星團裡的星團—NGC 6604

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

天文學家利用歐南天文台（ESO）超大望遠鏡（Very Large Telescope，VLT）NACO紅外相機和SINFONI紅外光譜儀，觀察位在銀河系中心的超大質量黑洞（supermassive black hole）人馬座A*（Sgr A*），結果發現一個質量約為地球數倍大的氣體正加速朝黑洞而去。這是天文學家首度看到這類氣體雲被超大質量黑洞吞噬的瞬間。相關論文發表在2012年1月5日出版的自然（Nature）期刊。

天文學家相信我們銀河系的中心有個質量高達400萬倍太陽質量的超大質量黑洞。但因連宇宙中速度最快的光接近黑洞時，都會被黑洞吞噬，無法直擊黑洞的情形，因此必須藉助周圍其他天體來間接瞭解這個黑洞。

由德國普朗克地外物理研究所（Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics）Reinhard Genzel領軍的研究團隊，利用ESO望遠鏡執行一個長達20年的計畫，監測Sgr A*周圍的恆星運動狀況。在監測過程中，他們發現一個獨特的新天體正高速向黑洞接近。過去7年間，這個天體的速度幾乎增加為發現時的2倍，達時速800多萬公里。

　　它的軌道相當橢圓，Genzel等人估計約在2013年年中左右，這個天體就會離Sgr A*這個黑洞的事件穹界（event horizon）僅約400億公里之遙。這個距離聽起來很遠，可是僅相當於36光時（light-hours），以天文尺度而言，算是與超大質量黑洞非常近的距離了。而估計這團雲氣所能最靠近黑洞而沒被瓦解的距離，大約是3AU以內。（註：1光時代表光行走1小時的距離，相當於300000公里/秒*60秒*60分鐘=10.8億公里，大約比太陽到木星距離多一點。1AU代表太陽到地球的平均距離，相當於1.5億公里；3AU大約相當於在火星到木星之間。）

然而觀測資料顯示，這個天體的溫度遠低於附近的恆星，僅有攝氏280度左右（一般正常恆星的表面溫度約數千度到數萬度），主要是由氫與氦等元素所組成。這是個含塵量偏高的離子氣體雲，總質量約為地球的3倍左右。由於受到鄰近眾多而熾熱的恆星所發出的強烈紫外輻射影響，這個雲氣已被游離化而發出光芒。

這個雲氣的密度比環繞在Sgr A*黑洞周圍吸積盤內的熾熱氣體還高許多，但當它愈來愈接近黑洞時，愈來愈高的外來壓力會壓縮這個雲氣，在此同時，來自黑洞的重力也愈來愈強，使得雲氣速度持續增加，最後導致雲氣在邊環繞、邊落往黑洞表面的過程中，會被拉扯變形，沿著環繞黑洞的軌道散佈。

在科幻片或科幻圖畫中，常可見接近黑洞的太空人被拉長成麵條一般的景象，但現在卻是真實看到類似的事情發生。這樣被拉扯變形的結果，將使雲氣分裂瓦解，再被黑洞一一吞噬。由於這些天文學家從2008年和2011年所拍的影像中已經看到這個雲氣的邊緣碎裂的現象，顯示正在加速分裂的徵兆，所以他們估計這個雲氣結構可能在未來數年內便會完全瓦解。

此外，當散在軌道上的物質於2013年愈來愈接近Sgr A*時，其溫度也會愈來愈高，屆時可能會發出X射線輻射。目前少有物質接近Sgr A*，因此當這團新發現的雲氣物質將是Sgr A*未來數年內唯一的餐點。

對於這團雲氣的來源，有天文學家認為可能是鄰近的年輕大質量恆星因所發出的恆星風非常強烈，導致其快速流失質量所致。這類恆星基本上會將流失的氣體吹得很遠。天文學家在Sgr A*附近發現一對雙星正環繞Sgr A*運轉，它們的恆星風互相撞擊激盪，非常可能就是因此而形成這團雲氣。

Genzel表示：未來2年內，這團雲氣和超大質量黑洞之間的互動狀況必定非常有趣，如能密切監視其發展，對於瞭解黑洞周圍物質的行為特性有非常大的幫助。而Sgr A*是離我們最近、最容易觀察的超大質量黑洞，如能對其性質進一步瞭解，更可將對Sgr A*的瞭解，延伸應用到其他星系中心的超大質量黑洞上。

資料來源：A Black Hole’s Dinner is Fast Approaching[2011.12.14]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

天文學家捕捉到一幅太空吸血鬼正在作案的畫面：在一個雙星系統中，其中一顆子星的質量絕大部分都被它的吸血鬼伴星掠奪。不過，讓天文學家意外的不是掠奪的現象，而是這顆伴星掠奪物質的速度比天文學家原本預期的還要溫和。

法國IPAG天文學家Nicolas Blind等人，利用歐南天文台（ESO）帕拉瑪天文臺（Paranal Observatory）的VLTI干涉陣列（Very Large Telescope Interferometer）進行聯合觀測，如此一來便如同使用口徑130米的單一望遠鏡來觀察一樣，影像解析度比哈柏太空望遠鏡還精細50倍以上。因此Blind等人所取得的影像，不僅可將這對雙星解析開來，看到兩顆個別恆星互繞的景象，而且還可以測量出兩星中比較大的那顆恆星的體積。

這個特別的雙星系統是天兔座SS星（SS Leporis），兩星互繞週期約為260天，彼此間的距離相當於地球到太陽的距離（1AU，1天文單位，相當於1億5000萬公里）；其中較大但表面溫度較低的主星，其半徑就佔了1/4（0.25AU）左右，換言之，若將這顆恆星放在太陽的位置，那麼它的表面大概只比水星軌道小一點，是顆所謂的「紅巨星（red giant）」。正因這兩顆星這麼接近的緣故，所以較小但表面溫度比較高的伴星子星，已經掠取了主星約一半的質量了。

雖然天文學家早已知道這個雙星系統中有質量轉移的現象，但轉移速度遠比天文學家預期的還慢，和現行的理論模型預測的過程截然不同；這顆吸血伴星的動作雖慢，但卻非常有效率。

根據這個最新觀測結果，由於影像夠銳利，主星比先前預期的還小，天文學家們很難解釋這顆紅巨星的質量是如何傳遞給伴星的。目前，這些天文學家猜想，說不定這顆紅巨星原本只是因向外發出恆星風之故，才會使得部分物質被伴星「接收」，而非如先前所想的直接從主星傳遞物質給伴星。

天兔座SS星，又名天兔座17號星或HD 41511，視亮度在4.82～5.06等之間變化，於無光害、天空清朗之處，以肉眼便可看見這顆星。距離地球約1,069光年，原為光譜雙星，意思是，僅能經由光譜觀測中，譜線的移動而得知有伴星存在的雙星系統：但現在藉由解析力極佳的VLBI協助，天文學家才能看到個別的恆星。因此，顯見未來將會有更多的光譜雙星在VLBI的鷹眼下，一一現形。

資料來源:Vampire Star Reveals its Secrets[2011.12.07]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

右圖是利用位在智利La Silla觀測站MPG/ESO的2.2米望遠鏡廣角相機（Wide Field Imager）拍攝的NGC 6604星團影像。這個星團常會被鄰近另一個更顯著的天體—老鷹星雲（Eagle Nebula，M16）掩去風采。不過WFI的這幅塵埃氣體雲氣繚繞的景象，卻將NGC 6604本身的美麗景色凸顯出來，抹去平時那陪襯角色的不起眼印象。

NGC 6604星團就在這張影像的左上方，這是個相當年輕的星團；不過，其實NGC 6604只是一個散佈範圍更廣的巨蛇座星協（Serpens OB association）裡最密集的部分，而這個星協本身則是由約一百顆明亮的O型或B型藍白色恆星所組成的恆星集團，類似疏散星團，但成員的分佈比疏散星團更為鬆散、散佈範圍更廣。影像中同時呈現出與NGC 6604星團有關的星雲，包括Sh2-54這個發光的氫離子雲，以及其他塵埃雲。

NGC 6604位在巨蛇座（尾部）方向，距離地球約5,500光年。在地球所見的夜空中，它位在M16老鷹星雲北方2度遠之處。透過小型望遠鏡可輕易看見星團中的明亮恆星，因此早在1784年，就被威廉‧赫歇爾（William Herschel）收錄進新總表（NGC星表）中。然而，直到1950年代，天文學家Stewart Sharpless才從帕洛瑪星圖（National Geographic–Palomar Sky Atlas）中發現圍繞在它周邊的Sh2-54等昏暗星雲，並收錄進他於1959年出版的夏普利斯氫離子區星表（Sharpless catalogue of HII regions）。

NGC 6604星團中的年輕熾熱恆星正在幫助最新一代的新恆星誕生，因為這些年輕熾熱恆星所發出的強烈恆星風和紫外輻射，不斷地將周邊的雲氣推擠聚集，從而稠密到得以誕生新恆星的地步。由於最亮的年輕恆星質量比較大，核融合速率高而使得它們壽命比較短，因此新一代恆星將很快的取代現在所見的這個恆星世代。

除了可供觀賞的美景價值外，對天文學家而言，NGC 6604其實是真有科學價值的，因為這個星團中正向外發射一個奇怪的熾熱離子氣體柱。銀河系內他處和其他螺旋星系中，都曾發現類似的熾熱氣體柱，這是年輕星團的物質向外流失的管道；但由於以天文尺度而言，NGC 6604的5,500光年算是非常近的，讓天文學家得以詳細地研究這種氣體柱的性質。這種被天文學家暱稱為「煙囪（chimney）」的氣體柱，通常垂直於銀河盤面，一般會向上或向下延伸達650光年。天文學家認為NGC 6604裡的這些氣體柱應該是熾熱恆星造成的，不過還有待持續研究以期能進一步瞭解這些煙囪形成的細節。

資料來源：A Cluster Within a Cluster, 2012.04.25

轉載自台北天文館之網路天文館網站