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ALMA觀測發現:垂死恆星周圍吹出旋臂結構泡泡

臺北天文館_96
・2012/10/25 ・1240字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

▲天文學家使用Atacama Large Millimeter/submillimeter Array「阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列」(簡稱ALMA),在一顆位於玉夫座的紅巨星周圍意外發現了旋臂結構。Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

一群天文學家最近正在使用ALMA來研究年老的R Sculptoris(玉夫座R星),結果所取得的新發現可把他們嚇了一大跳,或者說:大為驚歎!因為他們在R Sculptoris周圍發現了奇怪的旋臂結構,據推測,這可能是由一顆看不見的伴星所造成的。簡稱為ALMA的「阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列」是目前地面上最大型的電波望遠鏡陣列,在製造、興建和測試工程各階段,由中央研究院天文及天文物理研究所代表臺灣參與其中。

研究老恆星R Sculptoris的團隊,從使用ALMA所觀測到的數據中首度為旋臂的結構繪製了三維圖形。主要論文作者Matthias Maercker表示,雖然之前曾觀測到這一類恆星的周圍有氣體殼的現象,不過這次卻是史上首度觀測到有外殼的旋臂狀物質從恆星裡冒出來,並繪製出三維立體圖形。

先前,科學家曾在使用哈柏太空望遠鏡觀測LL Pegasi的時候發現到一個類似的旋臂狀結構,但它並不帶有外殼,天文學家也沒辦法幫它繪製出一幅三維的地圖。不過ALMA與哈柏太空望遠鏡不一樣,在哈柏觀測中見到是塵埃的東西,對ALMA來說,卻偵測得到分子發出的訊號。

由於ALMA的特性是能偵測到一氧化碳分子在紅外線波段發出的微溫光芒,所以天文學家能藉由這個工具把恆星周圍所發出的氣體輻射繪製成高解析度的圖形。至於造成了形狀奇怪的泡泡狀物質是什麼?該團隊懷疑,可能是環繞這顆紅巨星的一顆看不見的伴星。

類似像我們的太陽的這類恆星在生命末期會變成紅巨星。經過膨脹又冷卻,一顆恆星會開始短暫的氦燃燒時期。在此期間,恆星在密集的恆星風吹拂之下,質量大量脫落,也在恆星的核心周圍形成會膨脹、發光的氣體殼。它的脈衝頻率大約是每1~5萬年一次,每次長度約僅只有幾百年。從最新的R Sculptoris觀測中已知,它最近一次的脈衝時間距離我們大約只有1,800年,持續長度只有200年。研究人員還發現,雙星系統演化模型在電腦模擬之下也呈現出和ALMA觀測一致的結果。

不過,要用理論要將ALMA所觀測到的細節全都加以解釋一番,將是個滿大的挑戰,初步根據電腦模型顯示的結果看來,研究團隊相信他們的方向是正確的:ALMA的確能為科學家提供深入的、關於這些恆星裡頭正在發生什麼事的一些細節,也預告著太陽在未來幾十億年後,將會變成何種樣貌。

一般認為R Sculptoris是一個質量介於0.8到8個太陽質量之間的漸近巨星支(asymptotic giant branch,又稱為AGB),它是冷卻後的紅巨星,有一個微小的碳氧核心,外層環繞著一個燃燒的氦和氫殼層,這個發光的外殼是由氣體和塵埃物質形成,未來,它會組成恆星、行星、衛星,甚至成為生命的基本物質。我們的太陽,在生命期接近終了時,同樣也會變成一個AGB星。

藉由ALMA,我們將能觀測到更多像R Sculptoris這樣的恆星,幫助我們了解地球上的生命體如何抵達地球,也了解我們的太陽最後命運會是如何。(Lauren譯)

資料來源:Dying Star Blows Surprising Spiral Bubble. Universe Today [OCTOBER 10, 2012]

轉載自 網路天文館

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烘焙東西軍,有添加麵包 vs. 無添加麵包,今天想吃哪一道?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/09/20 ・2178字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本文由 家樂福食物轉型計畫 委託,泛科學企劃執行。

  • 文 / 陳彥諺

《烘焙東西軍》熱映開播啦!這一集真的很「熱」,因為節目邀請到了兩位烘焙達人來到現場熱烘烘的烤!麵!包!

第一位華麗登場的,是有著亮麗小鬍子、動作咻咻咻超有效率的「有添加師傅」,另外一位古意老實、動作慢條斯理的,則是近年來越來越被看重的「無添加師傅」——這是一場「有添加」與「無添加」的世紀大對決!

《烘焙東西軍》這次邀請了「有添加師傅」和「無添加師傅」來烤麵包。圖/家樂福提供

「有添加」與「無添加」的世紀大對決

外表亮麗的有添加師傅,其實早已憑著「三好」稱霸市場多年。所謂的三好,是好快、好吃、好美!為何會這麼說呢?

食品添加物存在於食品中許久,早期因為食物加工技術不夠精良,為了食品安全無虞,便添加可以讓食物安定的添加物,延長保存期限。又因為食品添加物可以改變食品的外觀、口感、縮短製作時程等,因此,長期以來受到業者及消費者的偏愛。

有添加師傅憑著「好快、好吃、好美」稱霸市場多年。圖/家樂福提供

不過,近來由於食安事件頻繁,食品添加物早已偏離了原先讓食物安全的初衷,在追求好吃、好快、好美的背後,卻可能造成身體上的負擔與健康風險!製造過程是否安全合理?乾淨衛生?也是打了許多問號。

再加上現在因健康養生的意識抬頭,消費者們越來越注重吃下肚子的食物成份,開始努力追求簡單無添加。也因為隨著食品加工技術越來越棒,能夠透過改善製程,有效減少添加物的必要性。終於,在消費者意識抬頭、技術成熟等各方條件皆備下,古意老實、耗費工時的無添加師傅,多年以後,開始受到矚目啦!

在這場世紀對決中,有添加師傅在民眾都還來不及反應時,就已經做好了熱騰騰的麵包,每一個麵包都飽滿好看、香氣濃郁,簡直是施了魔法一樣!但見到這麼多食品化工添加物做出來的麵包,難道就不能有更健康的材料選擇或做法嗎?

反觀無添加師傅,他按部就班的從麵粉開始精心挑選,接著再逐一加入可以溯源的材料,接下來,順應麵包的特性自然發酵。即使有添加師傅已經端出熱騰騰的麵包了,無添加師傅仍然不為所動,他循序漸進,寧可耗時製作,堅持做自己的無添加麵包。

無添加師傅之所以堅持,那是因為他秉持著麵包不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統法國工法,做出來的麵包也可以照樣香氣四溢、美味好吃,更重要的是每一口都吃的健康又安心!

無添加師傅堅持不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統工法。圖/家樂福提供

當兩位師傅的麵包端上評審桌⋯⋯

有添加師傅的麵包外表金黃澎潤漂亮,無添加師傅的則是外表非常質樸。

不過,當評審們吃下麵包後,外表質樸的無添加師傅,竟然擄獲了評審們的心!

怎麼辦到的呢?這是因為花了較多時間製作的無添加麵包,保濕度較佳,口感也較有層次。當評審一口接著一口品嚐,會發現吃的都是食物的鮮甜原味—無添加麵包是名為「裸麵包」的寶藏男孩啊!他不同於外表上看起來質樸敦厚,只要用心切開,裏頭包裹著滿滿新鮮在地的果乾和堅果,是誠心誠意的美味。

烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是怎麼來的?

堪稱烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是來自於家樂福自製的烘焙產品。長期關注食物真實性與為顧客把關健康的家樂福,2014 年就開始著手了「無添加驗證計畫」,也在 2019 年取得了「A.A. 無添加驗證標章」,更透過第三方專業機構親赴產線檢驗、不定期抽查等層層審核程序,取得了嚴謹認可。

要打造寶藏男孩般的「裸麵包」,並不是容易的事。許多標榜安心安全的麵包,都只能做到製程及配料上的無添加;而追求極致的家樂福,自製白吐司則從特製 100% 的無添加麵粉開始,掌握源頭,做最純淨、最真實且赤裸的麵包。

這是一款依循歐盟規範,取得 A.A. 無添加標章,第三方驗證後可信賴的麵包。

這是關注在地的暖心麵包,嚴選在地好食材、講求動物福利,選用當季水果、非籠飼雞蛋、透明鮮奶、以安佳奶油取代人造奶油⋯⋯。

這是減塑又減廢,以醜蔬果製作配料,減少食材浪費,更導入環保包材,友善環境的麵包。

烘焙東西軍「有添加師傅」與「無添加師傅」的對決,我們看到了,天公疼憨人,穩扎穩打、工法較繁複的無添加製程,受到消費者的青睞——這一場對決,由純粹、誠實、充滿善意的裸麵包,「無添加師傅」獲勝。

【家樂福食物轉型計畫】烘焙東西軍「有添加麵包」v.s.「無添加麵包」的世紀對決,今天你選哪一邊?影/YouTube
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恆星將如何死去?——《解密黑洞與人類未來》
天下文化_96
・2022/01/01 ・2403字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 作者 / 海諾.法爾克 (Heino Falcke)、約格.羅默(Jörg Römer)
  • 譯者 / 姚若潔

發生在天上的死亡事件:超新星爆炸

公元 1054 年,全世界的人都驚訝的仰望天空。有些人可能擔心巨大的災難即將發生。中國北宋的天文學家精確記下這場天空中的驚人事件,記錄到蒼穹中有顆與金星(太白)一樣明亮的「客星」。一名阿拉伯醫生甚至認為這是一顆新星而記錄下來。

左下方的亮點是位在 NGC 4526 星系的一顆「客星」,名為 SN 1994D。圖/WIKIPEDIA by NASA/ESA

在歐洲,雖然並未留下確鑿的目擊紀錄,人們或許也驚訝的看著占據午後天空的「明亮圓盤」。那麼,到底是什麼驚人事件,讓世界各地都有人記下這個現象?

其實是超新星,一種規模巨大的恆星爆炸事件。它發生在我們的銀河系內,距我們六千光年之遙。培布羅長者曾坐著之處的岩石雕刻中,顯示了半圓形的月亮,以紅色畫在黃色的峭壁表面。在半月旁,是一顆清晰可見的巨大星星,圓形四周射出光芒——就像小孩子可能畫出的表現方式。它幾乎和月亮一樣大。公園解說員告訴我們,這就是當時美洲原住民藝術家所描繪的超新星。我們這群天文學家並沒有完全被說服。專家仍在爭論這幅畫到底是不是在描繪 1054 年的超新星爆炸。但我同時也覺得,他們不太可能沒注意到如此不尋常的事件。

太陽將如何死去?

你可以把恆星想像為一個熱氣球。核心的熱讓它保持充氣狀態。一旦燃料用盡,裡面的氣體冷卻下來,壓力降低,氣球便開始扁掉。恆星以類似方式面臨自己的終結。一旦燃料燒完後,恆星便塌縮。不過恆星如何及何時「死去」,要視其質量而定。較輕的恆星(大多數恆星都屬於這類)在經過漫長的一生後消耗殆盡,最後悶燒熄滅。

我們的太陽擁有一般的壽命。當它開始向內部塌陷時,仍能夠啟動自己的後燃器。在恆星的中央,核融合的灰燼(高熱的氦核)會累積起來。在恆星內爆的內部高壓之下,溫度再次上升,氦會融合為碳,釋放出最後所存的能量,「表皮」因此開始膨脹。就在壽命即將終結之時,太陽會膨脹,變成一顆紅巨星,吞噬掉水星、金星,可能甚至包括地球。

太陽成為紅巨星時會誇張的膨脹。圖為的當前太陽和將來成為紅巨星時的大小比較。圖/WIKIPEDIA by Oona Räisänen

白矮星的誕生

質量大於我們太陽的恆星,在臨終喘息時會向外噴出氣體和電漿。行星狀星雲形成,將死的恆星從內部提供光照,呈現出美妙的形狀與色彩。這個奇景對宇宙來說只是一眨眼的時間;數千年後,這些行星狀星雲便會褪色。行星狀星雲這名稱有點誤導,因為它和行星毫無關係,只是因為在十八世紀發現到時,從當時的望遠鏡中看起來很像是由氣體構成的遠方行星。

在中心位置,是核融合的壓縮灰燼,整個恆星的重量都集中在此。壓力變得如此之大,使得原子逐漸擠在一起,直到摩肩接踵而完全沒有空間留下。然後電子壓力讓這顆星無法繼續塌縮。在恆星核心處繞行原子核的電子稱為「費米子」(fermion)。費米子是物理界的獨行俠,它不會與任何其他費米子同床共枕。當周遭變得太擠時,費米子抗衡了重力帶來的壓力,因而阻止了燃燒殆盡的核心完全崩塌。

如果恆星的外層已經脫去,那麼剩下來的就是一顆體積小、緊緊壓縮、發出亮光的碳核,也就是白矮星(white dwarf),大小相當於地球,但重量相當於太陽。我們的太陽再過數十億年後會變成白矮星,白矮星的組成物只要一茶匙就重達九噸,相當於一輛貨車。白矮星的表面十分酷熱,在很長的時間中會繼續把熱能輻射到太空,直至最後,這顆死星終於變成一顆冰冷、完美球型的碳結晶,成為太空中的巨大鑽石。

哈伯太空望遠鏡拍攝的天狼星 A 和 B。天狼星 B 是一顆白矮星,位在非常明亮的天狼星 A 左下方。圖/WIKIPEDIA

這個過程有不同的量子力學效應參與,印度物理學家錢卓塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)曾對此進行計算。1930 年,年僅十九歲的錢卓塞卡搭船前往英格蘭,以便在劍橋繼續他在印度時即已開始的物理學研究。在航程中他的時間很多,因此決定著手計算白矮星可能的最大質量,並得到 1.44 太陽質量的結論。

不過,如果一顆恆星比我們的太陽更大又重上許多,其壓力提高到根本無法承受的程度時,又會發生什麼事?一顆重量比我們太陽大超過八倍的恆星,會點燃更多後燃器而避免塌縮。這顆巨大太陽的核心像洋蔥般,一層又一層燒掉自己。愈接近核心的內層愈熱,在燃燒各層的灰燼時,除了把每一層所儲存的能量釋放出來之外,也形成更大的原子核。氫變成氦,氦變成碳,碳和氦變成氧,氧變成矽,而矽變成鐵。每一個燃燒過程都比前一個更快。氦要燒成碳需要一百萬年,然而全部的矽融合成鐵只需要幾天時間。

然後,事情到此為止!從能量的角度而言,鐵具有自然界中最為緊實的原子核。如果壓力夠大,鐵還能融掉而形成更多新的元素,但這個過程不會再產生更多新能量,反而需要吸收能量。忽然間,增加壓力以便從原子裡擠出更多能量的單純伎倆不再管用。就這樣,原子不再升溫,而是進入降溫過程;壓力不再提高,而是降低。這顆垂垂老矣的星星終於喪失最後的勉強支撐,墮入死亡。幾分鐘之內核心內爆——這顆步入死亡的星星再也無法承受自己的重力。

——本文摘自《解密黑洞與人類未來》/ 海諾.法爾克、約格.羅默,2022 年 1 月,天下文化

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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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牙膏的氟也來自星星?
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・2014/08/28 ・787字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 499 ・六年級

02d52bcf502d3aecb8眾人皆知:牙膏裡含有氟(fluorine)這種成分,不過您知道氟元素來自何處嗎?這個問題困惑科學家已久,關於氟元素的來源有3種主要的理論,不過根據瑞典隆德大學(Lund University)天文學家Henrik Jönsson和Nils Ryde等人的最新研究:氟很可能是與我們太陽相似、但比太陽重一點的的恆星,在其接近死亡階段的過程中形成的。我們的太陽和太陽系中的行星,是從這些已經死亡的恆星遺留的物質中形成的,所以地球上才會有氟元素的存在。

由於不同化學元素是在恆星內部高溫高壓環境下形成的,特定波長的譜線代表某特定元素在某特定溫度下的狀態,所以天文學家可以透過光譜來研究恆星含有什麼樣的化學成分,以及這些元素的豐富程度。Ryde等人研究在宇宙各年齡階段形成的恆星的中紅外光譜,查探這些恆星擁有的氟含量,看看是否與哪個理論預測相符。

氟元素是在恆星生命接近末期,即將轉變成紅巨星(red giant)階段時形成的,之後從恆星核心逐漸轉移到恆星較外側的部分。之後,恆星外層大氣逐漸向外擴張而形成行星狀星雲(planetary nebula),氟就是在這個過程中與恆星週邊環境原有的星際介質氣體混合。新恆星和行星從星際介質中誕生,當這些新恆星也死亡,再度充盈這個區域的星際介質含量。如此一來,星際介質中的氟元素比例就會隨著一代代恆星演化與死亡而增加。

Ryde等人現在也開始著眼於其他類型的恆星,並試圖找找看氟元素是否曾在第一代紅巨星形成之前的宇宙早期就已被製造過。他們也計畫利用相同方法研究和太陽周邊不同的宇宙環境,例如靠近銀河系中心超大質量黑洞的地方,因為該處的恆星死亡與誕生的循環,比太陽附近這樣比較靠銀河系外圍的區域還要快得多了。在不同環境中的恆星所含的氟豐度,將可讓這些天文學家瞭解該處的造氟過程是否有所不同。

資料來源:Toothpast Fluorine Fromed in Stars. Lund University [21 August, 2014]

本文轉載自網路天文館

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▲天文學家使用Atacama Large Millimeter/submillimeter Array「阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列」(簡稱ALMA),在一顆位於玉夫座的紅巨星周圍意外發現了旋臂結構。Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

一群天文學家最近正在使用ALMA來研究年老的R Sculptoris(玉夫座R星),結果所取得的新發現可把他們嚇了一大跳,或者說:大為驚歎!因為他們在R Sculptoris周圍發現了奇怪的旋臂結構,據推測,這可能是由一顆看不見的伴星所造成的。簡稱為ALMA的「阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列」是目前地面上最大型的電波望遠鏡陣列,在製造、興建和測試工程各階段,由中央研究院天文及天文物理研究所代表臺灣參與其中。

研究老恆星R Sculptoris的團隊,從使用ALMA所觀測到的數據中首度為旋臂的結構繪製了三維圖形。主要論文作者Matthias Maercker表示,雖然之前曾觀測到這一類恆星的周圍有氣體殼的現象,不過這次卻是史上首度觀測到有外殼的旋臂狀物質從恆星裡冒出來,並繪製出三維立體圖形。

先前,科學家曾在使用哈柏太空望遠鏡觀測LL Pegasi的時候發現到一個類似的旋臂狀結構,但它並不帶有外殼,天文學家也沒辦法幫它繪製出一幅三維的地圖。不過ALMA與哈柏太空望遠鏡不一樣,在哈柏觀測中見到是塵埃的東西,對ALMA來說,卻偵測得到分子發出的訊號。

由於ALMA的特性是能偵測到一氧化碳分子在紅外線波段發出的微溫光芒,所以天文學家能藉由這個工具把恆星周圍所發出的氣體輻射繪製成高解析度的圖形。至於造成了形狀奇怪的泡泡狀物質是什麼?該團隊懷疑,可能是環繞這顆紅巨星的一顆看不見的伴星。

類似像我們的太陽的這類恆星在生命末期會變成紅巨星。經過膨脹又冷卻,一顆恆星會開始短暫的氦燃燒時期。在此期間,恆星在密集的恆星風吹拂之下,質量大量脫落,也在恆星的核心周圍形成會膨脹、發光的氣體殼。它的脈衝頻率大約是每1~5萬年一次,每次長度約僅只有幾百年。從最新的R Sculptoris觀測中已知,它最近一次的脈衝時間距離我們大約只有1,800年,持續長度只有200年。研究人員還發現,雙星系統演化模型在電腦模擬之下也呈現出和ALMA觀測一致的結果。

不過,要用理論要將ALMA所觀測到的細節全都加以解釋一番,將是個滿大的挑戰,初步根據電腦模型顯示的結果看來,研究團隊相信他們的方向是正確的:ALMA的確能為科學家提供深入的、關於這些恆星裡頭正在發生什麼事的一些細節,也預告著太陽在未來幾十億年後,將會變成何種樣貌。

一般認為R Sculptoris是一個質量介於0.8到8個太陽質量之間的漸近巨星支(asymptotic giant branch,又稱為AGB),它是冷卻後的紅巨星,有一個微小的碳氧核心,外層環繞著一個燃燒的氦和氫殼層,這個發光的外殼是由氣體和塵埃物質形成,未來,它會組成恆星、行星、衛星,甚至成為生命的基本物質。我們的太陽,在生命期接近終了時,同樣也會變成一個AGB星。

藉由ALMA,我們將能觀測到更多像R Sculptoris這樣的恆星,幫助我們了解地球上的生命體如何抵達地球,也了解我們的太陽最後命運會是如何。(Lauren譯)

資料來源:Dying Star Blows Surprising Spiral Bubble. Universe Today [OCTOBER 10, 2012]

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