天文新聞

亞馬遜（Amazon.com）創辦人貝佐斯（Jeff Bezos）的藍源太空公司（Blue Origin），昨日在美國德克薩斯州，首次成功回收去年11月發射，並且安全降落的可多次使用「新謝帕德號」（New Shepard）太空船。太空船經過全面檢和更換損耗硬件。

太空船採用BE-3火箭引擎，試飛上離地球101公里的太空軌道，頂部攜帶可乘六人的無人搭乘的乘客艙與火箭脫離後，火箭開始降落，離地面1.5公里處重新啟動引擎，以7公里時速，完整無缺、再次慢慢垂直降落至發射台。

這次試驗成功創下重複使用商業太空飛行新里程碑，進度超前對手太空探索科技公司（SpaceX），大幅節省太空飛行的成本。

【圖、文：節譯自藍源太空公司新聞公報】

請按左下角「外部連結」觀看第二次成功回收火箭有關影片

https://www.youtube.com/watch?v=74tyedGkoUc

美國每日一天文圖網頁昨日刊登一張1月15日在德國迪爾門（Dulmen）鎮附近的某地點，所使用望遠鏡及相機在只有40米寬的凌越區中心線上，國際太空站凌土星的罕見照片。

這幅橫跨低地球軌道與太陽系外圍的精彩組合影片定格，呈現了國際太空站凌越土星的過程。這則取得精準的影片。在淩星之時，相機與國際空太站相隔1,140公里、與土星的間距則有16億公里。以每秒42個定格速率拍攝的這則影片，追蹤了這個軌道前哨站從右下到左上的快速運動。國際太空站凌土星持續的時間只有百分之二秒，影像其中一個定格恰好記錄到太空站懸在這顆還系行星的前方。

不過以拍攝木星及木衛掩食現象聞名於世的著名菲律賓華裔行星攝影家吳華鎮（Christopher Go）指出，這張合成照片是做假，與真實的情況不符。他詳細檢查照片，發現是用類似 photoshop 的圖像處理後期製作軟件剪接而成。按照國際太空站軌道和土星位置的數據，國際太空站的大小應該是土星的1.5倍，同時照片是在日光下拍攝。

事件令每日一天文圖網頁尷尬，受到網民指責編輯把關不力，最後在圖片上補充說明這是一張合成的照片。

【圖：每日一天文圖 Julian Wessel；文：節譯自每日一天文圖網頁及吳鎮面書（Facebook）網頁】

哈佛-史密森天體物理中心的首席研究員，天體物理學家路山娜·蒂·斯法諾（Rosanne Di Stefano）在美國天文學會第227次會議上發表研究報告，指出球狀星團很可能是我們銀河系中首先發現地外智慧生命的地方。

球狀星團是由數以百萬計的恆星組成的龐大系統，直徑達到一百年。這些星團的形成可以追溯到銀河系形成的初期，雖然我們對於球狀星團的準確壽命還是存在疑問，但這它的長度足以讓生命的演化過程提供足夠的時間。

斯法諾指出，長壽的恆星是一個優越的條件，球狀星團中的類似太陽的明亮恆星，經歷了生、老和死的過程，只留下了長壽的矮星。這些矮星的行星運行軌道會更靠近自己，從而保證行星上有液態的水，是生命生存和演化的關鍵條件。由於運行軌道更靠近它圍繞的恆星，可以避免附近恆星的引力干擾。

長壽的恆星意味着周圍存在長壽的行星。在地球上，生命的出現經過三十五億年的演化才產生。硏究報告指出，壽命一百億年的行星可以讓上面的生命提供生存、演化所需的條件，並且發展到高智慧和高科技生命。在這些古老行星上的生命有足夠的時間發展成為具有星際探索能力的物種。

【圖、文：節譯自哈佛-史密森天體物理中心新聞公佈】

三十年前今日（1986年1月24日）航行者二號（Voyager 2）在距離天王星的雲層頂部81,500公里首次掠過。當年接近天王星時，即發現了十顆之前未知的天然衛星，同時亦探測了天王星由於自轉軸傾斜97.77°的緣故，而產生獨特的大氣層，並觀察了天王星的行星環系統。

航行者二號是一艘於1977年8月20日發射的美國太空總署無人駕駛星際太空船。它與其姊妹船航行者一號基本上設計相同。不同的是航行者二號循一個較慢的飛行軌跡，使它能夠保持在黃道（即太陽系眾行星的軌道水平面）之中，藉此在1981年的時候透過土星的引力加速飛往天王星和海王星。因此而成為了第一艘造訪天王星和海王星的太空船，完成了藉這個176年一遇的行星幾何排陣而造訪四顆氣體巨行星的機會。

【圖、文：節譯自美國太空總署及維基百科網頁；新聞訊息由林景明提示】

由美國國防高等研究計劃署（Defense Advanced Research Projects Agency，簡稱 DARPA）贊助，洛歇·馬田（Lockheed Martin）公司進行研究的先進技術項目，成功研製出分段平面光電成像探器（Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance，簡稱 SPIDER）。這個探測器能夠將光學望遠鏡設計從光學透鏡變成微型陣列，令到同樣影像質素的天文儀器能夠縮小至原來的十分之一到百分之一。

分段平面成像光電探測器利用「干涉測量」的基本原理，結構中有微小的光學透鏡陣列，和電子元件參與分析。整個系統類似昆蟲的複眼，陣列中每個光電微型單元的影像會互相干涉，通過電子元件分析干涉影像的振幅和相位，生成超高分辨率的圖像。通過這種干涉儀陣列技術，望遠鏡的結構和體積能夠大大簡單化和縮小。而且這種系統能夠像普通傻瓜相機一樣，無需考慮焦距、對焦這些因素去拍攝照片。洛歇·馬田公司表示，這種技術非常適用於太空船和探測衛星使用，因為可以大幅減少衛星和太空船的重量。

【圖、文：節譯自洛歇·馬田1月19日新聞公佈】 請按左下角「外部連結」觀看有關影片

洛歇·馬田：台灣和中國大陸譯作：洛克希德·馬丁

日本山形縣板垣公一於世界時本月20日11時20分20秒在仙女座的星系NGC 946中發現一顆17等的超新星候選體，該天體曆元2000.0春分點位置如下:

赤經02時30分39.69秒
赤緯+42度14分08.90秒

雲南天文台張居甲與清華大學王曉峰利用麗江觀測站2.4米望遠鏡經分光光譜觀測，確認這是一顆Ia型超新星，紅移為0.0192。這是板垣公一本年度的首個發現，到目前為止，他總共發現115顆超新星。

【圖、文：林景明根據瞬態天體名稱搜索網頁及日本天文藝術網頁新聞編寫】

板垣公一（1947年11月12日－），日本的實業家兼業餘天文學家，山形大學的榮譽博士，在山形縣的山形市居住。板垣公一發現為數眾多的新天體，他發現的超新星數量是日本首屈一指的。除了超新星，他發現的新星數量也不少。

【補充資料：維基百科】

暗能量巡天（The Dark Energy Survey）藉助主要儀器：暗能量相機（Dark Energy Camera）捕捉宇宙中令人膛目的圖像，現在已經步入第三個年頭。在2013年8月正式開展這個項目之前，科學家花費了好幾個月時間來測試相機，保證計劃順利開展。

現在，該項目於2012年11月至2013年2月這個稱作科學驗證季（Science Verification Season）獲取的數據，涵蓋星系與恆星的目錄，已經向公眾開放。天文學家和天文愛好者可以從伊利諾伊斯州大學國家超級計算應用中心的網站上下載數據，該中心負責處理暗能量巡天獲取的圖像。

這對於天文界是個利好消息，因為上週公佈的目錄中，包括了超過二千五百萬個天體的量度數據。暗能量巡天項目的科學家已經利用這些數據創造了一幅最大的暗物質質量地圖。科學驗證的數據僅僅覆蓋了該項目的3%天區，因此未來還會帶來更多驚喜。

【圖、文：林景明節譯自費米國家加速器實驗室網頁】

中國將為新建造的海洋二號B衛星、C衛星各提供兩台銣（Rubidium）原子鐘產品，以提供更高的頻率準確度和更好的漂移率指標。

目前在軌運行的海洋二號衛星採用晶振作為頻率源。由於晶振頻率準確度較差、漂移率較大，長期運行很難保證較高頻率的準確度，需要定期校準晶振頻率。而該系列後繼海洋二號B衛星、C衛星，將首次使用銣原子鐘作為頻率基準，在衛星整個壽命期內無需校準就能滿足系統對頻率源的需求。此外，該銣鐘產品的相位噪聲和雜散指標被提升到目前最高程度，可有力保障衛星在不同時間獲取更高精度的海洋數據。

【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】

在去年12月3日發射升空的激光干涉儀太空天線（Laser Interferometer Space Antenna 簡稱 LISA）探路者衛星，昨晚香港時間19時30分進入拉格朗日點（Lagrangian point），一個距離地球一百五十萬公里，朝向太陽的穩定工作位置。

LISA探路者是一個美國太空總署和歐洲太空總署合作的技術試驗計劃，為未來建設太空引力波觀測站鋪路。引力波觀測站不能在地球上測試，只有在太空才能觀測。為了達到這個目的，歐洲太空總署研發一個激光干涉儀太空天線。

這個是人類第一座太空中的引力波天文台。LISA 也是美國太空總署的「超越愛因斯坦」（Beyond Einstein program）項目的一部分。「超越愛因斯坦」是一組實驗上驗證愛因斯坦廣義相對論的理論計劃，其中包含兩個太空望遠鏡（HTXS X射線望遠鏡和LISA 望遠鏡）和多個以宇宙學相關觀測為目的的探測衛星。LISA 將會利用激光干涉的方法精確測量訊號相位，從而對於來自宇宙間遙遠的引力波來源的低頻且微弱的引力波進行探測。對引力波天文學的理論和實驗研究 ​​，廣義相對論的一些實驗觀測以及早期宇宙的天體物理學和宇宙學研究有重要意義。

【圖、文：節譯自歐洲太空總署及維基百科網頁】

一百年前，愛因斯坦通過推廣狹義相對論而創立了廣義相對論，建立起引力與時空幾何的內在聯繫，成為二十世紀理論物理劃時代的進展。另一方面，狹義相對論與量子力學作為二十世紀理論物理具有變革性的進展，它們的成功統一建立了相對論量子場論。量子場論作為描述微觀世界的基本理論，成功地應用於電磁力、弱作用力和強作用力三種基本作用力的描述，導致粒子物理標準模型的建立，成為二十世紀理論物理的重大突破性進展。廣義相對論作為引力的經典理論，對宇觀世界的描述得到了實驗的證實。儘管如此，廣義相對論與量子力學的統一至今未能取得成功。其主要障礙包括：以彎曲時空動力學為基礎的廣義相對論不再具有四維時空平移不變性，不能像狹義相對論中那樣很好地定義和度量時間間隔和空間間隔以及能量和動量等物理守恆量。為此，建立自洽的量子引力理論成為半個多世紀以來理論物理學家一直在探討的前沿科學問題，它的成功建立將不僅對理解早期宇宙的起源和演化至關重要，而且對量子理論本身的普適性和自洽性起著根本性的作用。量子論與決定論一直是愛因斯坦和科學家們關注和爭論的焦點。

最近，中國科學院大學亞太國際理論物理中心、中國科學院理論物理研究所/理論物理國家重點實驗室、中國科學院卡弗里理論物理研究所研究員、中科院院士吳岳良，打破愛因斯坦廣義相對論中關於廣義坐標變換不變假設的局限，不再從推廣狹義相對論和坐標時空幾何的途徑來構建量子引力理論，而是基於量子場論和對稱原理，建立超越愛因斯坦廣義相對論的引力量子場論。該理論假定物質基本組元由狄拉克費米子量子場來描述，自然界基本作用力由狄拉克費米子量子場內禀量子自由度之間的規範對稱性來支配，即物質基本組元之間通過楊-米爾斯玻色子量子場傳遞相互作用。該理論進一步假定狄拉克費米子量子場具有內禀自旋和標度規範對稱性，自然界基本規律應與時空坐標和標度選取無關並遵循局域規範不變的原理。由此，自然地引入引力場和自旋規範場以及標度場和標度規範場，並提出雙標架四維時空的概念，即：具有整體洛倫茲和標度對稱性的四維坐標時空和具有局域自旋和標度規範對稱性的四維引力場時空，前者作為狹義相對論中整體平坦的閔氏坐標時空，描述量子場的運動和度量，後者作為局域平坦的引力場時空，決定量子場的內禀自旋自由度和相互作用表示；引力場作為雙標架四維時空中的雙協變規範矢量場，形成非對易局域平坦的四維引力場時空，並與所有量子場相互作用。

基於以上基本原理和假設，研究表明，在四維引力場時空中建立的引力量子場論，可統一描述引力、電磁力、弱力、強力、自旋力和標度力等自然界基本相互作用力。並導出含有引力場效應的所有基本量子場運動方程和所有基本對稱性對應的守恆定律，包括超越愛因斯坦廣義相對論的引力場方程和能動量守恆定律。不同於愛因斯坦廣義相對論，在引力量子場論中，彎曲坐標時空的幾何度規不再作為基本引力場。對稱原理作為刻畫對稱與對稱破缺的基本原理，研究發現，當引力場時空中的局域自旋和標度規範對稱性破缺到整體洛倫茲和標度對稱性後，通過求解運動方程得到由四維協變宇宙波矢決定的背景引力場。背景引力場的嚴格解給出宇宙膨脹和收縮的性質，構成共形平坦的四維背景引力場時空，由宇宙波矢決定的宇宙視界給出宇宙尺度的大小。以共形固有時間或宇宙固有時間為時間尺度的四維時空中，宇宙不再呈現各向同性的性質，只有在與背景場共動的四維時空中，四維背景引力場時空才表現出各向同性。當以宇宙固有時作為四維時空中的時間度量，早期宇宙的空間尺度將呈現指數暴脹的性質。研究表明，正是引力量子場論中的量子效應，使得引力標度子引發整體標度對稱性破缺而導致早期宇宙的暴脹，給出以量子暴脹宇宙為起源的量子引力場時空動力學。研究證明，引力量子場論在低能情況下的有效理論給出愛因斯坦廣義相對論，預言無質量的引力子以及有質量的自旋規范子和標度規范子。由此得出結論，相比於愛因斯坦廣義相對論中廣義坐標變換不變的假設，引力量子場論中關於自然界基本規律與時空坐標和標度選取無關並遵循局域規範不變的假設更為基本。

【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】

量子場論（Quantum field theory）是量子力學和古典場論相結合的物理理論，已被廣泛的應用於粒子物理學和凝聚體物理學中。量子場論為描述多粒子系統，尤其是包含粒子產生和湮滅過程的系統，提供了有效的描述框架。