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館長隨筆

 

恆星S2和黑洞的一支舞頁首

 

歐洲南方天文台的「甚大望遠鏡」觀測到一顆名為「S2」的恆星正圍繞我們銀河系中心的超大質量黑洞跳著舞!這個發現證明了即使在最極端的環境下,愛因斯坦廣義相對論的預測仍然正確。

天文學家整合了27年的觀測數據,指出 S2的橢圓形軌道並不是固定在太空中,而是像跳舞般會隨時間繞出如玫瑰花的模樣,這種現象稱為「史瓦西進動」。

其實,首次觀測到的「史瓦西進動」是在太陽系中。一個多世紀前,天文學家已經知道水星繞太陽公轉時的情況就像S2一樣,但是他們無法用當時的物理學理論來解釋。 直到1915年,愛因斯坦成功用他的廣義相對論去解釋水星的怪異運行情況,令其成為支持他這新理論的重要證據。

由於S2的軌道跟廣義相對論的推測十分吻合,天文學家希望它可以幫助我們解開更多關於超大質量黑洞形成和演化的秘密。看來, S2和黑洞之間的這支舞確實很重要呢!

恆星S2及黑洞
圖片鳴謝:ESO/L. Calçada

刊登日期:2020年5月12日

土星的神秘熱能頁首

 

太陽系中有許多未能解開的謎團,包括於各個氣體行星大氣表面的異常高溫,彷彿有來自太陽以外的熱源正在為它們加熱似的,這種神秘熱能的來源一直是天文學家討論的熱點。

探索土星達十三年的卡西尼號在2017年衝入土星焚毀,但它在最後一圈的過程中仍然在收集土星大氣層的數據以揭示這個神秘熱源的面紗。這些數據顯示土星表面溫度最高之處位於其極區附近,而這裡正正是土星極光出現的地方。天文學家相信,土星極光及隨之而生的電流將其上層大氣加熱,而熱力被強勁的氣流帶到不同地方,令土星大氣呈高溫。

藉著了解更多有關太陽風和氣體行星的反應,科學家有望解開這個被稱為「能源危機」的太陽系謎團,亦可從中進一步了解宇宙中的系外行星。


圖片鳴謝:ESA/Hubble, NASA, A. Simon (GSFC) and the OPAL Team, J. DePasquale (STScI), L. Lamy (Observatoire de Paris)

刊登日期:2020年5月5日

2億2500萬公里的遙距工作?頁首

 

最近,遙距工作成為世界各地上班族的熱門話題。為保持社交距離,不少機構都有相應安排員工在家工作,就連美國太空總署亦不例外,多個負責執行太空任務的工作團隊也有這項安排,當中包括負責操控火星探測車「好奇號」的團隊。

負責控制「好奇號」的工作團隊總部位於美國加洲噴射推進實驗室 (Jet Propulsion Laboratory,縮寫JPL) ,他們一向已經是和「好奇號」遙距工作。不過在家工作的措施令工作團隊原本已相距2億2500萬公里(即火星與地球之間的平均距離)的操控工作增添了多少困難?

火星探測車「好奇號」,於2011年11月26日升空,並在9個月後的2012年8月5日成功登陸火星。「好奇號」的其中一個主要任務是透過取得火星上的岩石、土壤和大氣樣本,分析其中所含的化學物及礦物質等去解答一個千古謎案:生命是否在火星存在過?「好奇號」由登陸至今已工作了2746「日」(這個日是火星日,是火星自轉一次所需的24小時39分鐘35.244秒,大約等於1.0275個地球太陽日)。

工作團隊與「好奇號」的溝通主要是透過互相傳送無線電訊號 (radio signals) ,由總部設計指令指示「好奇號」工作。由於「路途遙遠」,傳送須時,因此工作團隊一般會預先在總部設定一系列的指令,而指令涉及20名以上人員在實驗室測試及討論。平日團隊會在一個房間內檢視「好奇號」的數據及影像,而且可以面對面溝通。今年在3月20 日,JPL的控制中心內首次空無一人,工作團隊第一次各自在家進行遙距工作。他們帶同溝通的耳機等,利用視像會議及短訊應用程式同時間與多名科學家及工程師保持溝通,為「好奇號」設計及下達指令。緃然在家缺乏工具及超級電腦,以及溝通更花時間,令工作難度倍增,團隊還是順利設定指令傳送至好奇號,而「好奇號」亦能成功執行。據團隊所述,每天的工作只是比平日花多一至兩小時而已。遇到困難時找尋解決方案,充份展現他們的"can-do spirit"。

在這段日子裏,大家都抱持着這份"can-do spirit",無論有多困難,總可以找出應對方法。

P.S. 美國太空總署計劃於2020年7月發射新一代火星探測車「毅力號」(Perseverance),屆時「好奇號」或會被取代。太空館將會於下一期通訊與大家一同回顧這輛成就非凡的探測車。另外我們將於7月舉辦一個關於新探測車「毅力號」的展覽。


在火星上的「好奇號」於2019年10月11日自拍。
圖片鳴謝:NASA

刊登日期:2020年5月3日

不均勻的宇宙膨脹?頁首

 

「宇宙學原理」提出宇宙是均匀與各向同性的,即是說在足夠大的尺度下,宇宙的所有方向皆看似相同,包括宇宙膨脹的速度在任何方向都應該是相同。這個假設是現代宇宙學的基礎,然而最新的研究顯示這個假設可能不是真的。

研究團隊從遙遠星系團中的氣體溫度估計出它們發出的X射線光強度,而另一方面則計算出它們在宇宙膨脹影響下應有的X射線光強度,經比較後即可得知宇宙膨脹速度,而只要收集多個方向的星系團數據,則可推知宇宙不同方向的膨脹程度。

現時天文學界普遍支持的宇宙大爆炸理論,指出現時宇宙於各個方向均勻膨脹,但這次的研究結果表示宇宙膨脹的速度在某些方向看似比較高。不過,在作進一步定論前仍需要有更多證據支持。如果最後確定宇宙各方向的膨脹速度並不均等,將會是對宇宙學的一大挑戰,我們甚至可能需要重建新的宇宙學模型。


圖片鳴謝:NASA/CXC/Univ. of Bonn/K. Migkas et al.

更多資料:https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/universe-s-expansion-may-not-be-the-same-in-all-directions.html

刊登日期:2020年4月27日

哈勃太空望遠鏡啟用三十周年頁首

 

這個星期五(4月24日)是哈勃太空望遠鏡啟用三十周年的大日子!

哈勃太空望遠鏡由美國太空總署(NASA)同歐洲太空總署(ESA)合作管理,是天文史上最重要的儀器之一。自1990年4月24日開始,它便不分日夜的圍繞著地球運行,將很多珍貴而又前所未見的影像傳送回地球,至現時為止已經有超過一百萬個觀測,大大改變了我們對宇宙的認識。

為了慶祝這個特別的日子,NASA推出紀念活動,我們只要輸入自己的生日日期,就可以看到哈勃太空望遠鏡在當天所拍攝到的宇宙奇景,例如不同行星的特徵,還有恆星誕生和死亡的重要時刻!

例如在太空館生日那天,哈勃太空望遠鏡就捕捉了成千上萬個星系,其中有些竟然離地球120億光年。這張照片是研究星系在遠古宇宙中形成及演化的「軌道天文台星系起源深空巡天計劃」 (Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS)) 的部分成果。原來除了我們身處的銀河系之外,宇宙還有這麼多星系!每個星系都包含成百億以至上千億顆恆星,說不定某個系外行星已經有生命存在!不知道你們生日當天哈勃太空望遠鏡又拍到甚麼呢?快來試試吧 https://www.nasa.gov/content/goddard/what-did-hubble-see-on-your-birthday

多年來,哈勃太空望遠鏡對天文學作出很多重要貢獻;藉著這個機會,我們也想衷心向它道謝。在未來的日子,我們也會透過它繼續認識這個既浩翰又神秘的宇宙!


圖片鳴謝:NASA

刊登日期:2020年4月22日

落鐵雨的星球頁首

 

下雨,是滋潤生命的重要自然現象......等等,假如天降的不是「雨水」,而是「鐵水」,以上的句子又是否成立呢?嘩!天降「鐵水」應該是科幻驚慄片才會有的情節吧……

原來在現實中真的有可能「落鐵雨」!但大家不必擔心,起碼這個不是地球上的自然現象。天文學家利用歐洲南方天文台的甚大望遠鏡觀測到一顆擁有極端天氣的系外行星WASP-76b,當中就可能發生「落鐵雨」的自然現象。這顆WASP-76b的自轉周期和它圍繞其主星公轉的周期相同,因此它永遠以同一面對著其主星。在其受主星照射的一面永遠為日間,溫度可達至攝氏2,400度以上,足夠將金屬汽化。而它的另一面則永遠是晚間,溫度可降至約攝氏1,500度。星球兩面的溫差形成強風,可能將日間形成的「鐵蒸氣」吹到晚間,在溫度較低的環境下蒸氣凝結成液體,產生「落鐵雨」的現象。

不知這樣的「鐵雨」能否滋潤出甚麼外星生物呢?

順帶一提,月球的自轉周期和它圍繞地球公轉的周期也是相同的,令月球永遠以同一面對著地球,這種現象稱為「潮汐鎖定」,在宇宙中算是十分常見。

更多資料:https://www.eso.org/public/news/eso2005/


圖片鳴謝:ESO/M. Kornmesser

刊登日期:2020年4月20日

「太陽神13號」50周年頁首

 

「侯斯頓,我們這裏出問題了」("Houston, we've had a problem here"),這句於50年前由太空中傳來的說話,來自「太陽神13號」登月任務,一個迄今仍是人類太空探索史上「前無古人,後無來者」的傳奇。太陽神任務自1969年的太陽神11號第一次成功將人類送到月球並安全返回地球後,前後一共進行七次任務,成功將12名太空人送上月球。1970年4月11日,「太陽神13號」任務揭開序幕,搭載着三名太空人及登月太空船的土星五號火箭順利升空。正當大家都預計這次任務會如先前的一樣順利之際,太空船的一個氧氣罐在升空後約55小時竟然爆炸,登月任務瞬間變成拯救行動。幸好三名太空人在性命危在旦夕之時,仍能臨危不亂地根據地面指揮中心的指示,改裝太空艙及更改降落程序,用最少的電力和僅夠維生的氧氣,讓太空船於繞過月球後進入返回軌道。最終,三名太空人於升空六日後的4月17日安全濺落太平洋,令原本可能以悲劇收場的故事轉化成勝利,他們的驚險故事及後更拍成電影《太陽神13號》(1995),在大銀幕上真實呈現出當年的事故。

NASA稱「太陽神13號」任務為「一次成功的失敗」("a successful failure"),雖然未能成功登月,但當中的經驗驅使NASA為往後的太空探索注入更多安全的元素。為了紀念太陽神13號50周年,NASA推出了連串網上活動(詳情請見:https://www.nasa.gov/press-release/nasa-commemorates-50th-anniversary-of-apollo-13-a-successful-failure)及資訊,包括一段紀念短片 "Apollo 13: Home Safe" (https://www.youtube.com/watch?v=WM8kjDF0IJU)

人類在太空探索的旅途上,當然難以事事盡如人意,遭遇困難在所難免。往後的探索之路,更是充滿未知之數。然而太陽神13號告訴我們,即使事情發展不似預期,但未必注定一無所獲。面對突如其來的危機,只要像太空人般憑着靈活的應對和臨危不亂的態度,定可轉危為機。


圖片鳴謝: NASA

刊登日期:2020年4月16日

參宿四變暗之謎頁首

 

獵戶座對於觀星者來說並不陌生,因為它是夜空中最容易辨認的星座之一。不過,過去幾個月大家有沒有留意到,代表獵戶座肩膊的「參宿四」,好像顯得比以前暗淡了些?

參宿四是一顆十分龐大的恆星,如果把它放在太陽的位置,將大得足以把木星吞噬。像參宿四這樣巨大的紅色恆星我們稱為「紅超巨星」,在它死亡時會發生劇烈爆發,在非常遙遠的距離外都能看到爆炸所產生的亮光,這個現象稱為「超新星爆發」。

參宿四亮度突然不尋常變化,引發大家對它即將爆發成超新星的猜測,但亦有研究員提出參宿四的平均溫度比即將爆發為超新星情況下的溫度高出很多,認為它的變暗可能只是由於它表面抛出了大量塵埃,在外圍聚集,將光線遮擋有關。

參宿四距離我們約700光年,因此來自這顆恆星的光需要約700年才能到達地球,這意味著我們實際上正在觀察它約700年前的模樣,想到這裏不禁令人讚嘆宇宙的奇妙。


圖片比較2012年初及2020年初的獵戶座,可見橙紅色參宿四的光度有所不同。圖片鳴謝: H. Raab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

歐洲南方天文台的甚大望遠鏡更拍下參宿四表面光度分布的照片,並於以下網頁發佈:
https://www.eso.org/public/news/eso2003/

刊登日期:2020年4月14日

 

第六顆矮行星?頁首

 

你還記得為甚麼冥王星不算是行星呢?雖然冥王星與其他行星一樣圍繞太陽公轉,亦有足夠重力令其大致呈球形,但它未能清除其軌道附近的天體,因此自2006年起被歸類為矮行星。不過,大家不需要為此感到難過,因為冥王星在太陽系之中還有其他矮行星伙伴,包括穀神星、妊神星、鳥神星及鬩神星。

近來,天文學家有一個新的發現,可能要為冥王星添加新的矮行星同伴!這名疑似同伴稱為「健神星」,是小行星帶中第四大的天體,天文學家早於1849年就發現了它,但直至透過歐洲南方天文台的甚大望遠鏡的幫助,我們才能首次揭示健神星的表面,並測出它的形狀和大小。天文學家發現健神星呈球形,有可能符合現時對於矮行星的定義,若果其成功「升格」,將成為小行星帶中繼穀神星之後第二顆的矮行星。小編都替冥王星可能有個嬌滴滴的新同伴感到高興呢!

更多資料:https://www.eso.org/public/news/eso1918/


圖片鳴謝:ESO/P. Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

刊登日期:2020年4月8日

 

金星遇上七姊妹頁首

 

最近天上出現了一個奇幻相遇,地球的鄰居—金星在天球上剛好在金牛座的昴星團(又稱七姊妹星團)前走過,令這個明亮的星團頓時變成了「八姊妹」!海外不少天文愛好者都拍下了她們近距離相遇的情景。

金星是太陽系的行星之一,她在天球上的位置每日都會改變;七姊妹星團是一個由遙遠恆星組成的疏散星團,她在天球上的位置幾乎不變。在剛過去的周未,金星剛好橫過七姊妹星團,可惜香港的天氣欠佳,讓我們無緣欣賞是次相會,但未來兩個月我們仍能於黃昏時在西邊看見明亮的金星,有興趣不妨留意!

原來每逢地球公轉8圈,金星就會公轉13圈(兩者呈一個8:13軌道共振),因此每隔8年,兩者就會出現幾乎一樣的相對位置。上次金星近距離經過七姊妹星團是2012年4月初,那麼你猜猜下次「八姊妹」團聚會是何時呢?


圖片鳴謝:Fred Espenak

刊登日期:2020年4月6日