天文新聞

銀河系可能擁有超過千億顆的棕矮星

假色合成的RCW38 近紅外線影像
里斯本大學的科哈爾卡·木士(Koraljka Muzic) 及聖安德魯斯大學的亞歷克斯·史高士(Aleks Schols)組成的天文學家團隊揭露了對於銀河系的最新研究結果,根據他們的研究,銀河系可能有千億顆以上的棕矮星。

棕矮星是介於恆星與行星間的天體,由於質量太低,無法在其核心維持類似太陽核心的穩定核融合反應,這是恆星的重要特徵。在1995年首度發現它們後,科學家們迅速了解它們正是恆星或行星形成過程中間的副產物。
  
因為這些天體通常較暗而難以觀測,目前已發現的數千顆棕矮星大都離太陽較近,分布在一千五百光年的範圍內,大都分布在太陽附近的小形且恆星數量密度較低的恆星形成區域。
  
研究團隊自2006年開始對五個附近的年輕恆星形成區(Substellar Objects in Nearby Young clusters, 簡稱
SONYC)進行棕矮星天體的搜索研究,對象包含位於英仙座距離約一千光年外的星團NGC 1333,其中約有一半天體是棕矮星,高於先前的觀測結果。
  
為確認是否NGC1333的情況是否為特殊情況, 研究團隊在2016年另外觀測了位於船帆座的 RCW 38,它與其他星團相當不同,是個大質量恆星密度較高的星團。RCW 38離地球約五千五百光年遠,其中的棕矮星因位於亮星邊緣更加難以發現,為了得到清晰的影像,研究團隊利用歐南天文台的超大望遠鏡(Very Large Telescope,簡稱VLT)的 自適應光學相機(Nasmyth Adaptive Optice System,簡稱NACO)取得了RCW 38近紅外線波段的影像,並將觀測將近三小時的影像與其團隊早期的工作成果相結合。

研究人員發現RCW 38中的棕矮星的成員數量約佔恆星數量的一半,不論星團的環境如何, 恆星質量或數量多還是少,緊密或是鬆散,對棕矮星的形成影響不大。研究人員史高士表示「研究團隊在其中發現了許多棕矮星,且不論星團的形態,棕矮星都很常見,根據研究的結果,在銀河系的各處應有大量的棕矮星存在。」

從SONYC的研究調查結果,研究人員史高士及木士估計銀河系至少有二十五億到一千億的棕矮星,由於可能還有更小更暗的棕矮星類天體,這個數字仍有可能低估,但證明棕矮星可能存在每個角落。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

天文學家發現太陽核心旋轉速度比表面快四倍

太陽噴發氫等離子而白色的地區是太陽的磁場特別強大的地方
根據一組國際天文學家團隊的新發現,太陽核心的旋轉速度比其表面快四倍。而在此前,科學家認為太陽核心的旋轉速度與表面大致相同。

從事太陽內部研究的加州大學洛杉磯分校的天文學榮譽教授羅傑·烏爾里希(Roger Ulrich)表示,最有可能的解釋是這個核心旋轉速度是約四十六億年前,太陽形成時期遺留下來的。這個發現令人振奮,我們可能已經發現了太陽成型時的模樣。

【圖:美國太空總署;文:林景明節譯自加州大學洛杉磯分校8月1日新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《天文學與天體物理學學報》

全球最大的太陽望遠鏡主鏡完成交貨

預備安裝四米主鏡
美國國家自然科學基金全球最大的井上健太陽望遠鏡(Daniel K. Inouye Solar Telescope,簡稱 DKIST)主鏡完成交貨。直徑四米主鏡作為該儀器的核心部件,於本月2日運抵美國夏威夷目的地茂伊島(Maui)的哈萊亞卡拉天文台(Haleakala Observatory)基地。

當2020年這台望遠鏡落成後,將成為世界上最大的太陽望遠鏡。它可以為科學家提供有關太陽物理的最新見解。並更好地了解太空天氣如何影響衛星,電網和人類社會的其它基礎設施。

望遠鏡原名先進技術太陽望遠鏡,後來爲紀念已故日裔夏威夷參議員井上健,用他的名字縮寫命名。

【圖、文:林景明節譯自美國國家自然科學基金會新聞公佈】

天文學家得到伽馬射線暴前所未有的細節

黑洞形成時粒子以光速向外噴射
伽馬射線暴是宇宙中最有活力,最具爆發性的事件之一,它們持續的時間很短暫,從幾毫秒到約一分鐘。這令天文學家難以觀測伽馬射線暴的詳細細節。

一組由美來自國馬里蘭大學天文學家領導的國際研究團隊,利用大量的地基望遠鏡與太空望遠鏡的觀測資料,發表了至今最詳細的伽馬射線暴的闡述。這個名為GRB 160625B的事件,顯示伽馬射線暴初始「提示」階段的關鍵細節與由暴發形成的物質噴流和能量的演化。

【圖:美國太空總署戈達德太空飛行中心;文:林景明節譯自馬里蘭大學電腦,數學與自然科學學院7月27日新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《自然》期刊

國際流星組織今年中文版英仙座流星雨用了去年的預報

錯誤的部份
國際流星組織因為觀測條件,英文版沒有今年英仙座流星雨的詳細預報,但是國內翻譯的人員卻取用了2016年的預測數據,當作今年的預報(雖然標註了「沿用以前預報」),故此極大時間和流星數量預測並非今年的英仙座流星雨。

【圖:國際流星組織2017年中文版流星雨日曆內文截圖】

哈勃太空望遠鏡拍攝到首顆具有平流層的系外行星

畫家構筆下有平流層的熱木系外行星
美國太空總署哈勃太空望遠鏡拍攝到首顆具有平流層的系外行星,這顆行星編號WSP-121b,是一顆屬於熱木星類的系外,天文學家在它的大氣層內偵測到有水氣和擁有平流層的存在。

WSP-121b距離地球大約九百光年,是一顆熱木星WASP-121b,它的質量是木星的1.2倍,半徑是木星的1.9倍,運行軌道非常接它的母星,公轉一次只需1.3日。WASP-121b表面溫度超過攝氏248度,WASP-121b上發現了平流層存在的證據。美國太空總署研究員馬力(Mark Marley)興奮地表示:「太陽系行星的共同特徵之一就是擁有平流層,這次的發現證明了太陽系外也能找到具有相似特徵的行星」,強調對外星生命的探索有很大的幫助。

科學家分析了哈勃太空望遠鏡傳回來的數據,發現WASP-121b的大氣中具有熾熱發光的水分子,是其大氣具有平流層最大的證據。至於WASP-121b平流層的生成因素,仍有待科學家進一步研究方可得知。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

研究指出月球內部可能含有大量的水分

月球上古代火山沉積物中
人類曾經認為是乾燥的月球,內部可能含有大量的水。美國布朗大學(Brown University)研究人員借助衛星數據,分析月球上古代火山沉積物後得出的最新結論。硏究指出,月球表面數量眾多的火山沉積物裡,含有異常高含量的水,這進一步顯示,月幔中可能也水分含量驚人。

人們曾一度認為月球內部沒有水。直到2008年,科學家分析了上世紀六七十年代太陽神探月任務從月球帶回的火山玻璃珠,才第一次找到了月球內部有水的證據。玻璃珠由月球火山噴發的岩漿迅速冷卻後形成,形如鵝卵石。科學家後來又找到了月球內部含水的更多證據,但一直不清楚是月球內部大部分區域有水,還是只有一些異常的小區域含有豐富的水分。

為此,布朗大學的拉爾夫·米利肯(Ralph Milliken)等人分析了印度月船一號探測器上月球礦物測繪儀的測量數據,結果在月球表面幾乎每一處火山沉積物裡都發現了水存在的證據,包括太陽神任務中採集火山玻璃珠的那些地點。

研究人員說,這些含有豐富的水分的沉積物遍布月球表面,說明在太陽神任務所獲樣本中發現水分並非偶然,可推測出月幔不只是一小部分區域含有豐富的水分。不過,月球內部水的確切來源仍是個謎。他們指出,這項發現對未來探索月球意義重大,有可能為在月球上如何獲得水提出了一個新的替代方案。

【圖:布朗大學;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英國《自然·地球科學》雜誌

宇宙學家繪製暗物質動力學新地圖

星系分佈轉換為物質流與速度詳圖
一組由來自英國,法國,德國的宇宙學家組成的國際團隊,利用先進電腦模擬技術,首次將星系分佈轉換為物質流與速度的詳盡地圖。

英國樸茨茅斯大學(University of Portsmouth)宇宙與重力研究所的弗洛朗·勒克萊爾(Florent Leclercq)博士指出,暗物質是一種尚未知的物質,科學家相信宇宙的質量總和超過八成,因為它不會發射或反應它的分佈和演化是不可直接觀察到的,必須被推斷出來。

研究人員使用了從2000年至2008年期間從斯隆數字天空調查(Sloan Digital Sky Survey)獲得的傳統調查數據,這是對宇宙的一項主要立體調查。該調查有超過九十萬個星系的五分之一的天空和光譜的深色多色圖像。新的黑暗物質地圖覆蓋了北方天空,距離達到了六億秒差距,這相當於回顧了大約二十億年。研究人員利用了一套相位空間分析工具,建立在2015年的研究基礎上,重建了附近宇宙的初始狀態。

【圖、文:林景明節譯自英國樸茨茅斯大學新聞公佈】研究全文刊登在已經出版的《宇宙學與天體粒子物理學學報》

中國在青海設立首個火星模擬基地

青海省海西州大柴旦紅崖地區
中國在青海省海西州大柴旦紅崖地區設立首個火星模擬基地,這個地區在地貌、地質、物質成分、化學過程方面都和火星類似,可以作為模擬的火星試驗場。基地對火星基礎科學研究、火星探測工程和未來火星生活模擬訓練具有重要價值。

火星在地貌、地質和物質成分方面都有一些特殊的特徵。例如:地貌為荒漠,沒有植被覆蓋,地質上有河流、湖泊乾涸的沉積物,物質成分方面有大量硫酸鹽、高氯酸鹽等水流乾涸後的遺留物等。而該基地在上述三個層面有類似於火星的特徵,這也是選擇成為火星模擬基地的原因。

中國科學院國家天文台研究員鄭永春表示,類似的火星模擬基地是開展火星科學基礎研究,進行火星與地球對比研究的天然實驗室。 例如:通過採集鹽類,在地面實驗室重現火星鹽類的形成過程,在溫度較低、大氣密度是地球0.6%的火星氣候條件下發生了什麼樣的化學過程,進而推測當時的氣候環境。鄭永春舉例說明,通過這樣的類比研究,可以反過來分析火星上是否有過大規模流水、曾經的海水鹽度是多少、當時火星溫度如何等信息,因而對火星研究十分有價值。

但鄭永春也強調,模擬基地與火星的地質地貌條件只是在某些方面相似,並不是完全相似。因而,在通過相關研究對火星的情況進行考察的同時,也可以實現對火星和地球的對比實驗研究,這也是科學家比較感興趣的話題。火星模擬基地還可進行火星探測器的工程驗證、火星探測科學儀器的地面標定,對火星探測的工程研製亦有重要意義。

這個火星基地的主要作用是為2020年的中國火星登陸器提供測試場所。中國科學院國家天文台研究員苟利軍指出,就好比之前在月球車登陸月球之前,我們也需要進行月壤模擬,這個基地就是類似的目的。苟利軍錶表示,最簡單的就是解決火星車在這樣的地形中如何運動,還有如何解決降落的問題,這些都需要模擬。 要選擇地形和火星有些相似的地方,這樣才具有實際的實驗效果。同時,基地還可以作為未來火星生活模擬訓練場所,為太空人和未來火星移民訓練提供支持。

【圖:互聯網;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】

美國太空總署測試太空中回收水的新方法

美國太空人操作毛細管吸附劑設施
許多在地面上很容易完成的任務,到了太空中就變得很困難,例如:回收水。美國太空總署正在國際太空站上測試一種新系統,希望藉助蒸發與毛細管作用兩個簡單過程在太空中可靠地回收水分。當前國際太空站的生命支持系統需借助昂貴的特殊設備分離液體與氣體,其中有許多涉及旋轉或運動的部件,任何一個部件受損都可能導致水污染或者系統失靈。

最新研究使用的系統由不同尺寸的小型立體打印結構組裝而成,目標是帶來可靠性較高的水回收方法,以便在發生電力故障或其他機械系統故障時保證太空人有足夠的用水。

這項研究分為兩個部分,一個是水分的蒸發。按照項目研究者的話說,如果能在太空控制蒸發,那麼你能做各種各樣的事,包括回收尿液裡的水分。所測試的結構能組裝成各種各樣的幾何形狀並註滿水,地面人員將分析水在這些裝置裡隨時間推移而蒸發的情況,以獲得水在微重力下蒸發的量化數據。

另一個研究部分是使用一系列類似瀑布的結構,借助吸附劑除去水中的二氧化碳。在這個過程中,毛細管的獨特表面形狀產生的表面張力發揮類似重力的作用,驅動水在缺少重力的太空環境中落下。

美國太空總署指出,複雜問題的最佳解決方案有時也是最簡單的解決方案。最新研究將有益於設計輕量級、更可靠的生命支持系統,從而應用在未來探索火星等深空任務中。此外,研究成果也可能幫助在地面設計更有效的水分蒸發、回收與淨化系統。

【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】

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