天文新聞

中國在脈衝星位置和天文參考系研究方面取得進展

澳洲帕克斯64米射電望遠鏡
新疆天文台脈衝星團組王晶波副研究員利用澳洲帕克斯(Parkes)64米和烏魯木齊南山25米射電望遠鏡的脈衝星數據,得到太陽系星表和國際天球參考系之間的參考系連接。

目前使用最廣泛的太陽系星表是美國海軍推進實驗室發布的系列星表,其中JPL DE405星表黃道面有大約兩毫角秒的傾斜。王晶波等測量的參考系連接精度優於一毫角秒,相比之前的研究結果,測量精度有了很大的提高。研究人員改進並完善研究方法,發現對於同一脈衝星,用脈衝星計時和甚長基線兩種方法得到的脈衝星位置有明顯不同。 

天文參考係是天體測量的基礎,對天文學的研究十分重要。參考系連接可以用來測量黃道的傾斜和變化率,檢驗太陽系星表和研究慣性系內太陽系的動力學,對於航天器導航、搜尋太陽系內的未知天體及脈衝星搜尋引力波等很有幫助。在此項工作的基礎上,今後科研人員計劃開展太陽系內未知天體搜尋等一系列工作。

【圖:互聯網;文:節錄自中國科學院新疆天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

中國天文學家科研人員參與利用超激微波精確測量黑洞質量

NGC 5765b星系的激微波光譜
上海天文台科研人員參與超激微波宇宙學項目(Megamaser Cosmology Project)國際合作性研究項目,完成對五個河外星系水分子超激微波盤系統的黑洞質量測量工作,為研究水分子超激微波盤星系中星系與超大質量黑洞的共同演化提供了新的樣本。

研究結果顯示,超大質量黑洞普遍存在於星系的核心區域當中。並且,黑洞的存在與活動並不是完全獨立於宿主星系的,而是兩者之間存在一種共同演化關係,因此對星系演化的研究必須考慮到超大質量黑洞自身的性質與演化。描述超大質量黑洞的基本物理量包括其黑洞質量與自旋等,其中黑洞質量又是最基本的物理量。然而,對於黑洞質量的測量卻並不容易。

傳統測量黑洞質量的方法主要分為直接和間接兩類:直接的方法也即動力學方法,主要通過測量黑洞重力勢阱中某一試驗粒子的運動軌跡,從而通過牛頓第二定律確定中心重力場的大小。間接的方法主要是通過觀測吸積盤的輻射、噴流的強度等,結合相關的輻射理論模型或利用其他經驗關係來估算中央黑洞質量的大小。相比於間接測量方法,直接測量的方法由於是完全建立在動力學之上的,所依賴的模型參數最少,因此也被認為是最可靠的方法。

然而,儘管動力學質量測量在原理上並不復雜,但在實際觀測中卻並不容易實現,而這主要是受限於我們的觀測設備與觀測條件。受制於空間分辨率的限制,傳統的以光學觀測來進行動力學黑洞質量測量的工作只能在非常近鄰的區域中開展,因而此方法測量得到的黑洞質量數量也非常有限。河外水分子超激微波系統為動力學黑洞質量測量提供了一種新的方法。

【圖:互聯網;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】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》

激微波(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation,簡稱 MASER)中國大陸譯作:脈澤

板垣公一發現蛇夫座新星

蛇夫座新星發現照片
日本山形縣板垣公一在本月5.638日(世界時)利用二十厘米望遠鏡接駁CCD相機拍攝的圖像上發現一顆13.6等的新天體。千葉縣清田誠一郎,山口縣吉本勝確認了板垣的發現,該天體呈現極紅的顏色。板垣觀測的該天體位置如下:

赤經17時39分46.00秒
赤緯-24度57分55.5秒

本月11.15日(世界時),天文學家利用西班牙加納利群島利物浦·約翰·摩爾大學的二米望遠鏡進行分光觀測,確認這是一顆經典新星。

【圖、文:林景明節譯自日本天文藝術網頁】

有天文學家認為宇宙中的冷斑點可能由不同宇宙碰撞產生

宇宙中的冷斑點位置
由杜咸大學(Durham University)星系天文學中心湯姆·升斯(Tom Shanks)教授為首的硏究小組,根據新的研究結果,發現宇宙中有巨大空洞並不能夠解釋宇宙微波背景下出現冷斑點(Cold Spot)的現象,他們認為冷斑點可能是因不同宇宙之間碰撞而產生。

宇宙微波背景(cosmic microwave background)是大爆炸的遺物,涵蓋了整個天空。 它在絕對零度的溫度以上2.73度(即是攝氏零下270.43度)。宇宙微波背景有一些異常現象,包括冷斑點。它比周圍寒冷,它的溫度比宇宙微波背景低大約0.00015度,以前認為是由宇宙中一些闊約數十億光年的巨大空隙,其中只有相對較少的星系造成。宇宙的加速膨脹引起的空隙,經由完全薩克斯-瓦福效應(Integrated Sachs-Wolfe effect)造成一個比較低溫的區域,穿過的光線會留下微細的紅移現象。

升斯教授硏究小組對七千個星系的紅移進行綜合調查,每個星系都用英澳望遠鏡上的光譜儀觀測三百次,目的是將觀測誤差減至最少,得出的結果硏究小組無法在標準理論中找到解釋冷斑點的合理證據。研究人員反而發現,以前認為是沒有星系集中的冷斑點地區,分解成較小的空隙,被星系群圍繞著。 這個肥皂泡狀的結構與宇宙的其餘部分非常相似,或者冷斑點是由我們的宇宙和另一個泡沫宇宙之間的碰撞造成。 如果進一步有更詳細分析宇宙微波背景數據證明了這一點,那麼冷斑點可能是多元宇宙(multiverse)的首個證據,即是可能有數十億個其它好像我們自己的宇宙一起存在。

【圖、文:節譯自英國皇家天文學會網頁】 研究全文刊登在已經出版的英國《皇家天文學會月刊》

杜咸大學:台灣及中國大陸譯作杜倫大學

宇宙究竟是不是只有三維

畫家構思的多重宇宙
平行宇宙一直是天文學中的重大未解之謎。如今,科學家認為他們終於找到了一種尋找未知維度的方法。物理學家認為,重力波的變化可以改變現實,創造出未知的維度。由於各個維度中都存在重力,重力波將成為我們搜尋未知維度的絕佳途徑。

眾所周知,人類生活在由長、寬、高構成的三維世界中。但物理學家一直相信,除此之外還有更多維度。重力是基本力中最弱的一種。專家們一直懷疑,這可能是因為部分重力逃逸到了其他維度中。馬克斯普朗克重力物理研究所(Max Planck Institute for Gravitational Physics)的研究人員古斯塔沃·盧西納·戈麥斯(Gustavo Lucena Gomez)博士表示:「如果宇宙中存在其他維度,重力波就可沿著任何維度傳播,包括除三維之外的維度。」 為確定是否存在其他維度,該研究所的研究人員對重力波展開了調查。

研究人員通過計算分析其他維度對重力波產生的影響,結果發現了兩點奇怪的效應:高頻率時會出現更多重力波,且重力波拉伸空間的方式也會有所變化。

研究人員認為,若重力波穿越其他維度時,應出現更多高頻率重力波。但目前的觀測手段無法探測到如此高的頻率,而是以低頻率重力波為關注重點。因此探測高頻重力波是一個不小的挑戰。但他們也表示,重力波拉伸空間的變化應當更容易被探測出來。戈麥斯指出:「如果宇宙中存在其他維度,就會以一種與標準重力波全然不同的方式,使時空拉伸或收縮。」

重力波如漣漪般在宇宙中穿行時,會將空間像橡皮筋一樣拉長。這根「橡皮筋」形成的橢圓在恢復原狀之前,一端會越拉越長、另一頭則越來越短。但新的維度則使重力波可以以另一種方式拉伸空間,即所謂的「呼吸模式」。空間就像肺部呼吸時一樣,除了拉長之外,還會擴張和收縮。戈麥斯表示:「我們將藉助更多的探測器,確認宇宙是否存在上述呼吸模式。」

法國巴黎綜合理工學院(École Polytechnique)的埃米安·杜達斯(Emilian Dudas)博士表示:「我們已經從多個角度,對其他維度展開了長時間的探討。重力波或將成為我們尋找新維度的轉折點。」

一些粒子物理理論認為,宇宙的實際內容比我們所見之物豐富得多,這些額外的維度或許能解決我們在量子物理學和重力等方面的諸多疑問。其中一項名為“膜理論”的理論認為,平行宇宙也許就隱藏在這些維度之中。 「膜理論是弦理論的一部分,而弦理論試圖用同一模型解釋我們見到的所有力和粒子。」倫敦瑪麗王后大學物理學家克里斯·懷特(Chris White)博士指出,「該理論認為,自然界的基本組成部分並不是粒子,而是弦、平面和更高維度的膜。弦理論只有在九維空間中才能成立,而不是我們觀察到的三維空間。」

克里斯托弗·加爾法德(Christophe Galfard)博士在《你手中的宇宙》一書中描述了在不同維度間穿行時會看到怎樣的情景。 「你會看到類似黑洞的結構通過扭曲的時空構成的管道將鄰近的膜連接在一起,不同的膜通過重力互相吸引。」也許這些膜中生活著其他人類。黑洞會不會是連接各個世界的通道呢?這個問題還有待於未來科學家們的破解。

【圖:互聯網;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

一顆類似海王星的系外行星有意想不到的原始大氣層

畫家筆下的HAT-P-26b系外行星
並非所有的巨大氣態系外行星都一樣,天文學家對於一顆類似海王星的HAT-P-26b系外行星觀察結果顯示,它的大氣中重元素含量比預期的要低,表示該行星的形成很可能是在母星附近完成。

在太陽系中,氣體巨星的金屬含量規律是:越輕的氣體行星,大氣層的重元素含量越高,比如木星大氣層中的重元素含量就比海王星要少。而對於太陽系外其他恆星周圍的行星,如果想要研究它們大氣層,至少該行星得滿足如下條件:這個行星的運行軌跡必須穿過它所圍繞的恆星與地球之間,第二是它所圍繞的恆星要足夠亮,以至於當光線穿過行星大氣層時,人們能夠清楚的辨別光線在大氣層中亮度的變化。因為能滿足這些條件的行星少之又少,所以天文學家很難判斷太陽系內大氣層重元素的比例關係是否同樣適用於系外的巨大氣體行星。

美國太空總署戈達德太空飛行中心的博士後硏究員漢娜·索福克(Hannah Wakeford)說:「為了更好地探索太陽系,從根本上嘗試了解太陽系的形成,我們需要了解其它星系是怎樣形成的。」

HAT-P-26b行星是一顆距離地球大約四百四十光年的系外行星,質量與海王星相近,並且擁有一個非常廣闊但相當稀薄的大氣層。 索福克團隊利用哈勃太空望遠鏡對它進行觀察。當該行星運行到母星前面,天文學家就能夠在該行星的大氣層中,清晰地觀測到很明顯的水分子的特徵。

索福克說:「能夠發現水分特徵實在是太好了,這對我們來說很關鍵。這真是一顆意義非凡的行星!」

【圖:美國太空總署;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

美國太空總署利用立體打印技術為太空船穿上盔甲

利用立體打印技術製造的太空船保護盔甲
古代士兵能穿上「鎖子甲」抵禦來自兵器的傷害,飛行在復雜外太空的太空船能否也穿上盔甲,抵禦宇宙中各種流星類物質的衝擊呢?近日,美國太空總署利用一種全新的立體打印技術,製作出用於外太空的先進纖維材料。這種材料由一個個微小的金屬部分組成,在激光和電子束的精確控制下,通過熔融聚合物或燒結金屬粉末逐層疊加,形成鏈甲般保護太空船的外層材料。

不同於以往的立體技術,這種技術打印出來的材料不僅具有一定的幾何形狀,更是擁有了特定的功能,可以根據需求任意定制形狀甚至折疊,還可以直接回收利用,重新打印成新的結構作為其他用途。

【圖:互聯網;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

澳洲國立大學獲准使用歐洲南方天文台望遠鏡

歐洲南方天文台甚大望遠鏡
在澳洲聯邦預算案中公佈,澳洲國立大學與歐洲南方天文台達成十年的戰略夥伴關係,這意味著澳洲天文界將可以使用歐洲南方天文台設於智利的望遠鏡。

澳洲政府承諾支付2,610萬美元,達成與歐洲南方天文台的合作協議,包括使用下一代巨型麥哲倫望遠鏡(Giant Magellan Telescope )和平方公里陣列(Square Kilometre Array)射電望遠鏡。協議從明年起生效,目的在維持澳洲的光學天文研究,提升人類對宇宙的認識。

該協議還包括每年平均支付1,200萬美元,直至2027-2028年度為止。

【圖:歐洲南方天文台;文:林景明節譯自澳大利亞國立大學新聞公佈】

甚大望遠鏡(Very Large Telescope,縮寫 VLT)為歐洲南方天文台在智利建造的大型光學望遠鏡,由四台相同的8.2米口徑望遠鏡組成,組合的等效口徑可達16米。四台望遠鏡既可以單獨使用,也可以組成光學干涉儀進行高解像度觀測。甚大望遠鏡位於智利安託法加斯塔以南130公里的帕瑞納天文台,海拔高度為2,632米,這裏氣候乾燥,一年當中多於340個晴夜數量。

【補充資料:維基百科】

模擬的月球土壤可以立體打印成磚塊

模擬月球土壤利用立體打印成磚塊
歐洲太空總署試驗利用太陽光的熱量,將月球上的土壤利用立體打印技術,製造可供月球基地使用的磚塊。歐洲太空總署材料項目的工程師艾文尼·馬卡亞(Advenit Makaya)表示,他們在太陽能爐中模擬燒製月球材料的過程。立體打印平台可以在攝氏一千度的溫度下烘烤直徑約0.1毫米的月球泥塵,在五個小時內完成一塊20×10×3厘米的建築用磚。這個實驗以陸地上的火山材料作基礎原料,按照真正月球土壤的組成成分和顆粒大小,加工成模擬月壤,在位於德國航空航天中心的太陽能爐設備當中,利用147塊彎曲鏡面將陽光聚焦形成極高溫,將土壤融化在一起。

製成品經過詳細的機械測試,這種立體打印磚塊具備了石膏的強度。但一些磚塊在邊緣出現了翹曲,科研人員說,因為磚塊的邊緣比中心冷卻得更快,現時正在尋找方法控制這種情況,可能加快打印速度,能讓磚塊內部積聚較少熱量。硏究證明,在月球上,這一種施工方法確實可行。
  
這次試驗在標準大氣條件下進行,日後會摸擬月球上真空和極端高溫條件下,磚塊的打印效果。如效果不錯,歐洲太空總署只需要將立體打印機和太陽能聚焦設備運送到月球即可。

負責歐洲太空總署材料和製作過程工作的托馬索·海蒂尼指出:“為了建立月球基地,當地資源的利用必將成為重要的實用技術之一,而由此創造出的可持續發展方式也可以惠及地球,如使用太陽能聚焦設備和當地資源立體打印出來的建築材料,可以快速建設災後緊急避難所,以避免昂貴、低效的常規供應鏈阻滯援建進程。”

【圖:歐洲太空總署;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

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https://www.youtube.com/watch?v=ZK7872tNHcM

太空探索技術公司將於2019年發射首批互聯網衛星群

互聯網衛星群為整個地球提供高速互聯網
美國太空探索技術公司(SpaceX)的首批互聯網衛星群定於今年開始測試,2019年正式開始使用,屆時將為全球用戶提供1Gbps的高速上網服務。這批衛星總數達4,425顆,數量超過人類已發射衛星的總和。

美國太空探索技術公司已經於2016年年底向美國聯邦通訊委員會遞交了發射這些互聯網衛星的申請,目的是為缺乏互聯網基礎設施的十多億人口提供衛星聯網服務。每顆衛星重386公斤,整個項目總成本估計在五十億美元到一百億美元左右。

美國太空探索技術公司負責衛星政務的副總裁帕特里夏·庫珀(Patricia Cooper )女士向美國參議院商業、科學和技術委員會表示,該公司計劃今年稍晚開始測試衛星,年底前發射一顆原型,2018年初再發射一顆,2019年將正式開始發射首批互聯網衛星。整個發射活動將持續到2024年。該公司將利用成功回收的二手火箭進行發射,以降低總成本。

數據顯示,地球當前在軌道上活動的衛星共有1,419顆,此外還有2,600多顆衛星已不再服役,僅漂浮在太空中,人類所有曾經成功發射過的衛星總數應為4,025顆左右。而美國太空探索技術公司即將發射的衛星數量是目前在軌道上活動衛星數量的三倍以上,更超過人類發射衛星數量總和。

不過,這些衛星不會一次全部完成發射,美國太空探索技術公司計劃在初期部署1,600顆衛星,之後發射另外2,825顆衛星,它們將分佈在五個軌道高度及不多於三十二個軌道平面,位置均高於通常處在431公里處的國際太空站。而這四千多顆衛星每一個約可覆蓋2,120公里寬的地域,一經完全優化,就能為全球消費者和商業用戶提供每戶1Gbps的高帶寬、低延時上網服務,這將比當前全球互聯網平均速度快一百八十倍。

【圖:互聯網;文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

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