[ASWEB]星系家庭寫真照

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

古老的星光，啟程於大霹靂後約30億年，以每年9.6兆公里的速度，歷經107億年而抵達地球，為今天的我們帶來驚喜，因為呈現在我們眼前的是：已知最早的螺旋星系。不過，107億年前的螺旋星系究竟有什麼特別呢？

UCLA天文教授Alice Shapley最近剛在Nature期刊上發表這項觀測研究結果，她向媒體表示：「如果我們回溯到宇宙早期，所看到的星系通常是怪模怪樣：是塊狀的、不規則的，而不會是對稱的，大部分古老星系看起來都像一列火車被撞後的殘骸。因此我們對這張圖像的第一印象是，這個星系怎麼會這麼特別，特別的美麗？」

在今天的宇宙裡，星系分為幾種型態。譬如像我們的銀河系是屬於螺旋狀的星系，星系裡有恆星和氣體盤，新興恆星在盤面上形成，恆星運動的方式是旋轉。除了螺旋星系以外，星系還有其它類型，譬如：橢圓星系，從外表看起來，它的形狀正好比一顆巨大的球，球體裡頭大多是較老、顏色偏紅的恆星，恆星的運動方向是隨機的。其他還有很多體型較小的不規則形星系，裡面的恆星只是因重力被「綁」在一起，但沒有任何可見得到的結構特徵。

早期宇宙中，星系結構在組成比例上與今天的宇宙大大不同，主要充斥在其中的都是一些不規則型星系。

根據UCLA的新聞發佈稿，Shapley教授所領軍的這組研究團隊是在透過哈柏太空望遠鏡去觀測早期宇宙中300個很遙遠的星系以了解它們有何特性的過程中，偶然發現了BX442。

回憶和這次新聞主角-「BX442星系」的初相遇，科學家們表示，雖然它在所有300個受觀測星系中已經是質量最大者，不過，最初他們並未想要給它取個什麼響亮的名字，只簡單給了它一個編號：BX442，而初次接觸所留下的第一印象就是，視覺錯覺；他們想，或許這只是看到兩個星系互相疊加所產生的影像。

然而，教人跌破眼鏡的是，事實上這個星系卻果然存在！另一位來自加拿大Toronto大學的論文共同作者David Law表示，以現階段的智慧，我們會認為，具有如此「大設計」（grand design）的螺旋星系，在早期宇宙中，根本就不會存在。（所謂” grand design”，指的就是在形狀上具有明顯的「旋臂」特徵者）

既然取得了一個如此獨一無二的BX442影像，為了能對它有更進一步認識，於是研究人員前往位於夏威夷毛納基山上的凱克望遠鏡去尋求協助，他們使用OSIRIS攝譜儀，一共研究了3，600個資料源，包括位在BX442星系的裡面以及其四周附近的都有，所獲得的這份光譜資料對於他們終於能確認這座星系「確實具有旋臂特徵」帶來極寶貴的幫助。也使他們能確認這不是兩個星系「正好在排列上出現巧合，湊巧疊加在一起」而已。

當研究團隊確認這個圖像並非來自視覺錯覺，而是這些旋臂特徵真的屬於「BX442星系」時，團隊成員們的反應簡直是興奮到爆。事實上他們還看到似乎有證據也顯示出這個星系中央有一顆巨大的黑洞，而且黑洞或許也和BX442星系的演化也有所相關。

但是，為什麼這顆星系看起來會這麼像一顆「現代版」的星系呢，又為什麼今日結構型態最為普遍的星系在古老宇宙中是那麼的罕見呢？

這就帶我們要回到「旋臂特徵形成原因」上去探究一番了。研究員認為，這個古老的螺旋星系形成的起始點可能指向了那顆位置在BX442附近的同伴矮星系（companion dwarf galaxy），還有兩者之間所發生的重力交互作用。矮星系的光譜資料在OSIRIS攝譜儀所提供的圖像上也看得到，就是位置在左上角部分的那塊斑點，後續方面，還有Arizona大學的研究人員Charlotte Christensen以數值模擬的方式加以確認。最後，小星系的命運將會是什麼呢？根據Shapely教授的想法，它可能是會被合併，成為BX442的一部分。

雖然圖像上看起來好像只是一顆鄰近星系而已，但是別忘了在早期宇宙中星系合併的頻率比現今高得多，當時來自星際介質的氣體如雨水般源源不絕澆灌，這些氣體餵養著恆星，也使得恆星形成速度比現在快得多，就連黑洞的生成也是以加快動作的速度發生，今天的宇宙如果和早期宇宙相比，想必將因「無聊透頂」而大為失色吧。

關於這個觀測項目的下一步計畫是什麼，Shapley表示，該團隊正規劃要去取得這顆星系在其他波段的各種圖像，他們想要為BX442中恆星和氣體的組合狀況繪圖。

早期星系熱鬧無比，變動劇烈程度遠大於我們今日所見的螺旋星系，兩者之間明顯不同，在Shapley主持的這支天文團隊的心目中，「BX442所扮演的正是其中的一個關鍵鏈結。事實上，且不論旋臂結構在宇宙的哪一段時期形成，BX442都能大幅突顯出，星系合併的交互作用怎樣影響旋臂結構的形成。」

因此，研究BX442能幫助天文學家了解螺旋形狀的這種星系是如何形成的。我們的家園，銀河系-也是一顆螺旋星系。（Lauren 譯）

圖說：藝術家繪製的BX442星系及其「伴矮星系」（“companion dwarf galaxy”， 位置在圖的正上方略為偏左） 圖片來源： Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics/Joe Bergeron

資料來源：中研院天文網[2012.08.03]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

上圖是歐南天文台（ESO）超大望遠鏡（Very Large Telescope）拍攝的NGC 1187星系，是到目前為止天文學家曾拍過這個星系的影像中最精細的。這個離地球約6000萬光年遠的螺旋星系，位在南天的波江座方向。過去30年間曾2度在此星系中發現超新星爆炸事件，其中最近一次發生於2007年。

威廉‧赫歇爾（William Herschel）於1784年首度發現NGC 1187，鄰近波江座τ3星，總亮度約10.6等，以口徑15公分以上的業餘望遠鏡便可見到。它是個幾乎是正面面對地球的螺旋星系，因此可清楚看到它的螺旋結構。影像中可清楚看到NGC 1187約有6條旋臂，每一條旋臂都含有大量氣體與塵埃。旋臂呈現藍色特徵，顯示旋臂中已有大量年輕恆星自星際雲氣中誕生。

將目光移到星系中心區域，可見核球（bulge）部分呈現黃色色調。這部分主要是由老恆星、氣體和塵埃所組成。不過NGC 1187的核球並不是接近圓球形，而是橢長形，顯示NGC 1187中心是個不甚明顯的棒狀結構（bar），旋臂上的氣體可能是經由這樣的棒狀結構流入星系中心區，使星系中心區的恆星形成比例得以增加。

沿著NGC 1187外圍區域，可見到許多更暗、更遠的星系，其中有些遙遠星系甚至可透過NGC 1187盤面而顯現出來。絕大部分遙遠星系帶著紅色色調，和距離較近、帶著藍色色調的星團對比鮮明。

NGC 1187看來雖寧靜且永恆不變，但其實近30年來，這個星系中已經發生過2次超新星爆炸，第一次是在1982年，第二次則在2007年。超新星爆發是大質量恆星演化到末期或是雙星系統中的白矮星因質量累積超過極限而引起的劇烈爆炸事件。超新星爆發是宇宙最劇烈的爆發事件之一，因此會在短時間之內，成為該宿主星系中最明亮的天體，有時甚至超過整個星系的總亮度，數週或數個月後才逐漸消退到不可見的地步。它在這個非常明亮的短時間內所發出的能量，超過太陽約100億年生命期中所發出的總能量。

1982年10月，歐南天文台La Silla觀測站的天文學家在NGC 1187星系中發現超新星SN 1982R；2007，南非業餘天文學家Berto Monard在這個星系發現第2顆超新星SN 2007Y。有一組天文研究團隊隨後利用各種不同的望遠鏡對SN 2007Y做詳細的追蹤觀測，時間長達1年。這幅ESO的NGC 1187影像就是他們的觀測成果之一，讓天文學家們驚喜的是，即使過了超新星爆發最亮期許久之後，仍能在影像中見到這顆超新星的亮光，SN 2007Y就位在這幅影像中的星系下緣附近。

資料來源：A Blue Whirlpool in The River[2012.08.01]

轉載自台北天文館之網路天文館網站