天文新聞

台灣天文學家對太陽磁場生成及演變找到新發現

中央大學太空科學研究所的太陽磁場硏究團隊
台灣中央大學太空科學研究所博士生黃冠瀚與其共同指導的林佳賢副教授和李羅權院士三人,從四十年來的太陽磁場資料分析,為太陽磁場生成及演變找到新發現,從原有蝴蝶圖,進化到蛇形圖。

太陽磁極約每十一年翻轉一次,但是有別於在地球上人們可以運用海洋地殼等古地磁學的證據來準確推斷地磁變化的原因,因為太陽本身的環境加上科技的限制,在太陽磁場的研究之中,並沒有太多直接的證據可以精準推斷太陽磁極變化的原因,因此尋找太陽磁場的成因及演化,成為許多科學家一直以來的研究目標。

林佳賢副教授表示,該團隊運用了四十年(三個半太陽周期)的太陽磁場資料來研究日冕洞面積隨時間的變化。把相同緯度相同時間點的日冕洞面積沿著經度全部加起來,製造出一種時間-緯度的面積變化圖。從花費許多心思的圖表中,可發現當太陽從一個周期變化到下一個周期時,開放磁區會從太陽的一極穿過赤道移至另一極,因而造成太陽磁極反轉。從這些觀測到的現象及數據,可被用來檢驗目前有關太陽磁場生成及演變的理論,甚至修正原有的模型及理論,對了解太陽磁場有極大的幫助!

【圖、文:節錄自中央大學太空科學研究所新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《科學報導》期刊

促成這次發現重力波三位天體物理學家得今年諾貝爾物理學獎

今屆諾貝爾物理學獎三位得主
瑞典皇家科學院昨日宣佈,今年諾貝爾物理學獎頒給國的韋斯(Rainer Weiss)、巴里什(Barry Barish)和索恩(Kip Thorne),表揚他們對發現重力波作出的貢獻。

美國激光干涉儀重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO),去年宣佈首次成功探測到重力波,而促成這次發現的三大在世功臣,瑞典皇家科學院指他們引發天體物理學革命,為觀察太空最暴烈現象,提供全新方法,測試我們知識的極限。

愛因斯坦1915年提出廣義相對論,指出重力波是時空本身的漣漪,是由帶質量物體的加速度運動所生成。由於廣義相對論限制了重力相互作用的傳播速度為光速,因此會產生重力波的現象。由於重力波與物質彼此之間的相互作用非常微弱,重力波很不容易被傳播途中的物質所改變,因此重力波是優良的信息載子,能夠從宇宙遙遠的那一端真實地傳遞寶貴信息過來給人們觀測。重力波天文學是觀測天文學的一門新興分支。重力波天文學利用重力波來對於劇烈天文事件所製成的重力波波源進行數據收集,例如,像白矮星、中子星與黑洞一類的星體所組成的聯星,另外,超新星與大爆炸也是劇烈天文事件所製成的重力波波源。原則而言,天文學者可以利用重力波觀測到超新星的核心,或者大爆炸的最初幾分之一秒,利用電磁波無法觀測到這些重要天文事件。

【圖、文:綜合自互聯網新聞報導】

天文學家發現明亮的新星是由於震波造成

新星之伽瑪射線與可見光變化趨勢一致
以往對新星的觀測,天文學家發現新星發出的可見光太亮了,那樣的熱壓力會超過可以與其重力達到平衡的上限。另外,也不明白新星在發出明亮可見光的同時,其輻射出伽瑪射線的原因。長久以來這個問題的答案一直有人想試圖去解釋,其中一個說法是由美國哥倫比亞大學的天文學家布萊恩·梅茨格(Brian Metzger)教授所提出。他認為這多出來的光,很有可能不是從白矮星上所發出,而是由於震波造成。也就是當白矮星表面往外膨脹擴張的氣體,被其後來又噴出來的更熱、速度更快的氣體撞上,其產生的震波能量非常大,不但可以發出人眼看不到的伽瑪射線,同時也會發出很強的可見光,不過這個理論一直沒有得到證實。

直到去年有顆名為ASASSN-16ma 的新星爆發後,美國密西根州立大學李君樂博士團隊,根據美國太空總署專門觀測伽瑪射線的費米伽瑪射線太空望遠鏡 (Fermi Gamma-ray Space Telescope) 觀測這顆新星的伽瑪射線的光度變化,配合地面觀測到的新星的可見光光度變化,發現新星發出的可見光的強度變化居然跟伽瑪射線一樣!這代表發出這兩個波段的光的發光原因是一樣。而最能解釋這個發現的,就是前面講的震波理論。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】

日本天文愛好者獲掩星工作荷馬·達博獎

早水勉先生
日本天文愛好者早水勉長期進行小行星掩星觀測、帶領及協調亞太地區掩星觀測硏究工作,榮獲今屆國際掩食定時協會的荷馬·達博獎(Homer F. DaBoll Award)。早水勉表示得獎有頼日本國土南、北位置長的特點,加上有很多優秀的業餘觀測者,有適合觀星環境。在覆蓋北半球,歐洲,美國和日本的天區佔有重要的位置,日後將繼續在掩星觀測活動中發揮重要作用。他亦向兩年前逝世的瀬戸口貴司致敬,因為瀬戸先生教導他有關掩星預報和分析的計算技巧。

【圖、文:節譯自日本天文美術網頁;新聞訊息由林景明提供】

天文學家發現原始彗星從最遠處奔向太陽

C/2017 K2軌道圖
天文學家使用哈勃望遠鏡發現一顆臨時編號C/2017 K2(簡稱K2)的彗星,從24.14億公里之外的太空向太陽系飛來。 目前彗星的溫度是攝氏零下262度。它的軌道上形成一大片塵埃雲,隨著它越來越靠近太陽,彗核溫度將會越來越高。 根據觀測數據計算,彗核寬度僅為19.2公里,其彗髮的範圍寬度達地球直徑的10倍。

這顆彗髮的範圍如此大引起天文學家的興趣。美國太空總署表示,K2可能形成於距離太陽更遙遠的奧爾特雲(Oort Cloud)。在2013年夏威夷的加法夏(Canada France Hawaii)望遠鏡已經觀測到K2彗星及其彗髮結構,但是因其亮度太低而未被重視。

天文學家發現該彗星在2013年時已經處於活躍期,當時彗星位於天王星和海王星之間,估計到2022年彗星K2過近日點時,會很明亮。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

超音速氣體極端運動形成巨大黑洞的種子

從模擬得到黑洞形成的暗物質分佈
黑洞需要很長時間成長,所以人們不會在遙遠的地方看到很多與早期宇宙,因為那時相對應的黑洞的光線直到現在從才到達地球。較小的黑洞「種子」長成這些巨大的黑洞,需要在大爆炸之後十萬年的時間內增加到相當於太陽質量的一百億倍。但是天文學家們在那裏發現了更多的超大質量黑洞,這使得它們不太可能像大多數現代黑洞一樣,通過緩慢吞噬塵埃和氣體的方式來生長。

美國德克薩斯州立大學的平野信吾和同事利用早期宇宙的模擬,分析了超大質量黑洞的前身是如何誕生的。平野信吾黑洞的種子開始於一團暗物質的光暈之中,在大爆炸的混沌中留下了超音速的氣體流。暗物質的重力俘獲了一些流氣體,形成了稠密的雲。通常情況下,密集的氣體雲會分裂並形成許多小恆星,但研究人員發現,流態運動帶來的湍流阻止了雲的碎片化或崩潰。

不過,最終,氣體雲變得足夠大而坍塌,並迅速形成了相當於太陽質量數千倍的恆星。在大爆炸發生後不到八億年的時間內,恆星變成了相當於太陽質量二十億倍的黑洞。

紐約哥倫比亞大學的扎爾坦·海曼(Zoltan Haiman)表示:這些巨大黑洞「種子」在很早的時候就形成了,比其他大多數研究中討論得都早得多。

這些「種子」形成的時間越早,就越難直接觀察到它們,因為人們只能通過非常遙遠的距離觀察早期的宇宙。對早期宇宙中超大質量黑洞的理論進行徹底測試的唯一方法是使用巨大的望遠鏡來尋找它們。幸運的是,下一代的太空望遠鏡也許能夠看得到遙遠宇宙的足夠深度,從而找到「種子」黑洞。

【圖:東京大學;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

太空探索科技公司計劃用新型火箭在2024年送人上火星

伊隆·馬斯克計劃送人到火星的新型火箭
美國太空探索科技公司(SpaceX)總裁伊隆·馬斯克(Elon Musk)昨日,在澳洲阿德萊德舉辦第68屆國際宇航大會上表示,該公司正在開發新的巨型獵鷹火箭(Big Falcon Rocket,簡稱 BFR),計劃用這種火箭在2024年把人類送上火星。

【圖:太空探索科技公司;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

請按左下角「外部連結」觀看伊隆·馬斯克在澳洲阿德萊德舉辦第68屆國際宇航大會的演講影片

https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=S5V7R_se1Xc

未能如期組裝完成詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡需要延遲發射

正在裝磡的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡
原定明年10月發射升空,取代哈勃太空望遠鏡的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,由於望遠鏡的面積和遮陽罩比其它太空望遠鏡大而且更複雜,因此組裝整合和測試過程有延誤,未能如期組裝完成。

美國太空總署經過評估之後,決定再次延遲發射升空時間,將計劃改至2019年第一季發射升空。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

三十九億年前地球上可能已存在有機生命

最古老的化石發現由碳形成的石墨顆粒證據
日本東京大學小宮剛教授研究團隊對加拿大拉布拉多(Labrador)北部沉積岩中的碳質物和碳酸鹽進行碳同位素組成分析,結果發現,可能早在39.5億年前,地球上就已存在有機生命,其或是地球上已知最早的一些生命。

地球有46億年的歷史,意味著最原始的地殼形成於距今46億年左右。一般認為,存在於始太古代(約36億年至40億年前)時期的原核生物:細菌與古菌,為生物的下一步進化打下了基礎。但由於始太古代的岩石稀少且保存不佳,因此,有關地球早期生命存在的證據,迄今較為匱乏。

研究人員曾在格陵蘭島西南部伊蘇阿(Isua)殼岩帶,發現了可追溯至37億年至38億年前的沉積岩。同位素分析表明,其中的石墨顆粒可能是生源(由生物體造成)的。但是,科學家近期對格陵蘭島阿基利亞(Akilia)和加拿大努夫亞吉圖克(Nuvvuagittuq)地區年代相似的岩層進行分析後,卻未發現生源石墨。

已知最古老的變質碎屑岩來自加拿大拉布拉多北部的薩格利克(Saglek)地塊,約有39.5億年歷史。此次,東京大學研究團隊分析了其中包含的石墨。他們詳細調查了這些岩石的地質特徵,並測量了石墨和碳酸鹽的濃度和同位素組成。最終發現,這些石墨確實是生源的,並指出石墨的結晶溫度和母岩的變質溫度一致,這意味著石墨並非源自後期污染物。

研究團隊認為,這一發現將有助於促進對產生這些石墨的生物開展地球化學研究,進一步帶來有關早期地球生命的認知。

【圖:小宮剛;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然》期刊

第四次偵測到重力波兼首次找出黑洞撞擊位置

室女座干涉儀控制室及三公里的西邊垂直的長臂
天文學家利用歐洲五個國家實驗室的科學合作組織所組成,位於意大利比薩附近探測重力波的一個大型室女座干涉儀(Virgo interferometer)連同美國的激光干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO),今年8月14日第四次偵測到位於十八億光年外兩顆黑洞互相合併產生所造成的時空間漣漪重力波兼首次找出黑洞撞擊位置。

這次合併的兩顆黑洞GW170814質量約分別為太陽的三十一倍和二十五倍,合併後形成了質量約為太陽五十三倍的黑洞,減少掉的三顆太陽質量則化作這次偵測到的重力波。

【圖、文:節譯自物理學機構網頁】研究全文刊登在已經出版的《物理評論快報》

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