天文新聞

月球上發現長五十公里地下洞穴可供人類棲息

月球馬呂斯火山地區表面上的熔岩洞口
日本宇宙航空研究開發機構分析繞月探測衛星「月亮女神號」傳回的圖像和數據,發現位於月球上火山活動活躍的「風暴洋」地區西部的馬呂斯山丘(Marius Hills)內,有一個延綿五十公里的巨型地下洞穴。洞穴和月球表面之間,由一個深五十米的垂直洞穴相連接。日本宇宙航空研究開發機構推測洞穴是三十五億年之前形成,裡面不會像月球表面那樣,日夜之間有著攝氏三百度的溫差,同時也不容易受到宇宙射線影響,還有可能存在著含水份的礦物質。

日本宇宙航空研究開發機構已經開始計劃於2025年將日本太空人送到月球表面,並期望未來以此巨型地下洞穴作為日本的宇宙空間研究基地。

【圖:美國太空總署;文:節譯自日本宇宙航空研究開發機構網頁】

請按左下角「外部連結」觀看日本宇宙航空研究開發機構有關影片(日文)

https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=CW5khf6zOus

香港天文學會四十三屆第四期會訊已經出版

香港天文學會四十三屆第四期會訊封面
香港天文學會四十三屆第四期期會訊已經出版,內容包括:

會長的話(楊光宇)
委員會簡訊
會員通訊
2017美國日全食終於成功了(劉沛珊)
The Great America Eclipse(Issac amok)
台灣天文交流團回顧(黃嘉軒)
第九屆學界天文營回顧(方煒壹)
星爆會危及地球嗎?(朱永鴻)
大雪山觀星掠影(鄧鋭禎)
十至十二月星空(黃嘉軒)

【圖:香港天文學會】

美國太空總署巨無霸火箭引擎準備就緒

畫家筆下的太空發射系統火箭
美國太空總署有史以來最大的推動力火箭:太空發射系統(Space Launch System,簡稱 SLS 火箭)的任務進程已進入核心階段,為火箭提供動力的四個RS-25引擎已準備就緒,按計劃,該火箭將會載著人進行逾四十五年來的首次外太空任務。

太空發射系統是一種超重型運載火箭,有巨無霸之稱。它第一階段以70噸到110噸的任務為主,之後會發展出130噸的貨艙型載荷任務,最終運載能力將達到143噸甚至165噸。而除了龐大體型和驚人載荷,該火箭還將成為載人火星任務的一部分,美國太空總署亦希望能以此鋪就未來探索深遠太空之路。

目前,構成太空發射系統巨大主體的全部五個結構都已建成,火箭配備的四個RS-25引擎已全面做好準備。 RS-25引擎曾在太空穿梭機項目中使用過,執行過135次飛行任務,被譽為最可靠的火箭引擎。太空穿梭機退役後,美國太空總署留下了16台RS-25引擎。

按原本的任務表,太空發射系統應在2018年進行首次試飛,屆時將攜帶一個無人太空艙,直到約2021年,火箭才會發射獵戶座載人太空艙進入月球軌道。但今年稍早時間,美國太空總署曾有意在火箭的第一次發射中就帶人升空,該計劃一度引發巨大爭議後,美國太空總署宣佈將維持首次試飛不載人的原定方案,但發射時間會延至2019年。

【圖:美國太空總署;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

人類第一次直接探測到來自雙中子星合併的重力波

中子星碰撞爆炸碎片的光輝
美國激光干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO)等機構昨日聯合宣佈首次發現由雙中子星併合產生的重力波。這兩顆合併的中子星位於長蛇座的NGC 4993星系,距離地球一億三千萬光年。

今年8月17日香港時間20時41分,美國激光幹涉重力波天文台捕捉到這個重力波訊號。兩秒後,美國太空總署費米(Fermi)伽馬射線太空望遠鏡觀測到同一來源發出的伽馬射線暴GW170817。隨後歐洲太空總署的國際伽瑪射線天體物理實驗室(International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory,簡稱 INTEGRAL)衛星進行了後續分析,發現伽馬射線暴爆發。

美國太空總署的雨燕(Swift)衛星,哈勃太空望遠鏡,錢德拉和史匹哲(Spitzer)太空望遠鏡及數十個地面觀測站,包括美國太空總署資助的泛星(PanSTARRS)巡天計劃,捕獲了爆炸向外噴射出來碎片的光輝。

宇宙中的黃金是從這裡來

中子星碰撞產生的重金屬
天文學家首度觀察到重力波的光學對應體,這項劃時代的觀測是由兩顆中子星合併所造成,並發出了短伽瑪射線暴(gamma-ray burst)!先前天文學家就一直預測會有這樣的事件發生,並將之稱為「千倍新星」(kilonova),這會使金、鉑(白金)這類的重金屬散佈到宇宙之中。

這是天文學家首度觀測到來自同一事件的重力波和光(電磁輻射),在2017年8月17日美國的激光干涉儀重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO)與義大利的Virgo干涉儀,同時偵測到第五度的重力波事件GW170817,在兩秒鐘之後,美國太空總署的費米伽瑪射線太空望遠鏡(Fermi Gamma-ray Space Telescope)和歐洲太空總署的INTEGRAL(INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory)伽瑪射線觀測衛星,也觀測到來自同一天區的短伽瑪射線暴。

重力波是大質量物體移動所產生的時空漣漪,但只有非常大質量天體的速度快速變化才有辦法偵測到。中子星是大質量恆星在超新星爆發後,塌縮核心所產生的緻密天體。而中子星合併是目前短伽瑪射線暴成因的最佳解釋,這樣的事件會產生比傳統新星亮度還要亮一千倍以上的「千倍新星」爆發。

超過三十年前,天文學家就預測了中子星合併產生千倍新星的可能性。但一直要到這次同時偵測到來自GW17081的重力波和伽瑪射線,才首度證實千倍新星確實存在。在兩顆中子星合併之後,快速爆炸膨脹的放射性重元素,讓千倍新星以五分之一光速的高速移動。在接下來的幾天中,這顆千倍新星的顏色從極藍變為極紅,如此快速的顏色變化是先前所觀察到的恆星爆發從未有的現象。

ePESSTO和甚大望遠鏡(Very Large Telescope)的X-射手(X-shooter)儀器所得到的光譜顯示,這個合併的中子星拋出了銫(Caesium)和碲(Tellurium)。中子星合併後所產生的千倍新星爆發,將合併時所產生的銫、碲和其他重元素拋向太空。這表示比鐵還要更重的元素,是在高密度天體的一種稱為「r-過程核合成」(r-process nucleosynthesis)的核反應中所產生的,這項過程過去只存在於理論之中。

這次的觀測和理論非常符合,可以說是理論物理學家的大勝利,此外天文學家也收集到了大量千倍新星觀測資料,這項新發現開啟了天文學的另一個新時代!

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】

日本太陽觀測衛星數據顯示微型爆炸是日冕溫度的成因

FOXSI和日出衛星觀測到太陽表面微型爆炸
日本宇宙航空研究開發機構石川真之介為首的國際硏究團隊,分析了聚焦光學X射線太陽能成像儀(Focusing Optics X-ray Solar Imager,簡稱 FOXSI-2)探測火箭對太陽活動區的X射線測量結果,他們在沒有表現出任何可見耀斑活動的區域發現了能量非常高的X射線,這是等離子體在逾一千萬開氏度的溫度下被加熱的標誌。作者總結認為這些被加熱的等離子體只可能由纖耀斑活動產生。

觀測結果為未來核光譜望遠鏡陣列X射線太空望遠鏡或FOXSI等開展更加定向化的X射線觀察任務奠定了基礎,增加對這些加熱事件的觀察次數可以讓我們更好地理解纖耀斑在加熱日冕中所發揮的作用。

【圖:日本宇宙航空研究開發機構;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然天文學》期刊

中國天文學家發現銀心巨分子雲中存在大量的複雜有機分子

觀測得到的乙醇醛與乙二醇分子的積分流量圖
上海天文台沈志強研究員領導的天馬望遠鏡研究團組利用上海天文台六十五米口徑的天馬望遠鏡對Sgr B2 中的乙醇醛和乙二醇分子進行了近二百小時的高靈敏度成圖觀測,發現這兩個分子在Sgr B2 中的分佈非常延展,角大小達15 角分,尺度達一百光年,其中乙醇醛分子的總質量約是地球質量的一萬倍,顯示在銀河系中心存在著極其豐富的複雜有機分子。

研究團隊發現,這兩個分子不僅僅集中在具有恆星形成活動的熱核周圍,在沒有明顯恆星形成活動的冷暗區域也具有廣泛的分佈。從冷暗區域到恆星形成區域,兩個分子的豐度有下降的趨勢。結合理論模型與實驗化學的研究結果,天馬望遠鏡的觀測結果表明,這兩種分子可能是低溫下,塵埃表面上一氧化碳分子的氫化反應形成的。銀河系中心極為複雜的物理條件,如大尺度的激波、豐富的宇宙線等,使得這些分子由塵埃表面釋放出來,變成氣相分子。這些觀測結果向我們提出一個問題:複雜有機分子是否在星際空間廣泛存在?如果是的話,這些分子將會被轉移到行星上,為生命起源提供豐富的材料。未來的紅外望遠鏡如詹姆斯韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope ),通過對塵埃成分的高靈敏度觀測,可能有助於解答這些問題。

【圖、文:節錄自中國科學院上海天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文將會刊登在《天體物理學報》

中外學者發現一批宇宙大爆炸後約八億年形成的古老星系

六個星系的光譜證認
一組以中國科學技術大學王俊賢教授為首的中國、美國、智利研究團隊近期探測到一批宇宙大爆炸後約八億年的早期星系。這些科學家參加的宇宙再電離時期的萊曼阿爾法星系(reionization period of the universe Leman alpha galaxies,簡稱 LAGER)研究項目,觀測獲得了一個宇宙早期的星系候選者樣本,並發現在該宇宙年齡處,宇宙星系際彌散介質中氫的電離比例約五成。

隨後,他們使用美國卡內基天文台麥哲倫望遠鏡獲得了其中六個星系的光譜證認,確認它們為宇宙大爆炸後約八億年的星系,證認成功率達67%。LAGER項目通大天區的窄波段成像巡天,獲得了高質量的候選星系樣本。首批光譜觀測即獲得了六個光譜證認,其中兩個星系具有明顯的成團性,可能位於同一個宇宙電離氣泡。這些光譜證認星系,為研究宇宙早期的星系形成與演化奠定了基礎。

【圖、文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學快報》

中國成功制造兩米自適應光學望遠鏡

自適應恆星校正效果
中國科學院長春光學精密機械與物理研究所光電探測部大口徑團隊研製的兩米口徑自適應光學望遠鏡完成組裝測試,並安裝到所內試驗塔台開始與庫德光路和自適應光學系統進行對接裝調。經過兩個月的調試,在今年7月16日順利開光。在城市環境光污染嚴重、大氣湍流強烈的條件下,利用自適應光學系統補償,望遠鏡達到了優於兩倍衍射極限的成像效果。

兩米望遠鏡主鏡採用了比剛度高、導熱係數高的碳化矽(Silicon carbide,SiC)俗稱金剛砂材料,採用高精度凝膠注模成型、無裂紋乾燥、無應力反應連接、真空燒結等關鍵核心技術與工藝,成功研製出了目前國內工程應用的最大口徑兩米單體碳化矽主鏡鏡坯。採用應力盤組合磁流變等先進加工技術,製造出面形精度優於 λ/42 的 兩米單體碳化矽反射鏡主鏡。針對碳化矽主鏡比剛度大、熱膨脹係數大的特點,主鏡採用了基於運動學(Kinematic)原理的柔性支撐系統,既可以保證輸出指定的支撐力,又可以減小溫差帶來的影響,支撐後的面形精度優於 λ/40 。為實現高帶寬精密跟踪控制,兩米望遠鏡跟踪架採用了自主研發的大接觸角雙排異徑球軸承。在國內首次使用萬牛米級無刷永磁同步力矩電機驅動,結合矢量控制技術,採用自適應結構濾波與加速度反饋相結合的先進控制策略,並採用複合軸跟踪技術,達到了對恆星 0.04角秒( RMS )的跟踪精度。研製的349單元變形鏡自適應光學系統採用多輸入多輸出實時並行數據處理技術,系統校正頻率達到了2kHz ,取得了很好的校正效果,是目前國內工程應用的最大規模自適應光學系統。

【圖、文:節錄自中國科學院長春光學精密機械與物理研究所網頁;新聞訊息由林景明提供】

小行星2012 TC4今日中午近距離掠過地球

2012 TC4 小行星軌道圖
國際天文聯會通報,2012年10月4日發現的小行星2017 BH30今日香港時間13時42分(± 1分鐘)近距離掠過地球。在最接近地球的時候,2017 BH30 與地球的距離大約為50,151公里,只有地球同步衛星軌道35,786公里距離的1.4倍。是今年至目前為止,距離我們地球表面最近的小行星。

小行星直徑估計介乎14米至30米之間。

【圖:美國太空總署噴氣推進實驗室;文:節譯自國際天文聯會網頁;;新聞訊息由劉柱光提示】

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