天文新聞

中國自適應光學望遠鏡關鍵技術研究獲進展

基於變形次鏡的自適應光學望遠鏡
中國科學院光電技術研究所自適應光學重點實驗室研製成功國內首塊七十三單元變形次鏡,並與1.8 米望遠鏡對接,於今年5月首次獲取天文目標的高分辨率圖像,標誌中國自適應光學技術取得重大突破。

傳統光電望遠鏡與自適應光學系統相互獨立,需要利用專門的變形鏡及其匹配光學系統實現對大氣湍流的波前校正,系統光學結構複雜,光能利用率低。基於變形次鏡的自適應光學望遠鏡,使用可變形的曲面反射鏡作為望遠鏡的次鏡進行波前校正,可以有效簡化系統結構,提升望遠鏡的光能利用率,減小背景輻射,提高望遠鏡對暗弱目標、紅外目標的觀測能力。研究團隊利用夏克- 哈特曼波前傳感器實時測量大氣湍流引入的波前像差,使用七十三單元壓電驅動式變形次鏡對波前像差進行閉環校正,最終實現對天文目標的高分辨力成像觀測。

【圖、文:節錄自中國科學院光電技術研究所網頁;新聞訊息由林景明提供】

新的木星射電圖像揭露木星雲帶底下的情況

三個波段的木星射電圖像
美國加州大學柏克萊分校天文學教授恩·德佩特(Imke de Pater)為首的國際研究小組,使用位於新墨西哥州的聖阿古斯丁平原上,最新升級的甚大天線陣(Very Large Array,簡稱 VLA)建立了至今最詳細的木星大氣層射電圖像,令到我們可以用肉眼看見木星多姿多彩的斑點和旋轉雲帶下,大量氨氣(ammonia gas)活動情況。

天文學家通過測量木星發射4GHz至8GHz的無線電波,研究氨氣吸收電波,從而計算出木星大氣層之下一百公里的氨氣濃度。顯示木星大氣層從上到下的立體運動情況,並且了解木星出現各種天氣的原因。

【圖、文:節譯自加州大學柏克萊分校新聞公佈】研究全文刊登在6月3日出版的《科學》期刊

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https://www.youtube.com/watch?v=AWz2cn0j25Y

大部分月球內部存在的水可能是小行星撞擊月球後遺留下來的

小行星撞擊月球時月球表面仍然充滿溶岩
科學界曾經認為月球上沒有水,但各種研究逐漸顯示月球內部有水的存在。不過科學家仍不清楚水是在何時、以那種方式輸送到月球,以及小行星和彗星在這方面發揮了多少作用。

來自英國、美國和法國的研究人員利用同位素分析等方法,比較了來自月球、小行星和彗星的樣本,最後認為月球上大部分水來自小行星。在大約四十五億年到四十三億年前,當月球形成初期,一類稱作「碳質球粒隕石」的含水小行星撞擊月球,為它帶來大量的水份。

研究人員認為,小行星在送水的過程持續約一千萬年到兩億年之間。當時月球上出現大量岩漿,小行星和月球碰撞後,岩漿的表面會形成一個熱力蓋,阻擋了水在高溫下變成氣體逃逸至太空,這讓水最終留在了月球內部。

至於月球上水的其它來源,研究人員認為月球內部水存量中有不到兩成來自彗星撞擊,另有小部分水可能來自早期地球與行星撞擊產生的碎片。有一種觀點認為,月球誕生於地球與一顆行星的撞擊,大量碎片形成了月球。

不過,研究人員也表示這些關於月球水來源的分析只是一種推測,還存在很多未知因素。報告作者之一、英國公開大學(Open University)學者傑西卡·巴恩斯(Jessica Barnes)博士表示,此前美國太陽神登月任務帶回的月球樣本中,研究人員至今只對2%的樣本進行了內部水含量分析。此外,這些樣本都來自月球同一片區域,大大限制了研究人員對整個月球展開深入分析。

【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】

晶片衛星將飛抵國際太空站

畫家筆下的晶片衛星發射器將晶片衛星彈出太空
今年7月6日,大約有一百個咭片大小的晶片衛星(Chipsat)發射到國際太空站。在短短幾天的測試中,這些微型衛星將傳輸有關其能量載荷和方位的數據,然後漂移出軌道,在地球大氣層燒毀。研究人員表示,這些微型衛星有望為科學家提供探測太陽系的新方法。

這些晶片衛星叫做「小精靈」(Sprite),它們邊長約為3.2厘米,重約5克,帶有一對60毫安的太陽能電池、一個收音機及一架天線。當電流通過一個線圈時,可將晶片變成與地球磁場對齊的羅盤指針,使晶片衛星能夠控制方位;也可通過重新編程,讓其飛離國際太空站。

「小精靈」是微型衛星家族的最小成員。自2003年,科學家已發射了數百個邊長為十厘米的「立方體衛星」Cube Sat,僅去年就發射了一百二十多顆。

晶片衛星更小、更便宜,可被用作一次性傳感器,對危險或有毒的環境進行探測。研究人員已證實,「小精靈」衛星能在太空極端環境中生存。2011年,三個晶片衛星被附著到國際太空站外部,當科學家2014年重新找到它們時,它們仍在工作。不過,對於長期的星際探索任務來說,晶片衛星還需具備更好的激光通訊能力。研究團隊有自信能做到這一點。

【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】

歐洲南方天文台簽約在智利建造全球​​最大光學望遠鏡

畫家筆下的全球​​最大光學望遠鏡
歐洲南方天文台5月25日在德國慕尼黑加興(Garching)總部舉行的典禮上,與三間意大利工程公司簽署價值四億歐元的合約,建造全球​​最大光學望遠鏡。這三家公司將建造支撐歐洲極大望遠鏡的巨大三十九米鏡面的主體結構,以及圍繞它的圓頂建築。

望遠鏡的圓頂高八十米,重五千公噸,望遠鏡的移動部分重三千公噸,估計需要四百八十萬工作小時進行設計和建造。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】

天宮二號年底發射屆時展開十多項科學實驗

天宮二號模型
中國載人航天工程總設計師周建平透露,中國將在今年下半年發射天宮二號。該太空實驗室由中國空間技術研究院研製,根據設計可同時承載三名太空人在太空工作。天宮二號會由新一代的長征七號運載火箭從新建的海南省文昌衛星發射中心發射升空。天宮二號太空實驗室將會有前後兩個交會對接口,可以與神舟號載人飛船以及類似天宮一號目標飛行器的無人貨運太空船同時對接。

天宮二號屆時將會展開十多項科學實驗,包括:太空與地面量子密鑰分配與激光通訊試驗、伽馬暴偏振探測、液橋熱毛細對流實驗研究、多樣品材料太空生長實驗、太空高等植物培養實驗等項目。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】

天文學家發現緻密球狀星團內67顆新變星

M54球狀星團
位於人馬座的M54球狀星團,距離地球大約八萬七千光年之遙,是天文學家青睞的目標。最近一組由歐洲南方天文台羅伯特·菲格拉·嘉米斯(Roberto Figuera Jaimes)領導的國際研究團隊,利用歐南台的1.5米望遠鏡對該星團密集的中央區域的恆星做了高精度的測光,分析了1,405顆恆星的光變曲線。由於該項工作的成功開展,導致發現67顆新變星30顆天琴座RR型變星,21顆長週期不規則變星,3顆半規則變星,1顆室女座W型變星,1顆食雙星,11顆尚無歸屬的變星。

【圖:美國太空總署;文:林景明節譯自物理學機構網頁】研究論文5月23日發表於論文預印本伺服器arXiv上

中國公佈探測重力波計劃路線圖

太極計劃標誌
中國科學院首席科學家今日公佈在太空探測重力波的「太極計劃」路線圖。預計在2016年至2020年年進行預研和關鍵技術突破;2020年至2025年進行關鍵技術應用和驗證;2025年至2033年進行測試和發射。

屆時中國將分別發射三顆衛星,位於等邊三角形的頂端。三顆衛星組成的重力波探測衛星群組,用激光干涉方法進行中低頻波段重力波的直接探測。

「太極計劃」的主要科學目標是觀測雙黑洞合併和極大質量天體合併時,產生的重力波輻射,以及其它的宇宙重力波輻射過程。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】

「重力波」中國大陸譯作:引力波

橢圓星系不是經由星系合併而形成

SDP.81愛因斯坦環和重力透鏡星系
關於大型橢圓星系的來源,現行公認的理論認為是經由螺旋星系合併的過程而形成。不過,近期義大利國際高等研究院(Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati,SISSA)克勞迪婭·曼庫索(Claudia Mancuso)等人的研究卻顯示:橢圓星系應是在宇宙早期透過所謂的「局部( 原地)恆星形成(local (in situ) star formation)」的過程而形成。其實先前已有天文學家利用理論模型進行研究而提出過這個原地假說,但直到曼庫索等人簡單地透過赫歇爾太空望遠鏡(紅外波段)、哈勃太空望遠鏡(紫外波段)所收集的資料進行分析而後用內插法計算,所得結果顯示原地理論應該是正確的。

所有問題的起源是「塵埃」:恆星形成速率最高的那些星系通常也是塵埃含量最高的,因為那些劇烈的造星過程會製造出氣體和重元素形成的分子。這意味著新生恆星發出的電磁輻射有部分會被塵埃和氣體吸收,導致天文觀測儀器所偵測到的可見光和紫外光輻射會比真正的輻射量還少一些,而氣體與塵埃吸收的這些能量「再輻射」回太空時則主要落在紅外波段。受限於儀器,很難觀測到非常遙遠的古老星系發出的紅外輻射,令到研究恆星與星系形成變得複雜,所以至今絕大部分研究大都止步於純理論模型而已。

曼庫索等人則逆向思考,設法取得近距星系的完整資料,還有遠方星系的不完整資料,然後根據曼庫索等人設計的方案,用內插法延伸資料範圍,「填補」遙遠星系缺失的部分資料。這項分析工作也有將重力透鏡現象考慮進去,如此一來便可讓天文學家們觀測那些非常遙遠的古老星系。

在這種與理論模型完全無關的直接方式,SISSA研究團隊獲取了一幅星系演化的圖像,甚至可前推至非常古老的宇宙時期,幾乎可達宇宙再游離時期(epoch of reionization)。透過這項重建工作,證明橢圓星系無法透過其他星系的合併而形成,純粹因為這種過程沒有足夠時間去累積我們如今在這些星系中所觀測到的大量恆星。這意味著,橢圓星系是透過在原地的恆星形成過程的形成。

這些發現,將是未來建構新一代理論模型和數值模擬的必要起始點,更重要的是這些發現將可提供做為下一代巡天計劃中辨認原初星系的基礎,例如紫外波段的韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)、毫米波段的ALMA( Atacama Large Millimeter Array)或電波波段的公里方陣電波干涉儀(Square Kilometer Array,SKA)等,對研究宇宙早期星系狀況的領域而言是個非常重大的突破。

【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】

朱諾號太空船穿越木星與太陽的引力邊界

畫家筆下的朱諾號太空船
美國太空總署木星近極軌道飛行器:朱諾號(JUpiter Near-polar Orbiter,簡稱 Juno)太空船預計於2016年抵達木星,進入一個橢圓形極軌軌道來研究這顆巨型氣態行星。朱諾號將反復來回於行星和其帶電粒子輻射強帶之間,在約一小時內,它可以從一個極移動到另一個極,用最接近的方法抵達五千公里的雲層頂部。

朱諾號的主要目標是提高人類對木星形成和進化的理解。它對木星的研究將有助於了解人類自己太陽系的歷史,並提供關於行星系統如何形成、如何在銀河系內外發展的新見解。

自五年前啟動以來,當朱諾號飛船加速通過太陽係時,有三股力量在​​拖拽著它:太陽、地球和木星。

朱諾號項目主管表示,現在木星的引力作用與太陽的作用齊驅並駕。而接下來木星引力將成為主宰,其他天體對探測器的軌道擾動會減少到微不足道的地位。朱諾號於2011年8月5日啟程,它將於今年7月4日執行一個木星軌道進入的動作,開啟一個三十五分鐘主發動機的燃燒過程。這意味著飛船目前1,950公里每小時的速度將發生改變。一旦進入軌道,飛船將環繞木星軌道運行三十七週,掠過五千公里以上的雲層頂部。

【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】

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