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兩顆心的星系

臺北天文館_96
・2014/02/02 ・587字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 504 ・六年級

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位於長蛇座的我們最近的棒旋星系M83(南風車星系)是相當顯眼的星系,距離只有1500萬光年。與佈滿灰塵的半人馬座A星系與不規則星系NGC 5253組成星系群(C entaurus A/M83 Group)。最近哈柏望遠鏡的影像中,看見了M83擁有大量的超新星爆炸遺跡,還有更特別的:它有兩顆心!

天文學家以螺旋星系外觀和結構分類,例如旋臂分佈是鬆或緊?核心有無其它特徵等。M83因為核心呈現棒狀,因此被分類為棒旋星系,而我們的銀河系也屬於這一類別。

這類星系的棒狀核心有點像個漏斗,輸送氣體到星系的中心。通常氣體會形成新的恆星,但有些也會流入星系中央的黑洞。因此許多棒旋星系包括M83等,擁有明亮而活躍的核心。然而,M83的中心相當不尋常,似乎如同仙女座星系M31是雙核心。但請別誤會,這不是表示83擁有兩個黑洞核心,而是單一黑洞但周圍圍繞分佈不均勻的環形恆星群,使得看起來像是兩個核心。

除了雙核心,M 83還有個令人注目的特徵: 有相當多超新星爆炸,總共6個被發現!(SN 1923A,SN 1945B,SN 1950B,SN 1957D,SN 1968L與SN 1983N)。能與之相較僅有另外兩個星系;M61也有6個、以及數量最多達9個的NGC 6946。此外。還有觀測到M83還擁有其它3000個超新星遺跡。除此之外,另外哈柏觀測到3000個星團,其中有些星團非常年輕,甚至僅500萬年。天文學家依哈柏觀測資料,用來研究恆星的一生。

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資料來源:A galaxy with two hearts. Hubble ESA [January 09,2014]

轉載自網路天文館

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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紅外之眼下的恆星火環
臺北天文館_96
・2014/11/01 ・1056字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 546 ・八年級

PIA18847_ip_NGC1291右方影像是史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)以紅外波段拍攝的NGC 1291星系。這個星系非常古老,估計約有120億年左右,可是它最大的特徵就是環繞著一圈由新生恆星組成的環狀結構,看起來像是馬戲團中馴獸師讓老虎跳過的火圈一樣。

NGC 1291位在南天的波江座方向,距離地球約3300萬光年,由於星系中間部分有個明顯的棒狀結構,因而被歸類為所謂的「棒旋星系(barred galaxy)」。美國國家電波天文台(National Radio Astronomy Observatory)Kartik Sheth表示:這個星系的其他部分都已相當成熟,只有外圍的這圈環狀結構才剛被新生恆星照亮。

有趣的是,在史匹哲的紅外影像中,星系中間的棒狀結構卻呈現被藍色圓形光暈包圍S形。這個由恆星組成的棒狀結構應該是在星系早期歷史中形成的。它會把周圍的物質攪和在一起,迫使恆星和氣體從原本圓形軌道轉變成大且非圓形的放射狀軌道,這造成了共振現象,在共振之處,氣體會被壓縮,並觸發新恆星的誕生。我們的銀河系也有個棒狀結構,不過不如NGC 1291這般顯著。

Sheth等人的研究課題就是嘗試瞭解棒狀結構如何影響星系的命運。他們所主導的史匹哲星系內恆星結構巡天計畫(Spitzer Survey of Stellar Structure in Galaxies,S4G),分析了鄰近宇宙中超過3000個星系的結構,其中最遠的星系距離約為1億2000萬光年,對整個宇宙空間而言,只能算是很短的距離而已。

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這些天文學家檢視星系內包含棒狀結構在內的各項結構特徵,希望由此瞭解有多少鄰近星系擁有棒狀結構,以及星系內可能影響棒狀結構形成與結構樣式的環境狀態。他們仔細測量棒狀結構的精確形狀和結構內的物質分佈。棒狀結構畢竟是宇宙演化的自然產物,它們可視為星系內骨的一部分;若能在這些星系內骨中找到如化石般的線索,那麼便可透過這些線索獲得星系演化的獨特看法。

在史匹哲影像中乃是採用假色,波長短一點的近紅外光以藍色顯示,波長長一點的紅外光則以紅色顯示。在星系中間部分銀核區域(bulge)的恆星呈現藍色,這些是比較年老的恆星;而此處絕大部分的氣體,或者說是製作恆星的原料,在前幾個世代的恆星製作過程中就已經用完了。

當星系年輕時所含有的氣體非常豐富,這個棒狀結構會驅使氣體向中間匯聚,提供給恆星形成使用。當氣體原料用罄,這塊星系中心區域因而變得沈寂,造星活動逐漸轉移到星系的外圍區域。在那時,螺旋狀的密度波和由棒狀結構引起的共振現象,會將外圍區域的氣體轉換成恆星。這幅NGC 1291紅外影像中的紅色環狀結構就是其中一個這樣的共振區域,大量氣體被捕陷在此,從而觸發狂熱的恆星誕生現象。

資料來源:Galactic Wheel of Life Shines in Infrared JPL [ Oct. 22, 2014]

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本文轉載自網路天文館

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