有趣天文奇观

发布单位：香港天文学会

　　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】

发布单位：香港天文学会

　　由中国科学院国家天文台、西藏自然科学博物馆、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院紫金山天文台等机构联合申报高海拔地区科研及科普双重功能一米级光学天文望远镜建设项目日前正式启动，这意味着世界上口径最大的折射式光学望远镜将会在拉萨建立。

　　一米光学天文望远镜建成后，凭借西藏海拔高、观测条件好的特点，可以进行变星、双星等天体的较差测光，近地小行星及太空目标监测等多项科研观测工作。同时，一米级光学天文望远镜作为西藏天文馆的配套设备，具备覆盖白天和夜晚的目视观测、天文摄影、直播和远程教学能力。望远镜系统配套有太阳望远镜科普观测系统一套、直播系统一套、米级望远镜和太阳望远镜的远程演示教学系统一套。

　　下一步西藏还将建设一个天文馆，一米级光学望远镜将会安装在天文馆上面，进一步完善西藏科普资源。西藏天文馆有望于今年内开工，建成后将成为世界上海拔最高的天文馆。

【节录自中国西藏新闻网；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

　　当恒星结束主序星阶段，将不再产生能量，随之迈入死亡。死亡的恒星根据残留的质量决定其命运，依照质量高低可能形成黑洞、中子星或白矮星。

　　黑洞与中子星有其理论形成的分界，但因为此时物质处于极端高能的状态，中子星的质量上限一直是科学家讨论的议题。一般认为，对于不旋转的中子星，它的质量上限约为太阳质量的2到3倍，但准确值取决于中子星内部物质的未知型态。

　　再好的理论都需要观测来佐证。近年科学家尝试用重力波观测来研究中子星的质量上限，特别是这两个事件：

　　GW170817：两个质量在1.1到1.6倍太阳质量范围内的中子星，合并形成一个更大的天体，并认为合并后不久该天体马上坍塌形成黑洞。这个事件的重力波和电磁辐射观测表明，中子星的质量上限小于2.3倍太阳质量。

　　GW190814：一个超过20倍太阳质量的黑洞与一个2.5到2.7倍太阳质量的天体合并。科学家不知道较小的天体是黑洞还是中子星。如果它是不旋转的中子星，意味着中子星质量的上限高于2.5倍太阳质量。

　　因此德国物理学家Antonios Nathanail领导的团队，在最近分析了这些合并事件对中子星质量极限描述的差异。

　　Nathanail及其合作者使用“基因演算法”进行分析，来确定哪些质量极限的模型与GW170817和GW190814的重力波和电磁辐射观测、数值模拟的合并事件相一致。

　　研究发现，如果中子星质量极限定在2.5倍太阳质量，则与GW170817的观测结果或数值模拟的事件不符。但如果质量极限定在2.2倍太阳质量，则能匹配GW170817的观测结果与数值模拟的事件。

基因演算法（蓝）与GW170817（紫）的机率密度函数。在质量上限定为2.2倍太阳质量时与观测结果有可信的匹配。

　　也就是说，根据研究人员的分析，GW190814很可能就是两个质量不同的黑洞合并，也再次定调中子星（无自转）的质量上限约为2.2倍太阳质量。（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

左图是根据Chandra的观测资料，对SN1987A超新星碎片撞击周围环状物质的3D模拟。右图是艺术家绘制的波霎风星云。波霎是高速旋转并具有强磁场的中子星，其吹出的粒子和强磁场作用形成波霎风星云。

　　自1987年2月24日大麦哲伦星系里的SN1987A超新星爆炸后，作为四百年来首次肉眼可见的超新星，科学家对其很感兴趣，使它成为拥有最多研究的天体之一，其中包括寻找爆炸后留下的中子星。

　　当质量大的恒星燃烧完核心的氢后，核心将塌缩反弹并把外层吹往太空。塌缩的核心将变成拥有极高密度的中子星，中子星是由中子緻密堆积所形成（约原子核的密度），假如把太阳压成一颗中子星大约仅16公里。

　　波霎（脉冲星）是高速自转并带有强磁场的中子星，具有光束并随中子星自转如灯塔般扫过天空，假如朝向地球时可观测到短的脉冲。有些波霎表面会吹出物质（带电粒子），其速度甚至趋近于光速，当带电粒子和磁场作用将形成结构复杂的波霎风星云。

　　使用钱卓拉（Chandra）X射线天文台和核光谱望远镜阵列（NuSTAR），团队发现因SN1987A的碎片撞击周围物质而产生的相对低能量的X射线。此外因NuSTAR可侦测到更多相对高能量的X射线，借此团队亦发现高能量粒子存在SN1987A的证据。

　　此相对高能量的X射线来源有两个可能，其一是高能量的波霎风星云，另一是爆炸波把粒子加速到高能量，后者不一定需要波霎存在，且可在离爆炸中心较远处出现。

　　但此相对高能量的X射线资料，无法完全用爆炸波来解释，因而提高波霎风星云（中子星）存在的可能性。由于在2012到2014年间，科学家观测此X射线亮度皆差不多，但是于澳洲望远镜緻密阵列（ATCA）观测到的电波讯号强度却增强，这和爆炸波机制预期的结果不吻合。估计依靠爆炸波把电子加速到如NuSTAR观测的高能量，需要花上400年，较超新星残骸的年纪大上10倍。

　　搭配Chandra和NuSTAR的观测与2020年ALMA的在毫米波段观测结果，亦可为波霎星云存在提供证据。

　　因在SN1987A的中心布满灰尘和气体，遮挡其发出的光线。作者利用模拟了解物质对不同波长的X射线的吸收，从而反推原始发出的光谱。并预测数年后这些物质将散开，较不易遮挡光线，估计再过10年左右将可直接观测到坡霎发出的光，揭露中子星的存在。

　　天文学家一直在猜测是否时间不足使中子星形成，抑或形成的是黑洞而不是中子星，SN1987A爆炸后留下的天体数十年来一直是未知谜团，而今新的观测提供更多资讯帮助了解。还需更多的观测资料来支持波霎风星云的存在。假如之后观测到无线电波的增强，伴随着相对高能的X射线减弱，将更能支持中子星的存在。（编译/台北天文馆陈姝蓉）

资料来源：Science News