天文小道

就像神話故事裡半人、半馬造型的生物，太陽系中的半人馬天體（centaurs）是介在小行星和彗星之間的奇特天體。美國亞利桑那大學（University of Arizona）行星科學家Kat Volk等人近日捕捉到一顆小行星似乎正在轉變成彗星，不過整個轉變過程可能得持續數十年，直到2063年才能完全轉變完成。但這個發現提供了天文學家一個獨一無二的機會，可以即時且仔細地觀察這個彗星誕生過程。 這個原來小行星編號2019 LD2的天體目前已賦予彗星編號P/2019 LD2，是2020年5月時由業餘天文學家Sam Deen和Tony Dunn首先發現它似乎具有彗星特徵，而後夏威夷大學（University of Hawaii）的Alan Fitzsimmons和Henry Hsieh透過ATLAS望遠鏡（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System）確認的確有彗星特徵，並被歸類為木族彗星（Jupiter-family comet），會受到木星重力影響而改變軌道。天文學家從它的軌道推定它是顆半人馬天體，天體的軌道並不穩定。由於它混合了岩質和冰質兩種成分，而且是繞著太陽公轉，所以天文學家很久以前就開始懷疑半人馬天體就是那個能將古柏帶天體（Kuiper Belt objects，KBO）以及短週期彗星之間相互連結的遺失環節。 在聽說LD2出現彗星特徵的消息後，Volk、Sarid等人模擬了數千次這個天體的可能軌道，以探尋這個天體曾來自何處、將去向何方。結果發現LD2可能曾在1850年代接近土星，而在2017年近距離飛掠木星後才進入現在的軌道。LD2將在43年後的2063年離開現有軌道而後向太陽接近，屆時太陽的熱量可能會使彗星的揮發性成分大量昇華成氣體而形成一條非常明亮的彗尾，原本的古柏帶天體完全轉變為彗星，夠年輕（或夠長壽）的天文學家可以全程目睹它的全部變身過程。 Volk等人在2019年時發現就在木星軌道以外之處有個區域內，她們稱之為「閘門（Gateway）」。此區域就像個過渡區，小型天體從太陽系外側遊蕩到太陽系內側的過程中，在閘門處受到的太陽熱度會剛好讓它們能從冰球開始發展出彗髮和彗尾等彗星特徵，SETI研究所的行星科學家Gal Sarid開玩笑說：這裡就像是「彗星孵化器（comet incubator）」一樣。 古柏帶天體是位在...

 以地球為中心，觀察並繪製金星在天空中的運動軌跡，有個8地球年（8×365.25地球日）周期性，相當於13金星年（13×224.8地球日）；而且其運動軌跡的型態，可以用「五芒星（pentagram）」來形容。早在久遠之前的人們就已經知道這個周期性，例如消失在歷史長河中的馬雅文化。有人用五芒星來形容最內側部分的軌跡圖，也有人用五瓣玫瑰（five-petalled rose）來描述，你覺得像嗎？作家丹‧布朗（Dan Brown）知名小說「達文西密碼（The Da Vinci Code）」裡提到的「玫瑰經線（Rose Line）」不知是否與這個有相關？ 五芒星，五角星形，代表這8年中，金星會最接近地球5次；然後下一個8年，金星會幾乎重複相同的軌跡。如上圖是Earthsky的編輯Guy Ottewell所繪製2016-2023年間，從黃道北極上空向下俯視太陽系所見到的金星相對於地球的位置變化，即以地球為中心繪製的金星移動軌跡，春分點在圖的正右方，圖中的黃色大圓點代表太陽在每個月月初的位置。 其中，金星向內繞到最內側的時候通常是金星處在內合的位置，此時金星介在太陽和地球之間，是金星離地球最近之時，這幾次內合都位在不同的方向；而向外繞到最外側時則是金星在外合的位置，即太陽在金星和地球之間，是金星離地球最遠之時，也都位在不同的方向。如果你跟著軌跡移動，就會發現兩次時間相鄰的內合，位置卻不見得也是相鄰，而是互相間隔了一個角，例如2017到2018的內合，位置就隔了2022的內合。 其實這個圖有個缺點是沒有體現立體的日心軌道模式。事實上，金星繞太陽公轉的軌道平面，與地球繞太陽的平均黃道面之間有個8度的夾角，而且並不是正圓形，這就讓這5次內合的妹是狀況都會差一些。例如： 2017/03/25：在雙魚座，金星從太陽以北8度之處通過，距離太陽0.28AU，視直徑為60"。 2018/10/26：在室女座，從太陽以南6度之處通過，距離0.27AU，視直徑62"。 2020/06/03：在金牛座，從太陽以北0.5度之處通過，0.29AU，58"。 2022/01/09：人馬座，從太陽以北5度之處通過，0.27AU，63"。 2023/08/13：巨蟹-獅子-長蛇邊界，從太陽以南7度之處通過，0.29AU，58"。 作者幾年前接觸了一本天下文化出...

 美國加州大學河濱分校（University of California, Riverside）天文生物學家Stephen Kane等人最新研究顯示，系外行星系統Trappist-1可能在缺乏像木星這樣的氣體巨行星之餘，還能擁有7顆類地行星。相關論文發表在天文物理期刊（Astronomical Journal）中。 在宇宙中搜尋生命的主要目標，大都放在恆星的適居區（habitable zone）中，即恆星周圍的行星表面溫度恰好可以讓水以液態存在的區域，而液態水通常是生命生存的必需品。 Trappist-1擁有7顆行星，其中在適居區裡的是3顆類地行星。這項發現讓Kane等人好奇：一顆恆星到底最多能擁有幾顆適居行星？而我們的太陽現在為何只有1顆適居行星？這不公平啊！Kane等人於是建立一套模擬不同大小的行星環繞恆星公轉的電腦程式，計算在數百萬年內，行星如何彼此重力交互作用。 結果發現某些恆星能擁有7顆行星，而且其中一顆類太陽恆星或許能擁有6顆表面有液態水的適居行星。Kane表示：若超過7顆行星，則行星會因為彼此太靠近而致使軌道不穩定。 那麼，為什麼類太陽恆星明明最多可以容納6顆適居行星，我們的太陽系卻只有一顆呢？如果行星公轉軌道是圓形，而不是橢圓或不規則狀，那麼便可減少行星彼此近距離靠近的機會，使軌道能維持穩定。 Kane等人猜測，木星的質量是其他幾顆行星總質量的2.5倍之多，所以很可能就是因為木星這個龐然大物的存在，會擾動其他行星的軌道，從而限制了太陽系的適居性。 目前已知僅有為數不多的恆星在其適居區內有數顆行星。為了進一步查找答案，Kane等人將目標定在全部都是小型行星環繞的恆星們，利用如NASA噴射推進實驗室（JPL）的適居行星天文台等望遠鏡直接拍攝這些恆星的影像。其中一顆已確認的目標星是距離僅約27光年遠的獵犬座β星（Beta CVn），它沒有類似木星的行星，符合都是小型適居行星的研究前提。此外，他們未來的模擬還計畫加入有關適居系外行星的大氣化學等因素。 類似Kane等人研究的計畫還有好幾個，都在以新的思路探索系外生命，甚至能反餽給科學家，藉以瞭解什麼樣的狀況能促使地球上的環境隨時間改變成生命得以生存的模樣，而未來要怎麼維持地球的適居性等議題。 資料來源： Phys.org , 2020.07.31

一度是行星，在2006年8月才被重新分類為矮行星的冥王星，由於星體本身體積就不大，離太陽又很遠，所以亮度一般在14等以下，不僅必須利用口徑15-20公分以上的望遠鏡才能觀測，而且位置移動很小，與一般恆星很難分辨開來，並不容易尋找與觀察。 圖說：2020/8/5晚上21:00，木星、土星與冥王星（十字紅線標示的中間）所在位置示意圖。 不過，最近是觀察冥王星的好時機，因為冥王星就位在一個探照燈—木星不遠處，利用明亮的木星，配合星圖，很容易就能找到冥王星；此外，近期的木星和土星也距離不遠，所以一直到今年年底之前，都可以一次捕捉到這三顆太陽系天體！這大概是前後數百年之內，木星與冥王星這麼接近，以致能最容易找到冥王星的時候。目前這三者都位在人馬座中，在人馬座茶壺以東、接近摩羯座之處，恰好遠離銀河恆星眾多繁雜的干擾。不過，即使有明亮的木星當作指引，仍然需要望遠鏡才能觀察到冥王星。 要強調的是，雖然冥王星和木星很接近，但這只是因為它們位在同一視線方向上，事實上，木星距離太陽約5AU，但冥王星確遠在34AU之外，兩者相去甚遠。（註：1AU＝地球到太陽的平均距離，約1.5億公里左右） 根據Earthsky.com的文章內容，由於木星和冥王星都在繞太陽公轉，木星繞太陽公轉的週期約為12年，而冥王星則長達243年。所以約每隔12-13年，冥王星都會與木星接近一次。前兩次木冥接近分別是在1994年12月初及2007年12月中；過了2020年之後，後兩次則是在2033年2月初和2045年4月中。但因為軌道都是橢圓形的，且公轉面軌道有傾角的緣故，所以每次的接近狀況都不相同，而且1994、2007和2033的木星接近時，都很靠近太陽，很難觀察。 而2020年這次，卻是2001-2100年這世紀之內木星和冥王星最棒的接近狀況，其中，兩者最接近的時間，是在2020年的4/5、6/30和11/12，所謂的「木星合冥王星」（合：赤經經度相同）的時候。這三次合發生時，木星大都位在冥王星以北1度以內，相當於2個滿月直徑，或手臂打直後，一個食指的寬度。而合以外的其他時間，也大都在5度以內。 木星和冥王星的合，通常只是一度接近後就默默的分開，這樣在一年內三度相合的狀況相當少見，這是因為這三次相合的過程中，恰逢木星在7/14衝，冥王星7/15衝，所以4/5合時的木星是順行（在天空中相對於背景恆星是由西向東移動），...

澳洲雪梨大學（University of Sydney）博士生Zhen Wan和他的指導教授Geraint Lewis等人，利用位在澳洲新南威爾斯（New South Wales）的英澳望遠鏡（Anglo-Australian Telescope），測量鳳凰座中一股恆星的運動速度，結果在銀河系邊緣發現一個破碎的球狀星團遺骸，推測可能是在至少20億年前被我們銀河系扯碎的結果。由於是位在鳳凰座方向，因此稱為鳳凰座星流（Phoenix stream）。讓這些天文學家驚訝的是：這個星流中的恆星的金屬豐度（metallicity）比其他類似的球狀星團還低很多，強烈顯示鳳凰座星流潰散前的原星團應該是同類型星團中的最後殘存者，而且其起源和演化都與現今已知的其他球狀星團不同。相關論文發表在自然（Nature）期刊中。（註：比氫與氦還重的一律統稱為重元素或金屬元素，恆星含有的重元素比例稱為金屬豐度。） 鳳凰座星流：古老球狀星團的遺跡 銀河系中已知的球狀星團約有150個，每個都是由數十萬到上百萬顆恆星所組成的龐大球狀集團，絕大部分球狀星團位在銀河系的銀暈中，環繞銀河中心公轉。這些球狀星團大都相當古老，見證過去數十億年來的銀河系成長過程。 大霹靂（the Big Bang）後所製造的最原始化學元素就是氫和氦，其他的重元素基本上都是通過恆星內部核融合反應和超新星爆炸而製造出來的。所以在恆星的世代更替中，金屬豐度愈高，代表恆星誕生的年代愈接近現代，反之金屬豐度愈低，代表恆星誕生的時間愈早。 圖說：（左圖）藝術家想像的鳳凰座球狀星團被銀河系扯碎後形成的纖薄星流。（右圖）藝術家描繪，天文學家針對隸屬於離散的鳳凰座星團中明亮的紅巨星進行化學組成的測量。Credit: James Josephides, Swinburne Astronomy 以往的銀河系球狀星團觀測結果，發現其成員星富含早期星體製造出來的重元素。現行相關理論認為這既然與更早期星體有關，那麼應該不可能發現不具有重元素的球狀星團，反過來說，若金屬豐度低於某個下限的條件下，不可能形成球狀星團。現在，鳳凰座星流打破了這個理論假說，因為星流中恆星的金屬豐度就在這個「下限」以下，本來是個「不可能存在的球狀星團」。但，它就是存在！那麼，顯然現行球狀星團形成理論是有問題的。 其中一種可能的解決方案就是：鳳凰座星流是一種已「絕種」的球狀星團族群中的...

位在金牛座臉部的畢宿星團（Hyades）個疏散星團，距離僅約150光年遠，是離地球最近的星團，以肉眼就能看見星團中的許多成員星。天文學家分析蓋亞（Gaia）觀測衛星測量的畢宿星團成員星以及已經逃離星團的恆星的速度資料，發現這個星團正步入毀滅階段，大約在3000萬年後，這個星團就會徹底瓦解，相對於畢宿星團已約6.8億歲的年齡而言，這個毀滅時間顯得非常短。 像畢宿星團這樣的疏散星團，大約是由數百至數千顆恆星所組成，因彼此間的重力束縛而聚在一起，繞著星團的共同質心的旋轉運動。但因為疏散星團的結構很鬆散，若受到質量最大的恆星發生超新星爆炸衝擊、被鄰近經過的大型氣體雲推擠、星團內恆星間的重力交互作用使質量較小的恆星被甩出去、整個銀河系的重力拉扯等等，都會讓疏散星團開始潰散。事實上，疏散星團很少能撐過10億歲生日。 畢宿星團已經比許多疏散星團長壽了，天文學家是在2018年第一次觀測到星團即將瓦解的訊息。當時透過蓋亞觀測資料，德國與奧地利天文學家組成的研究團隊發現已有大量恆星脫離這個星團。這些脫離星團的恆星在星團前後方形成兩道尾流，這是天文學家第一次在疏散星團附近觀測到這樣的現象。畢宿星團的這兩道尾流各綿延長達數百光年，而星團本身的直徑也不過僅有65光年而已。 劍橋大學（University of Cambridge）Semyeong Oh等人分析研究這個星團流失成員的過程。他們估計畢宿星團剛誕生時，總質量應高達1200倍太陽質量，但現在只剩下300倍太陽質量。事實上，前後兩道尾流中的恆星總量超過畢宿星團現在擁有的成員數，而且星團還在流失成員中，星團擁有能束縛成員星的重力愈來愈弱，又導致有更多的成員星能逃離星團，形成一個惡性循環。 不過，參與發現尾流的天文學家Siegfried Röser指出：現在就說能定出星團末日會精確發生在什麼時候還太早，得透過電腦模擬恆星的質量、位置和速度後，才能得出比較精準的答案。 Oh等人認為：導致畢宿星團即將瓦解的罪魁禍首應該是銀河系。就像月球會導致地球發生潮汐，讓面對月球和背對月球兩側的海面升高，銀河系作用在畢宿星團上的潮汐力也一樣，會讓靠近銀河中心一側的恆星受到的重力拉扯，比遠離銀心一側的恆星多，這將讓畢宿星團整體結構更加鬆散。 不過，即使在星團瓦解後數百萬年，這些恆星還是會持續以相近的位置和速度在太空中移動，所以還是有機會能以位置-速度的方式偵...