天文新聞

科學家指恆星光度變化異常是由彗星碎片雲引致

畫家構思破碎彗星群引致恆星光度變化異常
天文學家分析美國太空總署的刻卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)回傳的數據,發現一顆距離地球約1,480光年,位於於天鵝座與天琴座之間,編號KIC8462852的恆星,它的外圍產生極不尋常的光波動,亮度會非週期性的驟降至20%水平,更有一大群不明物質圍繞。

美國耶魯大學女博士後研究人員塔貝薩·博耶贊(Tabetha Boyajian)指稱這種情況非常罕見,而美國賓夕凡尼亞大學天文學家賈森·賴特(Jason Wright)更大膽認為,有可能是外星文明捕獲恆星能量輸出所建造的巨型建築。

美國愛荷華州立大學(Iowa State University)副教授馬倫戈(Marengo)和他的研究團隊表示,一個家庭附近的這顆星神秘的光度變化最可能的解釋是一群彗星受到恆星的引力解體,彗星的碎片進入一個陡峭的橢圓軌道,形成一大片碎片雲,將恆星的光芒減弱。當彗星殘餘的碎片雲移動到另外一邊位置時,恆星的亮度恢復。

【圖、文:節譯自愛荷華州立大學新聞公佈 ;新聞訊息由林景明提示】

香港大學天文學家發表更準確量度行星狀星雲與地球距離之新方法

22個離地球不同距離的行星狀星雲
在銀河系之中,數以千計「行星狀星雲」跟地球共存。三名來自香港大學的天文學家,傅回博士(Dr David Frew)、柏坤霆教授(Professor Quentin Parker)及布扎克博士(Dr Ivan Bojici),經過十年的研究,最近共同發表了一種新的方法,可以更準確量度美麗而神秘的「行星狀星雲」與地球之間的距離,令「行星狀星雲」的研究價值有所提升

「行星狀星雲」實際上跟行星沒有絲毫關係,用「行星」命名是因為早期的天文學家將這些球狀電離氣體誤認作行星,但其實是恆星耗盡燃料後向外發散的氣體,並能揭示如太陽等大部分恆星結束生命前的面貌。「行星狀星雲」斑斕的色彩與令人驚嘆的形狀讓它們成功吸引萬千天文愛好者及普羅大眾的視線,但由於經常不能準確測量其距離,所以大大地限制了科學家們全面探究其科學的價值。

這三位天文學家提出的解決辦法很簡單,只需知曉三項物理數據,便能簡單推算「行星狀星雲」的距離。第一,估算該「行星狀星雲」跟地球之間的星際物質所造成的消光(「星際紅化」);第二,由高解像觀測計算所得該「行星狀星雲」的大小;第三,使用最佳最新的窄帶成像,準確量度出該「行星狀星雲」的光度。綜合以上所得,研究人員仔細校對了超過三百個曾透過獨立可信的測量方法(如用「三角視差法」推算出「行星狀星雲」中心的恆星距離)而量度出準確距離的「行星狀星雲」,得出了「表面亮度與半徑關係」,由此可以利用這關係推算出其他無法直接測量的「行星狀星雲」距離。

此項研究的首席作者、港大物理系助理教授〔研究〕傅回博士指出:「行星狀星雲及其中心的恆星極其多樣化,故此過去數十年來,準確量度地球與「行星狀星雲」距離是個非常棘手的問題。同時,準確掌握「行星狀星雲」與地球的距離對我們了解其本質及物理特性又極為關鍵。不過現在終於可以利用經我們大幅改良的距離測量方法,為很多主要的科學參數提供更有意義的數據。」

港大物理系系主任柏坤霆教授解釋:「是次研究並不是採用了甚麼創新的技巧,使其比過去研究較突出的關鍵在於採用了最新且可靠的測量結果,去獲取所需的重要數據。」同時,參與研究的天文學家憑其穩固的專業知識及技巧,從已編制的「行星狀星雲」目錄中,剔除眾多重覆出現或誤當為「行星狀星雲」的紀錄,從而大大減低原來距離尺度上的數據散佈程度。
這次新發表的距離尺度可用於表面亮度相差超過一百萬倍的「行星狀星雲」。此方法能夠讓我們推算的距離誤差少於百分之二十,準確性遠遠高於先前誤差高達兩至更多倍的距離測量方法。「過去的量度方法對計算細小的「行星狀星雲」之距離有不俗的效果,但當「行星狀星雲」越大,舊的量度方法便沒那麼準確。我們最新發表的,是首個能估算所有不同大小「行星狀星雲」距離的方法。由於大的「行星狀星雲」最為普遍,我們將運用我們的新方法,建立出一個不偏不倚的「行星狀星雲」銀河普查,以用作解構一些重要的研究問題。」傅回博士補充道。

是次發現對科學家研究及理解低質量和中等質量恆星生命中,既神秘且短暫的最後一刻,帶來革命性的突破。

【圖、文:節錄自香港大學新聞公佈】

郭守敬望遠鏡成功獲取刻卜勒太空望遠鏡天區的低分辨率光譜

刻卜勒太空望遠鏡視場內科學目標的分佈圖
美國刻卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)通過連續監測天鵝座-天琴座的一個天區,獲得視場內大量恆星前所未有的高連續性、高精度光變曲線,在系外行星搜尋和利用星震學方法研究行星母星方面取得了革命性突破。雖然系統的巡天使得覆蓋整個赫-羅圖的恆星星震研究首次成為可能,然而刻卜勒太空望遠鏡輸入星表只提供低精度的恆星有效溫度、表面重力加速度和金屬豐度值以及缺乏恆星化學組分和自轉速度信息,妨礙了星震學模型的構建。因此,以一致的方法對刻卜勒太空望遠鏡視場內數以萬計的恆星進行光譜觀測成為緊迫的科學需求。

中國郭守敬望遠鏡兼具大口徑、大視場和多目標的天文觀測能力,是唯一能對美國刻卜勒太空望遠鏡105平方度天區的十萬多顆目標恆星進行有效光譜觀測的天文設備。自2010年以來,中國學者與比利時等國際學者合作,利用郭守敬望遠鏡開展了對刻卜勒太空望遠鏡天區進行系統的恆星光譜觀測項目。其目的是利用LAMOST對刻卜勒太空望遠鏡視場內的天體進行低色散光譜觀測,該項目共獲得了8萬餘顆恆星的10萬餘條光譜,並利用進行了恆星參數的計算,引起了國際天文學界的廣泛關注並產生了重要影響。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

雲南天文台發現繞矮新星轉動的類木巨行星

矮新星蛇夫座V2051 及其類木巨行星的示意圖
矮新星通常是由一顆白矮星和紅矮星伴星組成的密近雙星系統。白矮星吸積伴星的物質後會在周圍形成一個吸積盤。這類激變雙星的一個顯著特徵是由於吸積盤的不穩定會產生準週期性的爆發。其亮度陡然增加幾倍到十幾倍,然後又慢慢變暗。平均爆發週期約為10~200天不等。蛇夫座V2051 是少數幾顆發生全食的矮新星,B 波段的掩食深度約為2.5 星等。其周期約為90 分鐘,即白矮星和紅矮星伴星90分鐘相互繞轉一圈。由於處於南天區(赤緯為:-25度48分30秒),國際上的多數望遠鏡難於對蛇夫座V2051 進行觀測。

從2008年6月起,雲南天文台錢聲幫研究員和韓忠濤博士等利用阿根廷2.15米望遠鏡以及雲南天文台的2.4米和一米望遠鏡對蛇夫座V2051進行7年多的監測。發現這顆矮新星的掩食光變信號到達地球的時間呈現出週期為21.6年、變幅為28.4秒的周期性變化。顯示在距離該矮新星約為9天文單位(1天文單位定義為地球到太陽的平均距離)處存在一顆類木巨行星。詳細的計算表明它的最小質量為7.3倍木星,繞轉的軌道偏心率為0.37(如圖二所示)。人類在地球上很難在遙遠的星空中觀看到激變雙星中漂亮的吸積盤及其壯觀的爆發,而在這顆類木巨行星星球上能近距離目睹這些壯麗的天文奇觀!

【圖、文:節錄自中國科學院雲南天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在已經出版的《天體物理學雜誌補充系列》

美國太空總署批出新一代火箭引擎合約

六台太空穿梭機用的RS-25火箭引擎
美國太空總署將11.6億美元的新 RS-25 火箭引擎合約判給美國火箭系統製造商洛克達因公司(Aerojet Rocketdyne),新引擎是採用太空穿梭機設計的主引擎,是西方世界第一種實用化的分級燃燒火箭發動機,也是目前世界最大的分級燃燒氫氧發動機,引擎數量由穿梭機年代的三個增至四個。

新一代的火箭引擎引入大量現代技術,利用立體打印技術,減少引擎焊接位置,提高強度和安全性,降低生產成本。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導】

上海天文台等離子層同化研究新進展

同化前後的等離子層電子密度分佈示意圖
處在宇宙太空中的地球時刻受著太陽吹過來的高能粒子風影響,在地球磁場的作用下,太陽風會繞過地球磁場,繼續向前運動,於是在地球周圍就形成了一個被太陽風包圍的、形似彗星的地球磁場區域,稱之為磁層。磁層中的大氣會被電離,產生大量的等離子體,磁層的最內層是電離層,最上面是等離子體層。無線電通訊和衛星導航在人類生活和軍事等方面已經得到了廣泛應用,地球太空環境會對它們造成一定的干擾,例如等離子體層會產生一些不必要的干擾,影響衛星導航系統和無線電通訊。因此,研究地球空間環境對國民經濟和國防建設尤為重要。

由於觀測手段的缺乏,對電離層以上的等離子層的研究相對較少,隨著星載全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System,簡稱 GNSS )的發展,越來越多的低軌(Low Earth Orbit,簡稱 LEO )衛星搭載GNSS 接收機發射上天,這樣就可以獲取全球分佈的中性大氣、電離層和等離子層觀測數據。近日,上海天文台郭鵬副研究員等利用星載GNSS 觀測資料,對等離子體層進行了數據同化研究,並發現同化後的模型比之前的同類研究更加接近大氣的真實狀況。

【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】

美國太空總署批出新一代火箭引擎合約

六台太空穿梭機用的RS-25火箭引擎
美國太空總署將11.6億美元的新 RS-25 火箭引擎合約判給美國火箭系統製造商洛克達因公司(Aerojet Rocketdyne),新引擎是採用太空穿梭機設計的主引擎,是西方世界第一種實用化的分級燃燒火箭發動機,也是目前世界最大的分級燃燒氫氧發動機,引擎數量由穿梭機年代的三個增至四個。

新一代的火箭引擎引入大量現代技術,利用立體打印技術,減少引擎焊接位置,提高強度和安全性,降低生產成本。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導】

郭守敬望遠鏡成功獲取刻卜勒太空望遠鏡天區的低分辨率光譜

刻卜勒太空望遠鏡視場內科學目標的分佈圖
美國刻卜勒太空望遠鏡(Kepler Space Telescope)通過連續監測天鵝座-天琴座的一個天區,獲得視場內大量恆星前所未有的高連續性、高精度光變曲線,在系外行星搜尋和利用星震學方法研究行星母星方面取得了革命性突破。雖然系統的巡天使得覆蓋整個赫-羅圖的恆星星震研究首次成為可能,然而刻卜勒太空望遠鏡輸入星表只提供低精度的恆星有效溫度、表面重力加速度和金屬豐度值以及缺乏恆星化學組分和自轉速度信息,妨礙了星震學模型的構建。因此,以一致的方法對刻卜勒太空望遠鏡視場內數以萬計的恆星進行光譜觀測成為緊迫的科學需求。

中國郭守敬望遠鏡兼具大口徑、大視場和多目標的天文觀測能力,是唯一能對美國刻卜勒太空望遠鏡105平方度天區的十萬多顆目標恆星進行有效光譜觀測的天文設備。自2010年以來,中國學者與比利時等國際學者合作,利用郭守敬望遠鏡開展了對刻卜勒太空望遠鏡天區進行系統的恆星光譜觀測項目。其目的是利用LAMOST對刻卜勒太空望遠鏡視場內的天體進行低色散光譜觀測,該項目共獲得了8萬餘顆恆星的10萬餘條光譜,並利用進行了恆星參數的計算,引起了國際天文學界的廣泛關注並產生了重要影響。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

雲南天文台發現繞矮新星轉動的類木巨行星

矮新星蛇夫座V2051 及其類木巨行星的示意圖
矮新星通常是由一顆白矮星和紅矮星伴星組成的密近雙星系統。白矮星吸積伴星的物質後會在周圍形成一個吸積盤。這類激變雙星的一個顯著特徵是由於吸積盤的不穩定會產生準週期性的爆發。其亮度陡然增加幾倍到十幾倍,然後又慢慢變暗。平均爆發週期約為10~200天不等。蛇夫座V2051 是少數幾顆發生全食的矮新星,B 波段的掩食深度約為2.5 星等。其周期約為90 分鐘,即白矮星和紅矮星伴星90分鐘相互繞轉一圈。由於處於南天區(赤緯為:-25度48分30秒),國際上的多數望遠鏡難於對蛇夫座V2051 進行觀測。

從2008年6月起,雲南天文台錢聲幫研究員和韓忠濤博士等利用阿根廷2.15米望遠鏡以及雲南天文台的2.4米和一米望遠鏡對蛇夫座V2051進行7年多的監測。發現這顆矮新星的掩食光變信號到達地球的時間呈現出週期為21.6年、變幅為28.4秒的周期性變化。顯示在距離該矮新星約為9天文單位(1天文單位定義為地球到太陽的平均距離)處存在一顆類木巨行星。詳細的計算表明它的最小質量為7.3倍木星,繞轉的軌道偏心率為0.37(如圖二所示)。人類在地球上很難在遙遠的星空中觀看到激變雙星中漂亮的吸積盤及其壯觀的爆發,而在這顆類木巨行星星球上能近距離目睹這些壯麗的天文奇觀!

【圖、文:節錄自中國科學院雲南天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】 研究全文刊登在已經出版的《天體物理學雜誌補充系列》

上海天文台等離子層同化研究新進展

同化前後的等離子層電子密度分佈示意圖
處在宇宙空間中的地球時刻受著太陽吹過來的高能粒子風影響,在地球磁場的作用下,太陽風會繞過地球磁場,繼續向前運動,於是在地球周圍就形成了一個被太陽風包圍的、形似彗星的地球磁場區域,稱之為磁層。磁層中的大氣會被電離,產生大量的等離子體,磁層的最內層是電離層,最上面是等離子體層。無線電通訊和衛星導航在人類生活和軍事等方面已經得到了廣泛應用,地球空間環境會對它們造成一定的干擾,例如等離子體層會產生一些不必要的干擾,影響衛星導航系統和無線電通訊。因此,研究地球空間環境對國民經濟和國防建設尤為重要。

由於觀測手段的缺乏,對電離層以上的等離子層的研究相對較少,隨著星載全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System; GNSS )的發展,越來越多的低軌(Low Earth Orbit; LEO )衛星搭載GNSS 接收機發射上天,這樣就可以獲取全球分佈的中性大氣、電離層和等離子層觀測數據。近日,上海天文台郭鵬副研究員等利用星載GNSS 觀測資料,對等離子體層進行了數據同化研究(注1 ),並發現同化後的模型比之前的同類研究更加接近大氣的真實狀況。

【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】

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