有趣天文奇观

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　WASP-107b是一颗高度活跃的K型主序星，位于室女座，距离我们约212光年，于2017年首次发现，是已知密度最小的系外行星之一，天体物理学家将此类型称为「超级泡芙」或「棉花糖」行星。这颗行星的轨道距离恒星非常近，比地球到太阳的距离还要近16倍以上，公转周期为5.7天。在所有已发现的系外行星中有着最冷的大气层，尽管它的温度高达摄氏500度，但仍然比地球热得多。这种高温被认为是行星略微非圆形的轨道引起的潮汐加热结果，可以解释WASP-107b为何能够如此膨胀。韦伯非凡的灵敏度和测量穿过系外行星大气层的光的能力使这一结果成为可能，让我们得以解释了数十颗低密度系外行星的膨胀现象，有助解决系外行星科学中长期存在的谜团。

图说：艺术家对WASP-107b的想象图。图片来源：NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

　　WASP-107b的体积是木星的四分之三以上，但质量却不到十分之一，是已知密度最小的行星之一。虽然蓬松的行星并不罕见，但大多数温度更高、质量更大，因此更容易解释。研究团队表示根据其半径、质量、年龄和假设的内部温度，认为WASP-107b有一个非常小的岩石核心，周围环绕着大量的氢和氦。但很难理解这么小的核心如何能够扫除如此多的气体，然后又无法完全长成木星质量的行星。如果WASP-107b的核心质量更大，那么大气层应该会随着行星形成后的冷却而收缩；如果没有热源使气体重新膨胀，这颗行星应该会小得多。尽管WASP-107b的轨道距离只有约4500公里（相当于水星与太阳距离的七分之一），但它从恒星获得的能量不足以让它如此膨胀。WASP-107b对韦伯来说是一个非常有趣的目标，因为它比我们一直在研究的许多其他低密度行星（即热木星）要冷得多，质量也更像海王星。因此，我们应该能够检测到甲烷和其他分子，这些分子可以提供有关其化学和内部动力学的讯息，而这些是无法从更热的行星上获得的。

　　WASP-107b的巨大半径、广阔的大气层和边缘轨道使其非常适合进行透射光谱分析，透射光谱学是一种根据系外行星大气中各种气体对星光的影响来识别它们的方法。结合韦伯近红外线相机（NIRCam）、中红外成像-光谱仪（MIRI）和哈勃的广角相机（WFC3）的观测结果，研究团队构建了WASP-107b大气层吸收0.8~12.2微米吸收光的宽光谱；利用韦伯近红外线相机建立了范围从2.7~5.2微米的独立光谱。数据的精确性使我们不仅可以检测，而且可以实际测量大量分子的丰度，包括水蒸气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫和氨。

图说：结合韦伯近红外线相机、中红外成像-光谱仪和哈勃的广角相机的观测结果。此光谱显示了行星大气中存在水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、二氧化硫和氨的明确证据，使研究人员能够估算行星的核心内部的温度和质量。图片来源：NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) Science: L. Welbanks (ASU) and the JWST MANATEE team

图说：韦伯近红外光谱仪拍摄WASP-107b的大气层阻挡的近红外线星光的不同波长的数量。此光谱显示了行星大气中存在水、二氧化碳、一氧化碳、甲烷和二氧化硫的明确证据。图片来源：NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI) Science: D. Sing (JHU) and the NIRSpec GTO transiting exoplanet team

　　两张光谱都显示WASP-107b大气中甲烷的含量仅为根据其假设温度所预期含量的千分之一，这证明来自行星深处的高温气体一定与较高处的低层发生了剧烈混合。甲烷在高温下不稳定，尽管我们确实检测到其他含碳分子，但检测到的甲烷却很少，这一事实告诉我们，行星内部的温度一定比我们想象的要高得多。WASP-107b额外内能的一个可能来源是其略呈椭圆形的轨道引起的潮汐加热，随着恒星和行星间的距离在5.7天的轨道上不断变化，重力也在不断变化，从而拉伸行星并使其升温。事实证明，核心的质量至少是最初估计的两倍，这对行星的形成方式更有意义。韦伯的数据告诉我们，像WASP-107b这样的行星并非以某种奇怪的方式形成，它有超小的核心和巨大的气体包层。 相反，我们可以採取更像海王星的东西，有很多岩石但没有那么多气体，只需调高温度，然后将其放大看看它的样子。相关研究成果发表于《Nature》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：NASA

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　　哈勃太空望远镜团队发布了一张三合星系统HP Tau影像，3颗耀眼的恒星从反射星云的空腔中闪耀而出，看起来就像一个闪闪发光的宇宙晶洞。HP Tau是一个三合星系统，位于金牛座，距离我们约550光年，此系统也称为EPIC 247592463、TIC 118521708或IRAS 04328+2248，由变星HP Tau、HP Tau G2和HP Tau G3组成。HP Tau被称为金牛T变星（T Tauri star），是一种年轻的变星，尚未开始核融合，但已开始演化成类似太阳的氢燃料恒星。金牛T变星的年龄往往小于1000万岁，相较之下我们的太阳约有46亿岁，而且经常被发现仍包裹在它们所形成的尘埃和气体云中。

图说：哈勃太空望远镜所拍摄三合星系统HP Tau影像。图片来源：NASA, ESA, G. Duchene (Universite de Grenoble I)；影像处理：Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

　　和所有变星一样，HP Tau的亮度会随着时间而变化。众所周知，金牛T变星的亮度既有周期性也有随机的波动，这些随机的变化可能是由正在发育的年轻恒星的混乱性质造成的，例如恒星周围尘埃和气体吸积盘的不稳定性、吸积盘中的物质落到恒星上并被消耗，以及恒星表面的闪焰耀斑。而周期性变化可能是由巨大的太阳黑子在视线内外旋转造成的。

　　反射星云本身并不会发出可见光，而是单纯反射附近恒星的光，就像汽车前灯的光芒照亮的雾气一样。哈伯对HP Tau的研究是作为原行星盘调查的一部分，原行星盘是恒星周围的物质盘，经过数百万年凝聚成行星。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：NASA

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　星系NGC 4753是由天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）于1784年所发现，位于距离地球约6,000万光年的室女座。近期哈勃望远镜拍摄了此星系有史以来最清晰的影像，发现在明亮白色核心四周，环绕着由深色尘埃所组成的网状隧道。天文学家们据此推测，NGC 4753可能在大约13亿年前与附近的矮星系合并，因而在演化过程中形成构造如此独特的尘埃带。

图说：由哈勃太空望远镜所拍摄的星系NGC 4753影像，显示出位于白色核心四周，围绕着由深色尘埃组成的网状隧道构造。影像来源：Phys.org

　　天文学家进一步研究后认为，星系NGC 4753的大部分质量都位于稍微扁平的球形暗物质晕中。暗物质约占宇宙所有物质的85%，但它几乎不会与电磁场产生交互作用，因此自身也无法发射、反射或折射光。只能透过它对我们所能看到的物质（称为正常物质）的重力影响来察觉它的存在。

　　由于NGC 4753结构复杂且环境密度低，天文学家便选择对它进行星系演化研究。研究团队建立模型，并且在其中运用NGC 4753来测试不同的透镜状星系形成理论。由于此星系中存在两颗Ia型超新星，而此类超新星是由白矮星的伴星爆发所产生，不但最大亮度可达约太阳的50亿倍且亮度皆相等。所以天文学家可以运用它们来测量宇宙距离，从而帮助我们确定宇宙如何随着时间的推移而膨胀，进一步确定宇宙的膨胀速率。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　台湾研究团队在超暗矮星系「室女III」中首次发现了三颗天琴RR型变星，这使得室女III与地球之间的距离得到了证实。

　　国立中央大学天文研究所饶兆聪教授研究团队，使用位于台湾的最大地面光学望远镜，口径1公尺的鹿林天文台，首次观测到位于超暗矮星系室女III中的三颗天琴RR型变星。天琴RR型变星是一种变星，其类型与位于天琴座的「天琴RR」变星相同。这种变星的光变周期与它的绝对亮度有紧密的关联，因此可以透过观测天琴RR型变星的光变周期来推算其绝对亮度。拥有绝对亮度后，我们便能测算出距离，使得天琴RR型变星成为测量距离的理想标准星之一。2023年发现的「室女III」超暗矮星系一直是天文学家想深入了解的天体之一。在室女III发现天琴RR型变星后，证实了其与地球的距离为约50万光年，与天文学家先前的推测一致。此外，根据以往的经验模型，天文学家曾估计室女III中最多可能存在一颗天琴RR型变星，然而这次一次发现三颗，表示经验模型可能需要修正。（编辑/台北天文馆段皓元）

资料来源：Ngeow & Bhardwaj 2024

图说：鹿林天文台发现三颗位于室女III（蓝色圈）的天琴RR型变星（绿色圈）的影像。

图说：两颗位于室女III的天琴RR型变星光变周期图。

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　波兰华沙大学和其他地方的天文学家发现了一颗新的古典造父变星。这颗新发现的恒星被命名为OGLE-GD-CEP-1884，在银河系内已知的此类变星中，它的脉动周期最长，这项发现已发表在论文预印本网站arXiv。

图说：由上至下的图片分别表示OGLE-GD-CEP-1884的相位折叠（Phase-folded）I波段和V波段的光度曲线及该恒星的径向速度曲线。（Credit: Soszyński et al., 2024.）

　　造父变星（Cepheid variable）是明亮的巨星，由于规律的恒星脉动造成光度会随时间变化。由于变化周期与光度密切相关，天文学家利用它们来测量星际和星系间的距离。古典造父变星，也称为第一族造父变星，会经历几天到几个月非常规律的周期脉动。

　　由华沙大学Igor Soszyński领导的团队报告发现了一颗新的此类变星。这颗新恒星是由智利拉斯坎帕纳斯天文台（Las Campanas Observatory）的华沙望远镜发现的，这是一项长期的巡天观测，对银河系和大小麦哲伦星云中大约20亿颗恒星定期的光度观测。根据本研究，OGLE-GD-CEP-1884的脉动周期约为78.14天，是已知的银河系古典造父变星中最长的，它的脉动周期比银河系中第二长的造父变星S Vulpeculae长近10天。

　　OGLE-GD-CEP-1884的V波段星等为16.83，平均径向速度为-72.3km/s，年龄估计为2,200万年，距离约为14,500光年。天文学家指出，它是一颗相当明亮的恒星，先前没有被发现，令人感到惊讶。因此，他们认为银河系中可能还有更多这样的造父变星尚未被发现。论文作者指出，OGLE-GD-CEP-1884的发现表明，超长周期造父变星也存在于银河系中，由于受到星际消光的影响使得它们不容易被发现。对于当前和未来的观测需要采用更有效的检测方法并对变星进行分类。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Phys.org

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　世界标准时间2024年5月3日9时30分，中国的嫦娥六号月球探测船发射升空。在为期53天的任务后，所提供的样本预料将增进天文学家对于地月系统以及早期太阳系演化历史的了解。

图说：嫦娥六号于世界标准时间2024年5月3日上午9时30分发射升空。影像来源：Space News

　　嫦娥六号由四艘太空船组成，它的轨道飞行舱将控制太空船进入绕月轨道，登月探测器分离后于阿波罗陨石坑附近着陆。由于地球上永远看不到月球的背面，因此需要通讯中继卫星来提供地面和月球背面之间的通讯。为此，中国已于三月初将鹊桥二号中继卫星发射至地月之间的拉格朗日点L2。采集的样本将装载到登月探测器的上段并发射返回绕月轨道，再与轨道飞行器对接。样本转移至返回舱后。返回舱将携带样本穿越地球大气层并着陆完成任务。

　　本次任务的登陆地点「阿波罗盆地」是位于月球背面一个巨大的古老撞击盆地。天文学家们认为，在这里很容易就能挖掘到月函物质，是研究月球岩浆海洋模型的最佳材料，因为月函是月球岩浆海洋凝固的直接产物，但我们以前没有在月球朝向地球的那一面找到到它们。

图说：嫦娥六号月球探测船，预计将登陆于月球南极的阿波罗盆地附近。图片来源：Space News

　　除了采集样本之外，嫦娥六号还携带全景相机与探地雷达，可提供月球表面形态以及月面以下的探测。还有月球矿物光谱仪用来分析月面的物质成分。除此之外还携带了法国提供的释气雷达侦测仪（DORN），可以侦测月球地壳中释出的氡气。瑞典提供月球表面负离子（NILS）有效载荷。意大利提供雷射后向反射器。另外携带的巴基斯坦ICUBE-Q立方卫星将释放在绕月轨道上。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Space News