发布单位:台北市立天文科学教育馆

第24太阳黑子周期极大期的太阳(左,2014年4月)与极小期(右,2019年12月)。
第24太阳黑子周期极大期的太阳(左,2014年4月)与极小期(右,2019年12月)。

  刚结束历时11年的第24太阳黑子周期,相较于最近其他的周期明显较弱,即使在2014年4月为黑子数量峰值时,太阳黑子数量以及太阳闪焰和日冕物质抛射都相较少。先前,美国国家海洋与大气管理局(NOAA)与NASA的人员认为,第25周期也将是弱黑子周期,黑子的峰值为115,相较于第24周期,数达最高为116。但是由美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家却不同意。他们在2020年12月宣布,预测第25个太阳黑子周期将是1755年开始记录以来最强的周期之一。他们认为,极大期时太阳黑子数量约210到260之间!相关论文发表于journal Solar Physics

  如果由NCAR的预测得到证实,它将为团队的理论提供支持,即太阳有22年重叠的磁循环,而约11年的黑子周期则它的副产品。研究作者说,这22年的周期,可能是准确预测黑子周期的时间以及性质等关键因素。NCAR副主任Scott McIntosh也表示:如果证明理论正确,表明我们理解太阳内部磁力机理论是正确的。

  在McIntosh先前工作中,他和他的同事们通过观测日冕亮点,即太阳大气在极紫外光波段的短暂闪烁,勾勒了22年太阳周期的轮廓。在观测约20年的资料里,可以看到这些亮点从太阳的高纬度移到赤道。当它们越过太阳中纬度时,亮点与出现黑子活动相吻合。

  McIntosh认为,亮点标志着环绕太阳的磁场带的传播。当来自北半球和南半球的磁场带(具有相反磁场)在赤道相遇时,它们会相互湮灭而造成『终结子』事件。终结子事件是太阳22年周期的关键,因为它们标记一个磁周期的结束以及相应的黑子周期,并触发下一个磁周期的开始。他认为,一组带着相反的磁场带在向赤道见面的迁移中途时,另一组磁场带出现在高纬度并开始迁移。这些磁场带以近固定频率(约11年)出现在高纬度,但它们越过中纬度时会变慢,这似乎削弱了即将到来的太阳周期的强度。这是因为减速的作用增加相反磁场带重叠并相互干扰的时间,也会延长当前的太阳周期并减少下一周期的黑子生成率。

  另一位作者Bob Leamon也表示:当回顾长达270年的观察记录的终结事件时,我们发现终结事件之间时间越长,下一个周期就越弱。相反,终结事件的时间越短,下一个太阳周期越强。过去,科学家很难看到这种相关性,因为传统上测量黑子是从太阳黑子最小值到另一最小值的黑子周期的长度,这是使用平均值而不是精确事件定义。在这项新研究中,研究人员对终结事件进行测量,这可以提高精度。

  虽然终结子事件大约每11年发生一次,并标志着黑子周期的开始和结束,但实际时间会改变。例如,第4黑子周期4始于1786年的终结子事件,止于1801年,其间长达前所未有的15年。接下来第5黑子周期非常弱,其黑子峰值只有82。这也是道尔顿极小期(Dalton Minimum)的开始。同样,第23太阳黑子周期从1998年开始,直到13年后的2011年才结束。因此,第24太阳黑子周期既弱且短(不到10年)。因此,研究人员对第25太阳黑子周期的预测很乐观。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

22年重叠的磁循环
  左图以红色和蓝色表示的相反的磁场带在22年间向赤道移动。当它们在赤道相遇时,他们会互相湮灭。右上图显示了黑子的总数(黑色)以及北半球(红色)和南半球(蓝色)的贡献。右下图显示黑子的位置。

资料来源:EarthSky.org

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★

  积薪是古星官,位于双子座,又称k Gem,是亮度约3.5等的双星。因月球相对背景恒星逐渐由西向东运动,当通过恒星前方时,恒星光芒将被月球遮掩形成月掩星。此相对移动和月出时间每日推移约一样,因月球绕地公转所造成。

  以台北预报来说,1月27日当天月龄14.3接近满月,晚间23点46分,积薪将从月球的暗缘掩入,并于隔日0点47分由亮缘复出。适合使用小型望远镜或双筒望远镜观察掩入的现像,下图显示掩星发生时两者的大致位置,建议提前5~10分钟(依相对位置寻找积薪)来观察。(编辑/台北天文馆陈姝蓉)

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掩星前月球和积薪的相对位置示意图。以上示意图由Stellarium产生。

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★

  月球在背景星空中移动时,有时会遮掩远方的星体,这种现象称作月掩星。1月26日晚间月球将会遮掩一颗位于双子座的恒星「井宿五」,届时月龄12.6的盈凸月暗缘处将可见亮度约3等的井宿五。

  以台北预报来说,晚间22时01分暗缘掩入,仰角约87度;22时53分亮缘复出,仰角约81度。掩星事件发生时仰角非常理想,且被掩的井宿五视星等约3等,只要使用小型望远镜或双筒望远镜朝向月亮暗缘处,就可以观赏到难得的月掩亮星事件,有兴趣欣赏的民众可以提早5至10分钟开始观察。(编辑/台北天文馆虞景翔)

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2021年1月26日晚间月掩井宿五示意图。以上示意图由Stellarium产生。

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  WASP-107是一颗K型主序星,位于室女座约212光年远。2017年天文学家发现它的行星WASP-107b,距离其母恒星为只有水星轨道的1/8,公转周期只有5.7天。最近蒙特利尔大学团队使用夏威夷凯克天文台更准确地评估其质量。他们使用径向速度法测量行星重力引起的恒星的摆动,来确定行星的质量。得出的结论是,WASP-107b的质量约为木星的1/10,或者是地球的30倍。是已知的密度最小的系外行星之一。

  随后团队分析并建立行星的内部结构。他们惊讶地发现:在如此低的密度下,行星的实心核心必须不超过地球质量的4倍。这意味着其85%以上的质量是岩心外的厚层气体中。相比之下,海王星质量与WASP-107b相近,但气体层仅占其总质量的5%至15%。天文学家对WASP-107b充满多疑问:如此低密度的行星如何形成?其巨大的气体层为何不会逸出,特别是这颗行星离其母恒星如此近的情况下?

  理论认为,行星在年轻恒星周围的原行星盘中形成,气体巨行星如木星和土星,需要一个比地球大10倍以上的固体核心,才能在尘埃和气体消散之前积聚大量的气体。但要如何解释WASP-107b的存在,它的核心质量小得多?

  天文学家认为WASP-107b最可能的情况是行星远离恒星而形成,那里的气体足够冷,以至于能非常迅速地积聚气体,之后通过与盘或其他行星相互作用,行星就迁移到当前位置。

  除WASP-107b之外,研究小组还发现第二颗名为WASP-107c的行星,其质量为木星的0.36倍,以较高椭圆率轨道周期3年绕恒星运行。天文学家表示WASP-107c高离心率暗示相当混乱的历史,行星之间的相互作用可能导致大迁移。

  除了其形成历史外,WASP-107b还有其他多谜团。哈勃太空望远镜在2018年发现它的甲烷极少。研究人员认为非常奇怪,因为这种类型行星的甲烷应该很丰富。因此打算用所测量的行星质量与模型,研究哪些机制可以解释甲烷的破坏。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

行星WASP-107b

资料来源:sci-news

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  色彩斑斓的大木林蛛不仅结网能力强,其蛛丝甚至被用于生物材料中的神经重建,日前,一项针对大木林蛛的研究表明,在无重力的情况下,这些蜘蛛可以利用光线定位方向,告诉自己哪个方向是「上面」。

  数十年来,科学家已经针对蜘蛛进行了无数次的重力实验,例如:在蜘蛛身上绑着小重物、在离心机里结网、水平方向结网或是在结网时不断旋转等等。以上这些内容都有一个重要因素:重力,于是就诞生了另一个问题,蜘蛛能否在无重力环境中结网?

  事实上早在1973年,就有两只欧洲花园蜘蛛在当时成为太空站实验的一部分,整个实验的过程对蜘蛛极不友善,食物跟水的供给不足,其不规律的蛛网,也许是因为它们的健康状况不佳所致。2008年,国际太空站的一项实验则使用了两只不同种的蜘蛛,一只为实验组,另一只为正常生活的对照组,这次科学家确实提供它们足够的果蝇群体成为食物来源;但对照组的蜘蛛在一次意外过程中跑进了实验组中,这意味着两只蜘蛛网相互干扰,不仅影响了实验目的,果蝇群体的数量也不受控制的增加,一个月后,果蝇的数量已经将窗户遮蔽了。

  2011年的第二次实验,没有蜘蛛逃脱,没有食物不足,没有爆量果蝇,每5分钟拍摄一张照片,头顶上的灯每12小时开关一次,以模拟日光;尽管在性别上区分错误(送上太空的四只雌蜘蛛中,有两只实际上是雄蜘蛛),但在国际太空站上为期两个月的实验结果相当成功。

  两只不结网的雄蜘蛛在失重环境下正常存活,并且返回地球后仍然健康,另两只雌蜘蛛在此期间结了34张网,蜕了三次毛,打破太空纪录,此外,正是因为那个指向下的灯光,造成了另一个惊人的发现。一般而言在正常重力环境下,不论灯光亮暗,蜘蛛总是会织出不对称的网,而蜘蛛总会停在正中心的圆上且面朝下,而由于灯光的存在,在失重情况下,光线方向也会影响蜘蛛结网。

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  ▲横轴为蜘蛛等待时距离蛛网中心方向的频率分布。所示为零重力和正常重力下以及白天(开灯)和晚上(关灯)的分布。水平黑线表示中位数值。样本数(照片数量)分别为6250、456、5395、1915。蜘蛛在正常重力下几乎总是面朝下。在零重力环境下,当光照打开时,蜘蛛倾向于脸朝下,而当光照关闭时,蜘蛛的方向则是随机的。

  在太空中,蜘蛛结网的对称性会更好,并且会利用光线做为参考点,将网织在靠近灯的那一面「天花板」上,蜘蛛在演化的过程中并没有经历过无重力环境,所以科学家对于蜘蛛能有一个备用的定位系统感到惊讶,而且幸运地是,他们装设的灯光只在一个方向,否则他们可能没有这项实验结果,至于其细部的原因,可能需要更多的蜘蛛太空实验才能得知,该研究发表于2020年12月《自然科学》期刊。(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

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  因为无法获得挖掘所需的摩擦力,NASA宣布放弃InSight任务中「摩尔」(Mole,“鼹鼠”音译)部分的探测计划。

  「摩尔」(Mole)热探针是NASA InSight登陆器部署在火星上的HP3(探测热流和物理特性装置)仪器的一部分,由德国航空航天中心(DLR)开发和建造,约40公分长的打桩机,通过带有嵌入式温度感应器的系绳连接到InSight,一旦「摩尔」挖到至少3米深时,测量从火星内部流出的热量。用如此小的装置进行如此深的挖掘,「摩尔」可说是史无前例的装置。InSigh整个任务(使用地震调查,大地测量学和热传输进行的内部勘探)的重点就在于有关火星内部更多的探测。

InSight 任务

  自2019年2月28日以来,这个名为「摩尔」的探测器一直试图钻入火星表面,希望获得火星内部温度产生的资讯,因为温度是火星地质演化的动力之一。但在 「摩尔」钻入约2或3公分深度时,由于意料之外的土壤结块使「摩尔」的尖头失去了所需足够的摩擦力,任务团队最后尝试使用InSight机械臂上的铲子,将土壤刮到探针上并夯实以增加其摩擦力,在2021年1月9日又进行了500次锤击,在依然没有任何进展之后,小组宣布任务终止。

  「摩尔」的设计是基于之前的火星任务所见的土壤,但这次「摩尔」所遇到的情况有很大的差异。

  HP3的首席调查员(DLR)的蒂尔曼·斯波恩(Tilman Spohn)说:「我们已经尽了最大努力,依然功败垂成,但幸运的是,我们因此学到了很多东西,除了了解该地区的土壤,这次的任务工程师也获得了操作机器人手臂的宝贵经验。他们以原计划之外的方式使用了机械臂和铲子,规划动作并正确地传送指令给InSight并完成工作。这将有助于未来深入地下探测任务的尝试。」

  InSight是NASA第一个试图钻入土壤的火星任务,这实验之所以重要,因为未来的太空人可能需要挖掘土壤以获取水冰,而科学家则希望研究火星地下物质的潜力以支持微生物生命。

  「我们为我们的团队感到骄傲,他们在数百万英里之外进行故障排除,为使InSight的「摩尔」更深入火星而努力。」NASA科学副主管Thomas Zurbuchen说:「我们必须突破技术极限,了解有效和无效的方法。从这个意义上讲,我们已经取得了成功;我们学到了很多东西,这些东西将使未来的火星及其它太空探测任务受益,这就是NASA的冒险精神。」(编译/台北天文馆刘恺俐)

资料来源:NASA

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  2020年4月15日,一阵短暂的高能光线扫过太阳系,触发几架NASA和ESA在太空的仪器。现在多国科学团队得出结论,认为爆炸是由位于邻近星系的磁星所产生。这一发现证实人们的长久怀疑,这种每天都会在天空中探测到的伽马射线爆发(GRB)是近距离的磁星所产生的强大闪焰。研究结果发表在NatureNature Astronomy上。

  GRB是宇宙中最强大的爆炸现象之一,即使距离达十亿光年也可以检测到。当一对中子双星结合时,会发生持续不到两秒钟的伽马射线爆发。天文学家在2017年的就曾观测到1.3亿光年外中子星合并造成的重力波与伽马射线爆发。磁星是另一种GRB来源。它是磁场强度比典型中子星强千倍的中子星,有时磁场会扰动而爆发,并产生持续数星期或更长时间的X射线爆发。极少数状况下,磁星会有更巨大的爆发,并产生伽马射线。在银河系中已发现29颗磁星中,大多数都有偶发的X射线活动,但只有两个产生过巨大爆发。2004年12月27日是最近的事件,尽管距离达28,000光年,却在地球的高层大气中产生了可测量的变化。之后,看到另一次爆发就是2020年4月15日!首先,NASA的2001火星奥德赛号的俄罗斯高能中子探测器观测到短暂而强大的X射线和伽马射线,约6.6分钟后触发NASA离地球150万公里远的Wind太空船,再过4.5秒爆发到达了地球,触发NASA费米伽马射线太空望远镜,与ESA的INTEGRAL卫星和国际空间站上的ASIM仪器。这爆发称为GRB 200415A,仅持续140毫秒,由于众多仪器观测到,因此可精确定位它位于NGC 253星系的中央区域。NGC 253是旋涡星系,位于玉夫座约1,140万光年。

  研究人员表示,最近的20年天文学家才拥有适当仪器,可以以多种不同方式检测这些GRB事件,使GRB 200415A是有史以来观测最仔细的事件。若下次GRB发生在离我们较近的星系甚至在银河系内,地面上的无线电望远镜,如南非的MeerKAT就可能探测到,便能验证理论是否正确。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

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资料来源:phys.org

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★★

  国际空间站(又称国际太空站,ISS)是绕地最大的人造物体,离地表仅4百多公里,因此它从太阳或月亮前方通过时,能看到ISS凌日或凌月的现象。1月21日台湾北部发生1次凌日,与1月24日发生2次凌月事件。预报地图如下,带状是ISS凌日或凌月的可见地带。详细资料请参考ISS TRANSIT FINDER网站。

  由于ISS移动高达每小时2.8万公里,在1秒内就会通过日或月面,因此需要先至观测点准备好器材,并使用长焦距镜头或天文望远镜对准日或月面,在事件发生前几分钟开始录影,事件过后再检视画面是否拍到。拍摄ISS凌日更需要注意,因为观测凌日就像观测太阳黑子,必须在望远镜前方加装专用太阳滤镜,才能安全地观赏记录。(编辑/台北天文馆助理研究员李瑾)

2021年1月21日凌日预报
时间:17:03(视观测位置而微幅变动)
ISS视直径~14.96角秒
太阳仰角:5.1度
太阳方位角:245.2度

凌日

2021年1月24日凌月预报
时间:1:19(视观测位置而微幅变动)
ISS视直径~21.75角秒
月亮仰角:14.1度
月亮方位角:284.7度

凌月

2021年1月24日凌月预报
时间:14:47(视观测位置而微幅变动)
ISS视直径~20.48角秒
月亮仰角:12.5度
月亮方位角:73.7度

凌月

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★

  天囷增七(亮度约为5.45等),属于中国古星官天囷(意指圆形谷仓)增星的第七星,又称白羊座ξ(ξ Arietis),是距地球约600光年的蓝白色B型星。掩星是因月球绕转地球,使月球在天空中相对远方恒星由西向东运动(每日约13°左右),当其通过恒星前方就形成掩星。

  1月21日当天月相为盈凸月(月龄8.3),在台北当地时间18点07分,天囷增七从月球的暗缘掩入,19点42分从亮缘复出。适合使用小型天文望远镜观察,下图显示掩星前后月球和天囷增七的大致位置。(编辑/台北天文馆陈姝蓉)

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掩星前后月球和天囷增七的相对位置示意图(本图由Stellarium产生)。

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  就像玩具陀螺在转动变慢时会摇摇欲坠一样,火星在自转时,两极会略微偏离行星的自转轴,推估每200天左右偏离中心约10公分。这发表于2020年10月13日的研究报告使火星成为在地球之外,第二个出现这种钱德勒摆动(Chandler wobble)现象的行星。

Chandler Wobble of Mars
科学家侦测到火星钱德勒摆动(Chandler wobble)的现象。Credit: NASA/JPL/USGS

  钱德勒摆动是以美国天文学家塞思•卡洛•钱德勒(Seth Carlo Chandler)命名,他在1891就发现了这种现象。此摆动在地球上更加明显:地球的两极摆动距离自转轴约9公尺,摆动轨迹呈圆形,周期约433天左右。

  根据Eos的说法,这种摆动对地球的影响微不足道,但其原因依然成谜。尽管科学家已经计算出该摆动会在开始后的一个世纪之内自然消失,但是地球当前的摆动却已经持续了远远超过这个期限。有研究指出,可能是受大气和海洋压力变化所影响,儘管确切的机制仍是不明,但它似乎不断地重新激发了这种摆动。

  关于火星的摇摆是研究团队使用绕行火星运行的三个火星探测卫星(Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter and Mars Global Surveyor),收集了18年的数据而探测到的,虽然成因未明。但科学家认为,火星两极的微小摆动也应该自然消退,虽然目前看来依旧活跃。

  由于没有海洋,火星的摆动可能仅受大气压力变化的影响,但还需要进一步研究确定。(编译/台北天文馆刘恺俐)

资料来源:SPACE.COM