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哈柏XDF極深空影像圖穿越時空看見4.5億歲星系

臺北天文館_96
・2012/10/05 ・1806字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

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一如攝影者總會將其最佳作品集結成photo portfolio,天文學家也為人類迄今對宇宙最深遠的凝視和認識做出最新詮釋,但是,只透過一張圖;NASA新公佈的哈柏極深空影像—”XDF”。

這張圖,匯集哈柏太空望遠鏡10年功力於一,被取名為”eXtreme Deep Field”(簡稱XDF),它是「哈柏深空圖像」(Hubble Ultra Deep Field,以下簡稱UDF)的新一代進階版,僅取景自UDF中央的一小塊天區,這塊區域,範圍相當的小,視直徑僅只有滿月的幾十分之一。

UDF特寫的是天爐座中一小塊天區,那是以哈柏望遠鏡2003年到2004年所取得的圖像為資料組合而成的一張圖。UDF使用不少觀測時間,取得了成千星系既微弱又珍貴的光線,以圖像為世人呈現了我們的宇宙裡,不分遠近、老少皆有、儀態萬千的各種星系。10年前,UDF是當代全宇宙最深景像的最佳代表作。

NASA最新公佈的全彩XDF圖像,影像比上一代UDF更銳利,雖然視野更小,其中卻塞滿多達5,500個星系,最黯淡星系的亮度甚至只有人類視力可分辨亮度的百億分之一。

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在這張圖像中,既出現形狀外觀上與銀河系及仙女座星系近似,以其壯麗而很有可看性著稱的「螺旋星系」;同時它也內嵌著許許多多已停止形成新恆星、比較大、但形狀模模糊糊的那些「紅星系」,紅星系是星系之間戲劇性碰撞後的殘骸,屬於星系已步入演化末期的「晚年」。另外還有許多暗淡、遙遠、微小的星系,像胡椒粉一樣灑滿在這整張圖像上–今天看來很壯觀的星系,在早期的幼稚園階段,樣貌大約就是如此。從宇宙中的第一代星系直到今天像我們銀河系這樣巨大的星系,它一律兼容並蓄的這麼一張銳利圖像裡,蘊含著如此廣博的星系宇宙歷史,精采得令人驚嘆。

哈柏太空望遠鏡過去10年中,上千次地重覆造訪了這塊位於南天的天區,並拍攝影像,總曝光時間達200萬秒。哈柏望遠鏡上兩個主要相機:先進巡天照相機和哈柏3號廣角相機,在這塊天區裡共拍攝了近2,000張以上的圖像。哈柏3號廣角相機並且將哈柏太空望遠鏡的視野推到近紅外光波段。

「哈柏超深空2009計畫」(HUDF 2009)的計畫主持人表示,XDF是目前為止,景深最深的一張天空圖像,它為我們揭露了最暗、最遙遠星系的樣貌,也讓我們的探索領域可以朝宇宙更早時期更推前一步。

目前的宇宙是137億歲,XDF影像中我們可以看到來自132億年前的星系所發出的光。在XDF這張影像中我們所看見的大多數星系,因為其實都還極為年輕,所以很小,後來它們將會在碰撞和合併事件中經歷到猛烈地成長。在宇宙早期,含有明亮的藍色恆星的星系大量活潑地誕生,那些藍色恆星,遠比我們的太陽還明亮得多。源自遠古的過去事件而來的光,經歷了漫長旅程,直到現在才抵達地球。XDF,等於像是一座讓我們可直通遙遠過去的時空隧道。在這張XDF圖像裡所找得到的最年輕星系,距離宇宙誕生的「大霹靂」,僅僅只有4.5億年而已。

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哈柏太空望遠鏡是發射升空於1990年。在此之前,只要遠於70億光年以外,一般正常的星系,天文學家幾乎是看不到的,那意味著人類看宇宙的能見度僅只及於整個宇宙的一半。當時,單單透過地面型望遠鏡的觀測,想了解早期宇宙中星系如何形成和演化似乎是遙不可及的目標。

因為有了哈柏望遠鏡開始捎回地球的那些影像,天文學家才第一次看得見星系早期實際形式和形狀如何,那也是直接證據能證明:宇宙的確會隨著時間進程而改變。像一齣每一楨畫格都停格一次的動畫,哈柏深空調查向我們展現了嬰兒時期的宇宙如何出現結構,隨後,星系又經過了哪些活力四射的演化。

專精於紅外線波段的詹姆斯韋伯太空望遠鏡(簡稱JWST),未來它的觀測重點即將會是放在這張XDF圖像的視野之中。JWST的任務是,找到存在於宇宙只有幾億歲時那些光線更微弱的星系。因為宇宙膨脹的關係,從遙遠的過去而來的光線會被拉長,位移到波長較長的紅外光波段區。JWST的「紅外視線」能力因此特別適合於將XDF裡所暗藏的影像再做進一步更深入的探索,以求得第一代恆星和星系形成時,發出了光、照亮了宇宙黑暗時期的那些珍貴影像。JWST預定於2018年發射。

至於這張哈柏XDF圖像的探索之旅,可能最快在今年年底就會有更進階版的公佈,根據BBC報導指出,由美英兩國天文學者合組的一個團隊已經再多取得了哈柏望遠鏡100小時以上的時間,進行進一步觀測,屆時可望能看得到更古老的星系。(Lauren 譯)

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資料來源:Hubble Goes to the eXtreme to Assemble Farthest-Ever View of the Universe. NASA [SEP.25.12]

轉載自 網路天文館

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臺北天文館_96
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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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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。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

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?

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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。

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圖片來源/BRITA

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

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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。

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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 (圖片來源 / BRITA)

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。

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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。

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。

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(圖片來源 / BRITA)

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

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