程度、形状、冰和岩石的组成等讯息都混在一起,由于其形状组成较复杂,不能借由较熟悉的月球表面观测结果来推论。由阿雷西博天文台的科学家Dylan Hickson所带领的团队,近日提出新的方法来分析小行星的无线电波偏振讯号,并搭配数值模拟来提升对讯号的了解。在实际应用于阿雷西博观测的小行星数据后,成功得到许多小行星的表面性质。在失去阿雷西博天文台后,目前剩下金石太阳系雷达(Goldstone Solar System Radar)可继续观测小行星。幸好先前的雷达观测,科学家已发现并纪录超过1100颗的小行星和彗星。借由新分析方法重新处理观测资料,将可再提供许多关于小行星的资讯。(编译/台北天文馆陈姝蓉)

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近地小行星的无线电波观测,纵轴为三个不同的观测日期,横轴为不同偏振的讯号。

资料来源:AAS NOVA

发布单位:香港天文学会

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  俄罗斯科学家周六发射了世界上最大的水底太空望远镜之一,从贝加尔湖(Lake Baikal)原始水域深入宇宙。

  自2015年以来一直在建造的深海水底望远镜目标在观察中微子,这是目前已知的最小粒子。望远镜称为贝加尔湖-GVD,淹没在距离湖岸约四公里的750米至1,300米的深度。

  由于中微子很难发现,而水是一种有效的媒介,所以浮动水底天文台由钢缆将球形玻璃连接到它上面的不锈钢模组。科学家将模块小心地通过冰上的一个矩形孔降到冰冻的水中。

  联合核研究所的德米特里·纳乌莫夫(Dmitry Naumov)站在湖的冰冻表面上说:「我们的脚下正好有一个半立方公里的中微子望远镜,未来几年望远镜将会扩展到一立方公里。」

  贝加尔湖望远镜将与美国在南极冰盖下的一个巨大冰立方(Ice Cube)中微子观测站相抗衡。这架望远镜是北半球最大的中微子探测器,而贝加尔湖(世界上最大的淡水湖)非常适合用来容纳这个漂浮的天文台。

  贝加尔湖它的深度而成为唯一可以部署中微子望远镜的湖,而它是个淡水湖是很重要,因为水的透明度非常重要。而且有两个半月的冰覆盖期这一事实也是重要的因素。

  望远镜是捷克、德国、波兰、俄罗斯和斯洛伐克的科学家合作的结果。

【图、文:节译自物理学机构网页】