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系外衛星怎麼找?跟著無線電波就對了!

臺北天文館_96
・2014/09/25 ・1308字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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近年來科學家已發現超過1800個系外行星, 卻一直無法證實系外衛星的存在。現在,美國德州大學阿靈頓分校( University of Texas at Arlington)的物理學家相信, 追踪無線電波或許能幫助我們找到系外衛星!

這篇研究發表在8月10日出版的《天文物理期刊》(the Astrophysical Journal), 文章描述木星磁場和木衛一(Io)交互作用產生無線電波, 而他們認為透過木星和木衛一動力學的詳細計算, 能夠尋找無線電波發射,進一步推測環繞系外行星的衛星存在。

德州大學阿靈頓分校物理學教授, 同時也是此篇論文的共同作者Zdzislaw Musielak表示,「這是尋找系外衛星的新方法!我們在想, 如果這種機制也發生在太陽系以外會怎麼樣? 於是我們做了詳細的計算,結果顯示,若真有系外衛星存在, 我們可以用這種方法發現它!」

生命可能存在於衛星的這種想法啟發了不少科幻靈感, 像是星際大戰裡住在Endor衛星上的伊娃族(Ewoks)。 科學家甚至認為太陽系內的某些衛星-土衛二( Enceladus)和木衛二(Europa)— 考量其大氣組成、水存在的可能性、與太陽的距離等因素, 就有可能蘊藏生命。

Musielak表示,要利用現有方法觀測系外衛星是有困難的, 像是美國航太總署(NASA)的克卜勒(Kepler) 太空望遠鏡,利用測量恆星亮度變化以發現凌日行星, 但目前科學家還無法將凌日曲線中衛星的貢獻可靠地分離出來。

這組研究團隊依據之前利用無線電波觀測發現系外行星的理論為基礎 ,應用在木衛一和其電離層上,電離層是帶電的上層大氣, 很可能是由木衛一極度活躍的火山所創造。

在公轉軌道上,木衛一的電離層與木星的磁層( 一層保護行星不受輻射影響的帶電電漿)交互作用產生摩擦電流, 因此發射無線電波,這被稱為「由木衛一控制的十米波發射」(Io-controlled decametric emissions)。研究人員相信,在已知的系外行星附近尋找類似的無線電波發射,或許正是預測系外衛星是否存在的關鍵。

本篇論文的第一作者-博士研究生Joaquin Noyola表示,「我們必須注意,當以木衛一為例研究其他的行星-衛星對關係時,像木衛一那樣的火山活動並非衛星擁有電離層的必要條件。比較大的衛星,像是土星最大的衛星土衛六(Titan),就能維持厚實的大氣層,這也意味著電離層可能存在。」

這篇研究認為,由木衛一和木星磁層交互作用所產生的阿耳芬波(Alfvén waves,在電漿中沿磁場方向傳遞的電磁波),也能在相似的狀況下被用來尋找系外衛星。阿耳芬波是磁場裡電漿的漣漪,由瑞典物理學家Hannes Alfvén在1940年代早期提出。

研究團隊在此篇論文中指出可能有兩個系外衛星的存在,對此他們抱持謹慎樂觀的態度,認為將來觀測天文學家能根據此研究的計算,利用更敏銳的電波望遠鏡,尋找這兩個和月球大小相似的系外衛星-距離我們15光年遠的Gliese 876b和10.5光年遠的天苑四b(Epsilon Eridani b)。本論文的共同作者-博士研究生Suman Satya表示,「 現有的電波望遠鏡,像是美國國家科學基金會(National Science Foundation)資助的長波長陣列(Long Wavelength Array ),能用來探測距離我們較近的行星系統中的系外衛星,當然,越大的衛星被偵測到的機率也越高。」

他也認為,目前所發現的系外行星大部分都是氣體巨行星,其中很多都位於適居區( habitable zone)。雖然生命無法在這些氣體巨行星上生存,但環繞這些行星的系外衛星仍有可能孕育生命。

資料來源:Follow the radio waves to exomoons, UT Arlington physicists say. The University of Texas at Arlington [August 11, 2014]

本文轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
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