天文新聞

宇宙早期或有短暫二次膨脹

畫家構思的宇宙短暫二次膨脹
目前流行的大爆炸理論認為,宇宙早期擴張呈指數形式,稱為「膨脹」,整個時空從一個極熱而緻密的點向外膨脹,成為一個均勻的、仍在不停擴張的大宇宙。但美國能源部布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)等機構一些科學家認為,宇宙早期可能還有一個較為短暫的二次膨脹時期,這種假設或許能解釋宇宙中現有暗物質數量過多的問題。

暗物質不以任何明顯方式與普通物質相互作用,科學家通過萬有引力效應估計,暗物質佔宇宙全部質量的四分之一,而普通物質只佔半成。暗物質才是宇宙的主要內容。一些理論能簡潔地解釋暗物質,但卻不被廣泛接受,因為它們預測的暗物質數量比有實驗支持的更多。為了讓理論符合實驗,研究人員給廣泛接受的時空起源事件增加了「二次膨脹」這一步。

按標準宇宙學說,宇宙膨脹始於時間開始後的10至35秒,這種空間的整體暴漲只持續不到1秒,隨後是一個持續至今的冷卻期。在幾秒到幾分鐘大致冷卻得差不多時,較輕元素開始形成。論文作者之一、布魯克海文實驗室高能理論小組負責人霍曼·戴伍迪亞索(Hooman Davoudiasl)說,在這些重要事件之間,可能還有一次膨脹,它不像第一次爆炸那麼劇烈,卻可以「稀釋」暗物質,使宇宙中的暗物質密度最終成為今天這樣。
  
研究人員在線發表在《物理評論快報》上的論文稱,開始時,在一個較小空間裡溫度飆升超過攝氏十億度,暗物質粒子彼此接觸而湮滅,把能量傳給標準物質粒子(如電子、夸克)。隨著宇宙繼續膨脹變冷,暗物質粒子碰撞大大減少,湮滅速度跟不上膨脹速度。在這個點上,大量暗物質開始出爐。暗物質間的相互作用很弱,自我湮滅在早期溫度下降後就變得效率低下,使其數量固定下來。暗物質間相互作用越弱,最後留下的暗物質數量就越多。

戴伍迪亞索說,這種理論提出了一種簡單模型,能平衡早期宇宙膨脹的短缺,解釋宇宙中現有暗物質的數量過多問題。當然這不同於標準宇宙學,但宇宙可能不受我們認為的標準控制。

【圖:布魯克黑文國家實驗室;文:節錄自國家航天局網頁 ;新聞訊息由林景明提供】

多目標紅外相機與光譜儀升級拍攝更佳解析度圖像

多目標紅外相機與光譜儀新(右)與舊(左)的比較本
8米口徑昴星團上安裝的多目標紅外相機與光譜儀(Multi-Object Infrared Camera and Spectrograph,簡稱MOIRCS),在2015年進行了升級,安裝了新的探測器,新的溫控系統,安裝新的儀器系統控制軟體。在去年12月26日拍攝了獅子座螺旋星系NGC 3521的圖像,展示該設備升級後的良好性能。

【圖、文:林景明節譯自昴星團望遠鏡新聞公佈】

美國太空總署培育的百日菊開花了

國際太空站種的百日菊開花
一株百日菊(Zinnia flower)剛剛在國際太空站上綻放,這是人類在地球以外培育出的第一朵花。

美國太空總署太空人史葛·凱利(Scott Kelly)在社交網站推特(Twitter)上公佈了這個具有歷史意義的消息,並配發一張橙黃色百日菊花盛開的照片,開花時間是剛剛過去的這個週末。

「人類有史以來在太空培育的第一朵花首次亮相,」凱利在推特上寫道,「是的,太空中有其他的生命形式。」

美國太空總署一篇文章解釋說,俄羅斯太空人早在1996年就在和平號太空站上種植過小麥,2014年國際太空站也啟動了蔬菜種植試驗,前兩批種植的是生菜,其中去年8月收穫的第二批生菜還被太空人試食。現在培育百日菊,不是因為它的美麗,而是為了幫助科學家了解植物怎樣在微重力環境下開花、生長。

該機構蔬菜種植項目經理特倫特·史密斯(Trent Smith)說:「百日菊與生菜有很大不同。它對環境與光線更敏感,生長周期也更長,需要六十天到八十天,因此更加難以培育。 」

太空人曾一度認為培育失敗。一開始,由於生長環境過於濕潤,百日菊出現所謂吐水現象,水從葉子上滲透出來。為了解決這個問題,太空人把種植室的抽風速度調大以吹乾水分,結果又導致百日菊過乾,有兩株百日菊在新年期間死亡。好在剩下的兩株百日菊長勢良好,1月8日出現花蕾,並在剛過去的周末完全盛開。

美國太空總署說,今年還將給太空站送去供種植的中國大白菜和生菜,此外還計劃於2018年在空間站​​種植西紅柿。

蔬菜種植試驗對於未來探索火星至關重要,因為未來太空人在缺乏補給的太空環境中必須種植蔬菜以自給自足。此外,種菜還有一大好處是調節太空人的心理,因為長期生活在封閉、孤立、沒有綠植的小環境中,人們容易出現各種各樣的心理問題。

【圖、文:節錄自國家航天局網頁;新聞訊息由林景明提供】

小行星資源誘人太空採礦或引發大戰

畫家構思的太空採礦活動
太空極其有利可圖。例如,小行星「龍宮」是由大量的鎳、鐵、鈷和水構成的,價值約950億美元。深入太空,還會發現更多的財寶,比如小行星「戴維達」,據打算到太空採礦的行星資源公司估計,其價值超過100兆美元。
  
如此驚人的財富是地外採礦越來越得到重視的原因所在。行星資源公司等企業已經動用衛星搜尋最有開採價值的小行星。太空專家說,有公司可能準備十年內啟動太空開採行動。不過,它們有權利那樣做嗎?當然,誰都能到小行星上去,美國太空總署已經做到了。但是,有權嗎?
  
現有的太空法,最重要的一部是1967年問世的《外太空條約》。該條約禁止任何人將太空領域據為己有,已獲得103個國家批准,包括開展載人太空探索活動的國家。

【圖:互聯網;文:節錄自國家航天局網頁】

獵鷹九號火箭今日凌晨嘗試降落海面回收失敗

獵鷹九號火箭回收降落失敗停放在降落台
太空探索科技公司今日香港時間2時42分,在范登堡空軍基地利用無人駕駛的獵鷹九號火箭發射升空,將美國海洋與大氣管理局一顆監察全球海面高度變化的衛星放入軌道。接著把火箭降落在太平洋中一艘由平底駁船改裝的火箭回收降落台。可惜降落時,支架沒有固定好,著陸後火箭翻倒,令到這次試驗失敗告終。

【圖:太空探索科技公司;文:節譯自互聯網新聞報導】

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https://www.youtube.com/watch?v=NPG8Z1TKYsA

宇宙迄今已知最亮星系的秘密成長史

類星體 WISE J224607.57-052635.0
宇宙中迄今已知最明亮的星系是類星體(quasar)WISE J224607.57-052635.0(簡寫為W2246-0526),它大約位在宇宙僅約14億歲時。根據以阿卡塔瑪毫米波/次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)觀測所做之最新研究顯示它內部結構非常紊亂,正在向外拋擲幾乎整個星系的氣體。

類星體是中心處有非常活躍的超大質量黑洞的那些星系,會藉由向垂直於盤面的噴流向外高速拋出物質與輻射能量。絕大部分的類星體很明亮,小部分異常者被塵埃遮蔽而顯得昏暗,這類星系被稱為熱塵蔽星系(Hot Dust-Obscured Galaxies),又因英文的簡寫而被暱稱為「熱狗星系(Hot DOGs)」,號稱宇宙最明亮星系的W2246-0526就是其中之一。熱狗星系數量很稀少,約每3000個類星體中,才有一個熱狗星系。

由智利聖地牙哥Diego Portales大學的Tanio Díaz-Santos領軍的研究團隊透過ALMA觀察W2246-0526中恆星之間的游離化碳原子的運動狀況。結果發現星系內大量星際介質處在極度混亂的過動狀態,以接近200萬公里的時速在星系內流竄。

這些天文學家相信這種紊亂的行為可能與星系如此明亮的現象有關。W2246-0526所發出的總光量約是太陽的350兆倍,而之所以會這麼明亮,是星系核心的超大質量黑洞周圍吸積盤中的物質一般繞黑洞公轉、一邊落往黑洞的過程中被加熱到極高溫狀態,因而發出大量的光。不過,來自熱狗星系中心吸積盤的強烈光亮並不能直接逸入太空,而是會先被周圍濃密的塵埃吸收後又再被塵埃輻射出來,只不過再輻射的光將落在紅外波段。又因宇宙膨脹之故,W2246-0526所發出的紅外輻射抵達地球時,已紅移至波長更長的毫米波段,因此可以利用ALMA予以觀測。

大量紅外輻射對整個星系有直接且強烈的衝擊。其中鄰近黑洞周圍的區域,比星系其他區域加起來的總亮度還亮100倍以上,這麼強烈的輻射差異會使整個星系遭受強大的輻射壓。這些天文學家猜測:或許正是因為這強烈的紅外輻射能量,使得這個星系恰好處在其一生中的重要轉變階段。

此外,ALMA觀測資料也顯示這個星系內的氣體躁動程度已經處在即將控制不住的狀態;如果擾動狀況無法平息下來,那麼強烈紅外輻射將使得星系裡所有的星際氣體「沸騰」起來。根據這個ALMA觀測資料所做的星系演化電腦模擬結果顯示:W2246-0526裡的星際氣體已被迫使著向四面八方驅逐了。如果這個情況持續下去,那麼或許W2246-0526最終會轉變成一個更成熟而典型的類星體。

【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】

印度太空研究組織提供下載免費電子書介紹天文衛星

《天文衛星-印度天文學使命》封面
印度太空研究組織在其網站上提供下載免費電子書《天文衛星-印度天文學使命》ASTROSAT-The Indian Astronomy Mission,該書介紹了印度太空計劃中的天文使命,探測過程的挑戰,天文衛星的故事與搭載的科學儀器及科學目標等。感興趣的用戶可以從以下鏈接進行下載。

【圖、文:林景明節譯自印度太空研究組織網頁】

上海天文台編制了一部銀盤外天區的絕對自行星表

APOP星表中天體的天區覆蓋範圍(紅色區域)
星表是記載天體空間位置、速度、亮度、顏色、分類等各種信息的數據表格,它可為天文學、測地學、地球動力學、導航和航天國防等研究和應用提供必不可少的參考數據。在天體測量研究領域,星表方面的成果是衡量一個國家或團隊研究基礎和實力強弱的主要標準之一,編制高精度的星表是世界各國天體測量工作者所努力追求的重要目標。

2015年10月份,中國科學院上海天文台研究人員(齊朝祥、於湧、唐正宏、趙銘等)編制了一部銀盤外天區的絕對自行星表(Absolute Proper motions Outside the Plane 簡稱 APOP),日前該工作已經發表在2015年10月份的天文國際核心期刊《The Astronomical Journal》。

星表編制過程中各方人員進行了多方面的交流合作,國外合作單位提供了星表編制中所需的全部原始的歷史觀測數據,包括了近200GB的由美國太空望遠鏡研究所數字化的歷史施密特底片數據。

該星表覆蓋了銀盤外(銀緯正負30度以外)2.2萬平方度的天區,計算給出了暗至R波段亮度為20.8星等的1億多顆天體的位置和絕對自行數據且包含有從光學到近紅外7個波段的測光數據。相比之下,目前覆蓋如此大天區且有一定精度保證的暗星絕對自行數據還很少。

【圖、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】

太空探索科技公司獵鷹九號火箭明日凌晨再次嘗試降落海面回收

獵鷹九號火箭上次回收降落的情況
太空探索科技公司明日香港時間2時42分,在范登堡空軍基地利用無人駕駛的獵鷹九號火箭發射升空,將美國海洋與大氣管理局一顆監察全球海面高度變化的衛星放入軌道。接著把火箭降落在太平洋中一艘由平底駁船改裝的火箭回收降落台。

去年12月,太空探索科技公司成功在陸地回收獵鷹九號火箭。之前曾經多次嘗試回收降落,都未能成功。由於陸地回收火箭需要向有關部門申請許可證,時間和費用都難以控制;海上流動回收降落台沒有上述限制,可以選擇最節省燃料的位置和時間,能夠進一步降低成本。

【圖:美國太空總署;文:節譯自互聯網新聞報導】

天文學家在麥哲倫星雲內發現新恆星類型

在赫羅圖上大(紅點)小(藍點)麥哲倫星雲紅巨星分支
來自比利時荷語天主教魯文大學(katholieke Universiteit Leuven)天文研究所(Instituut voor Sterrenkunde)的德維卡·卡馬茨(Devika Kamath)與其合作者在麥哲倫雲內發現一種新的恆星類型-塵埃紅巨後星分支(dusty post-asymptotic giant branch),它們光度低,在塵埃過量,恆星參數和光譜能量分佈方面與塵埃後漸巨星分支類似。

【圖、文:林景明節譯自美國變星觀測者協會網頁】研究全文刊登在已經出版的《天文和天體物理學》期刊

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