天文新聞

紫金山天文台在星系形成與演化研究方面取得重要成果

二十個NIHAO模擬星系的圖像
紫金山天文台康熙研究員,博士生王亮所在的中徳馬普青年夥伴小組和德國馬普天文所安德烈·馬素(Andrea Maccio)率領的團組在星系形成的流體數值模擬研究方面取得重要成果。

該系列模擬名為一百個天體數值模擬研究(Numerical Investigation of a Hundred Astrophysical Objects,簡稱NIHAO,中文發音成為暱稱:你好),研究了上百個中等質量的星系形成過程。模擬採取了暗物質​​+氣體的方式,詳細研究了這批星係從宇宙誕生到今天的形成和演化過程,模型中包括了星系形成的關鍵物理過程:暗物質結構形成、氣體加熱與冷卻、恆星形成、大質量恆星的星風和輻射反饋、超新星爆炸能量反饋、恆星系統演化、金屬分佈等。與國際上其他類似研究比較,NIHAO星系在樣本數目和分辨率都居國際前列。NIHAO星系的形態和其他主要性質與觀測符合得非常好。

該項研究系列科學成果為:1)大質量恆星的能量反饋能有效降低中小質量暗物質暈內的恆星形成效率。2)星系中央的暗物質密度輪廓與恆星物質所佔比率密切相關。3)星系形成過程將暗物質暈內部的形狀變得更對稱。4)暗暈內部的膨脹能夠很好解釋銀河系衛星星系的Too-big-to-Fail問題。

【圖、文:節錄自中國科學院紫金山天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

美國太空總署發佈冥王星表面地質特徵彩色效果

冥王星奇特表面特徵和動態變化的假色合成照片
美國太空總署發佈新視野號在7月14日從距離冥王星108,000公里位置,利用太空船上拉爾夫(Ralph)和線性標準具成像光譜陣列(Linear Etalon Imaging Spectral Array,簡稱 LEISA)儀器掃描表面,由三組紅外線波長範圍(2.28至2.23,1.25至1.30和1.64至1.73微米)轉換成紅、綠、藍假色來合成一張展現冥王星奇特表面特徵和動態變化的地質照片。這張像片的辨率是每像素約7公里。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

科學家發現太陽爆發進入太空之前的暫停機制

2014年10月出現的太陽耀斑
太空物理學中最可怕的事件就是太陽爆發,在這個時候,太陽會向太空拋擲數百萬噸等離子氣體,帶來異於平常的輻射。現在來自美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室(rinceton Plasma Physics Laboratory)的研究人員利用磁重聯實驗(Magnetic Reconnection Experiment),產生磁繩(flux rope),存儲顯著的能量,驅動磁繩向外,找尋潛在的磁場。他們發現潛在磁場中的引導場可以暫停爆發,從而避免太陽爆發進入太空。

【圖、文:林景明節譯自普林斯頓大學網頁】研究論文發表於12月24至31日的《自然》期刊

中國科學家在一個天文單位附近觀測到日球層電流片與流界面重合

2007年4月8日觀測到的日球層電流片與流界面重合的事例
日球層電流片是慢太陽風裡的重要結構,而共轉相互作用區裡的流界面是快慢太陽風的分界面。一般來說,在一個天文單位(1 AU)左右,電流片會領先流界面數小時被衛星觀測到。而電流片與流界面重合在一起則表明它們之間的那一部分慢太陽風消失了。之前的研究人員在五個天文單位附近利用低分辨率的衛星數據觀測到了這種重合的現象。然而,在一個天文單位個天文單位附近,電流片與流界面會距離很近,由於數據分辨率過低,並且沒有超熱電子的數據,導致這樣的觀測結果以及對其形成過程的研究可能存在疑問。

中國國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室劉勇研究員領導的團隊,首次在一個天文單位附近用高分辨率的 日地關係天文台(Solar Terrestrial Relations Observatory,簡稱 STEREO-A 衛星觀測到了電流片與流界面重合的事例。該事例另一個特殊之處在於,電流片和真扇區邊界分離達到六個小時,這表明可能有重聯過程發生。通過源表面附近的觀測和模擬結果,我們確認在盔冕流東側存在一個偽冕流。據此,我們提出了一種電流片和流界面重合的新的可能的機制。這對我們認識慢太陽風的演化,以及慢太陽風的邊界擴展有很重要的意義。

【圖、文:節錄自中國科學院國家空間科學中心網頁】研究全文刊登在已經出版的《美國地球物理學會太空物理》期刊

今年聖誕日逢滿月也算是罕見的事?

今日19時11分滿月
聖誕節年年過,今年有點不一樣!因為今年聖誕節當夜將沐浴在滿月的月光中,這可是約19年才一遇的機會唷!

由於19個回歸年的時間長度和235個朔望月幾乎相同,所以某特定陰曆日期與陽曆日期逢於同日之後,約相隔19年才會再度逢於同日。但有時因陽曆閏年,或因回歸年與朔望月皆非整數,19個回歸年與235個朔望月其實還有小小的差異,會造成陰曆日期與陽曆日期不見得每19年必定重合,使聖誕節可能會落在滿月的前一天或後一天。

東亞地區在1951~2050年這100年間共有4次聖誕節逢滿月,分別為1977年、1996年、2015年與2034年;1958年則因上述原因使滿月落在12月26日,錯過這個19年相遇行列。而西方地區因時差關係,1996年滿月在12月24日聖誕前夕,故西方地區可是等了38年之久才等到今年的聖誕節逢滿月呢!

【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】

今早掠過地球小行星雷達圖像顯示較估計的細小

小行星2003 SD220 雷達圖像
今早香港時間5時08分,一顆編號2003 SD220,天文學家形容「大得足以引發地震」的小行星與地球擦身而過,最接近時距離地球一千一百萬公里。原先估計這顆小行星直徑可能有2.4公里,是一顆列入需要監視預警的小行星。

美國太空總署利用雷達追蹤這顆小行星,在12月17日和22日得到它的雷達反射波影像,估計它的最長部分實際大約1.1公里,呈現長條形狀。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

美國太空總署研發完全立體打印的火箭發動機

測試立體打印的火箭發動機
美國太空總署已經投入大量的時間和精力開發立體打印技術,將允許使用立體打印機來製造複雜的火箭發動機部件。該局今年4月已經使用立體打印了火箭發動機的銅質零部件,之後科學家立體打印了銅質渦輪泵,測試轉速達到每分鐘九萬轉。

現在美國太空總署團隊又向前邁進了一步,使用立打印多種零部件,將其拼裝成一個完整的火箭引擎,並且進行點火測試,其中涉及低溫液體氫氣和氧氣,所產生的推力達到89千牛頓(kN)。

3D打印技術被看作是提高航天器設計,使空間探索更實惠的一項關鍵技術。 美國太空總署計劃在未來測試不同的推進劑,其中包括液態氧和液態甲烷,它們是美國太空總署載人登陸火星使用的主要推進劑,因為液體氧氣和甲烷可能可以在火星上製造。

美國太空總署表示,目前火箭發動機測試當中,有七成半的零件採用立體打印技術進行建造,七次測試當中,部分測試時間持續長達十秒,這些立體打印的火箭引擎零件某些部分的溫度高達攝氏三千三百度。

【圖、文:節錄自國家航天局網頁 ;新聞訊息由林景明提供】

請按左下角「外部連結」觀看有關影片

https://www.youtube.com/watch?v=FeMzRUT46RE

中國天文學家在磁星觀測研究領域取得成果

上海天文台天馬望遠鏡
磁星是宇宙中一類磁場非常強的脈衝星,其磁場可高達幾百億特斯拉(tesla)。目前地面實驗室中所能獲得的最強磁場記錄是由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)創造的一百特斯拉。相比之下,磁星磁場強度是實驗室最強記錄的上億倍。因而,磁星是驗證強磁場等極端物理環境下物理規律的空間實驗室。

磁星輻射和供能機制和普通脈衝星也有很大的不同。普通脈衝星通過釋放自轉能提供其輻射能,而磁星輻射能量主要來源為其磁能損失。與大多數脈衝星僅在射電波段探測到其輻射不同,大多數磁星僅在X射線或者γ射線波段探測到輻射。截止目前為止,已有二十九顆磁星以及候選體被發現,其中僅有四顆在射電波段被探測到。

2013年在銀河系中心黑洞人馬座A*附近發現的脈衝星PSR J1745-2900是一顆具有射電輻射的磁星。它到銀心黑洞的投影距離僅有0.097秒差距(parsec),是目前已知的距離銀心黑洞最近的脈衝星。對它的觀測研究,對於顯示磁星物理、探測銀心黑洞周圍物理環境均具有重要意義。

以沈志強研究員為首席科學家的上海天馬射電望遠鏡研究團組利用新建成的天馬望遠鏡對該磁星進行了觀測研究,成功撲捉到其劇烈射電爆發。觀測波段為X波段,中心頻率為8.6 GHz,觀測時間為2014年6月至10月,分為6個曆元執行。根據觀測結果,該團組得到了該磁星積分輪廓以及流量隨相位和時間的變化情況圖,其積分輪廓和流量均表現出劇烈變化,其中流量變化幅度可達十倍以上。 2014年8月24日(MJD:56836)該磁星平均流量高達8.75毫揚斯基(mJy),遠強於其它五天的觀測值。

【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】研究全文刊登在已經出版的《天體物理學報》

揚斯基(Jy)是一個非國際標準制的光譜光通量密度單位,或是光譜輻照度單位,等效於10^−26瓦特每平方米每赫茲 (Hz)。

引力波獵人聯袂天體物理學家找尋引力波來源

智利布蘭科望遠鏡,小圖是引力波來源示意圖
費米國家加速器實驗室(Fermi National Accelerator Laboratory)安置在智利布蘭科望遠鏡(Blanco Telescope)中的暗能量相機(Dark Energy Camera),用來繪製南天星空,幫助天體物理學家找尋暗能量的來源。

但是現在它還有個任務,就是找尋引力波的來源。為此,激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitation Observatory,簡稱 LIGO)的科學家正在協調量度暗能量相機的觀測結果,更進一步了解潛在的引力波來源。

【圖、文:林景明節譯自費米國家加速器實驗室網頁】

仙女座IV星系原來是一個孤獨富含氣體的矮星系

仙女座第四個衛星系
仙女座IV星系(=仙女座第四個衛星系)是加拿大天文學家西德尼·范·登·伯格(Sidney Van den Berghan)在1972年發現的,被認為是仙女座星系的一個不規則衛星星系。目前,一組由俄羅斯特殊天體物理天文台伊戈爾·卡拉辰特斯夫(Igor Karachentsev)領導的國際科學家團隊,利用哈勃太空望遠鏡的先進巡天相機觀測該星系獲取的數據,得出它的距離介乎一千六百萬到兩千四百萬光年之間,它的總藍色絕對星等為-12.81等。

他們還利用巨米波射電望遠鏡的觀測結果,檢測到顯著含量的中性氫,以低金屬形式存在於這個星系,而這個是孤立不規則矮星系所具有的典型特征,必定出現在演化的初級階段。這也說明,仙女座IV星系可能類似於本星系羣的矮星系,比如IC 1613。

【圖、文:林景明節譯自物理學機構網頁】研究論文發表在12月18日的論文預印本網站arXiv上。

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