蜘蛛星雲原來是場太空碰撞車禍的結果

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

英國北愛爾蘭皇后大學（Queen’s University）Philip Dufton等人利用歐南天文台超大望遠鏡（Very Large Telescope）發現一顆迄今自轉速度最快的恆星。這顆質量很大又很亮的年輕恆星，位在銀河系的近鄰—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離地球約16萬光年。天文學家認為這顆恆星可能擁有非常極端的過往歷史，原為雙星系統的成員之一，但被另一顆已演化至發生超新星爆炸的伴星驅趕，雙星系統因而瓦解。

這項發現是經由天文學家利用VLT在LMC中的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）進行最重、最亮的恆星搜尋工作（VFTS，VLT-FLAMES Tarantula Survey）中發現的。蜘蛛星雲又稱為劍魚座30號星（30 Doradus）。

在蜘蛛星雲這個恆星搖籃所孕育的眾多明亮恆星中，Dufton等人發現其中一顆光譜型為O型、編號為VFTS 102的恆星（右上圖中央箭頭所指處），自轉速度高達每秒500公里以上，甚至可達每秒600公里，相當於1秒內可從臺灣最北點通過臺灣最南點到巴士海峽中，這個速度約比太陽自轉速度快了300倍以上，瀕臨因離心力造成星體潰解的邊緣，是迄今已知自轉速度最快的一般恆星。

某些大質量恆星的生命終點，經超新星爆炸後，核心部分會演化成一顆緻密天體，如脈衝星（pulsar，脈衝星）或黑洞等，雖然其自轉速度可能比VFTS 102還快許多，但這類天體通常非常小且密度非常大，與VFTS 102這樣核心仍在進行核融合反應、還處在恆星青壯年期的主序星不同。

另外，經估算，這顆恆星的質量約為25倍太陽質量，表面溫度約為38,000K，比太陽亮了100,000倍以上，且在太空中的移動速度高達每秒228公里，與其鄰近恆星空間移動速度約每秒40公里的狀況明顯不同。

自轉速度如此之快，空間移動速度也與鄰近恆星不同，讓Dufton等人不禁猜想這顆恆星曾經歷過不尋常的過去。空間移動速度不同，顯示VFTS 102是顆所謂的「落跑恆星（runaway star）」，即雙星系統中另一顆子星發生超新星爆炸過中被向外拋出的恆星。

Dufton等人藉由電腦模擬，認為VFTS 102若原本是雙星系統成員之一的可能性很大，當兩星靠得很近時，來自伴星的物質會讓VFTS 102自轉速度愈來愈快；大約經過1000萬年之後，質量較大的伴星率先發生超新星爆炸，把另一顆還在主序階段的子星VFTS 102向外拋出。

Dufton等人在距離VFTS 102約12秒差距之處，發現有顆波霎PSR J0537-6910，這是顆年輕的X射線波霎，鄰近並伴隨有性質類似蟹狀星雲的超新星殘骸B0538-691。他們認為VFTS 102與PSR J0537-6910本為一家人，只是因超新星爆炸的威力，將兩顆星都從B0538-691中震了出去。雖然這些天文學家不能非常確定上述想法是否正確，但至少可以解釋到目前為止所觀測到的現象。

Dufton等人的模擬還顯示：由於VFTS 102的質量高達25倍太陽質量，在不久的將來，這顆恆星可能就會演化到發生伽瑪射線爆發（GRB）或Ic型特超新星（hypernova）的強烈爆發階段，核心殘骸將形成一個快速自轉的恆星型黑洞。這對研究極端的GRB或特超巨星等天體的天文學家而言，將是個絕佳的研究目標。

資料來源：VLT Finds Fastest Rotating Star[2011.12.05]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

位在大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中的劍魚座30（30 Doradus），俗稱蜘蛛星雲或狼蛛星雲（Tarantula Nebula），是全天空最大的恆星形成區。在星雲中心有近2400顆大質量恆星，集眾星之力的輻射及恆星風，自然強得不得了。被強烈輻射與恆星風推擠之下，星雲仍在不斷擴張中。天文學家最近利用星雲中熾熱而明亮的X射線氣泡結構來建構這個星雲的大尺度結構及演化狀況，同時發現大質量恆星產生的強烈輻射壓不再是現階段雕刻星雲的主力來源。

右圖是錢卓X射線觀測衛星（Chandra X-ray Observatory）的X射線波段資料（藍色）和史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）的紅外波段資料（橘色）合成的結果。錢卓資料主要可見恆星風和超新星爆炸所產生的震波，將氣體加熱到極高溫而釋放出的X射線，因此清楚呈現被恆星風等吹出的龐大氣泡狀結構。而史匹哲資料則呈現出這個氣泡結構周邊溫度稍低的氣體和塵埃。

劍魚座30是所謂的氫離子區（HII region）。氫是由一個帶正電的質子和一個帶負電的電子組成的原子，質子在原子核中，電子環繞原子核運轉。當年輕而熾熱的恆星發出強烈輻射，將星雲中的中性氫原子（HI，I為羅馬數字1）唯一的電子打跑，使氫氣成為帶一價正電的氫離子（HII，II為羅馬數字2）。劍魚座30是整個本星系群（Local Group）規模最大、質量也最大的氫離子區。本星系群由我們的銀河系、仙女座星系、大小麥哲倫星系和其他共約30幾個星系組成的團體。而大麥哲倫星系是銀河系最大的衛星星系，距離僅約16萬光年。因此，距離近且規模龐大，讓劍魚座30成為最佳的大質量恆星演化研究室。

關於刻畫星雲形狀的主力來源，最新研究顯示不再是大質量恆星所發出的強烈輻射壓，而是周邊熾熱氣體的壓力；但是今年稍早另一篇論文卻與此結論相反，認為輻射壓，尤其是在星雲中心區域的大質量恆星附近，是主導劍魚座30演化的推手。因此，對於這個全天最大的恆星形成區的演化機制究竟為何，天文學家還得再加一把勁了。

資料來源：30 Doradus and The Growing Tarantula Within[2011.11.10]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

天文學家利用哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）觀測資料，發現著名的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）的核心那些大質量恆星形成區，原來是兩個年齡相差了100萬年左右的星團正在碰撞合併的初期階段。

蜘蛛星雲又稱為劍魚座30星（30 Doradus）位在銀河系最大的衛星星系—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離約為170,000光年，是目前已知本星系群中最活躍的恆星形成區，天文學家已知這種活躍的恆星形成狀況已經持續了至少2500萬年之久，但不清楚這樣的活躍狀況還能維持多久。天文學家們認為：目前已知的那些最大型的星團，或許是經由比較小的星碰撞合併而形成的。

太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）科學家Elena Sabbi等人一直在嘗試尋找那些從誕生地被踢出去、移動速度很快的「落跑恆星（runaway stars）」。一般認為恆星都是在星團中形成，但在劍魚座30的外圍，還有許多年輕星團，這些外圍地區不太像這樣年輕星團能誕生的地方，因此這些年輕星團或許就是被劍魚座30本身以高速向外拋擲出去的。

Sabbi等人檢視哈柏觀測劍魚座30中低質量恆星的分佈狀況後，發現一些不尋常的現象。這個星團並不是如預期般的為球形，而是類似兩個正在合併的合併星系因重力交互作用而使它們呈現狹長外形一樣。從哈柏觀測到的星團周遭環境的證據顯示，其中一個星團顯示狹長外形，應是兩個正在逐漸逼近的星團造成的結果，且經過測量，發現這兩個星團之間是有年齡落差的。

根據某些理論模型，星團從中誕生的巨型氣體星雲可能會破裂成比較小的星雲，一旦這些比較小的星雲碎片中形成恆星，可能會因距離接近而彼此兼有重力交互作用，甚至互相合併而形成一個更大的星團。這個重力交互作用就是Sabbi等人認為她們在劍魚座30上看到的現象。

此外，劍魚座30裡的高速恆星多得不像話，天文學家相信這些所謂的落跑恆星是從劍魚座30的核心部分因恆星彼此間的動力交互作用（dynamical interaction）而被踢出來的。這種交互作用在所謂的核塌縮（core collapse）過程中相當普遍，當質量比較大的恆星沈向星團中心的過程中，與低質量恆星之間便會有這種動力交互作用。當許多大質量恆星抵達星團中心後，星團中心反而變得不穩定，反會讓這些大質量恆星互相抵制、拋出星團外。

劍魚座30中心的大型星團R136過於年輕，不太可能已經經歷過核塌縮的過程。然而，既然小一點的星團系統的核塌縮過程比較快，因此劍魚座30中有許多落跑恆星或許是小型星團在與R136合併的過程中拋出的。

Sabbi等人希望未來後續研究能觀察更大尺度的星團狀況，以便提供更多相關細節，看看是否有更多星團與劍魚座30有交互作用，特別是在紅外波段相當靈敏的韋柏太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）。因為紅外波段可不受塵埃遮蔽，觀察到可見光波段會被塵埃遮蔽而不可見的部分，或許在這些原本被塵埃遮蔽而不可見的部分，還有許多溫度更低、亮度更暗的恆星隱藏在此。如能將之顯露出來，就更能瞭解劍魚座30星雲內的恆星星族分佈概況，並藉這個年輕星團來更進一步瞭解星團的形成細節，以及年輕的早期宇宙中恆星究竟是如何形成的。

資料來源：Hubble Watches Star Clusters on a Collision Course. HubbleSite [AUGUST 16, 2012]

轉載自 網路天文館