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發現一顆年輕時和恆星一樣熱的Y型棕矮星

臺北天文館_96
・2014/08/27 ・1169字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 542 ・八年級
相關標籤: 棕矮星 (8)

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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天文學家發現一顆極低溫天體,雖然它現在的表面溫度低到和行星差不多,但它可能曾有過多變多端的過往歷史,溫度變動極大,甚至可能在它年輕時有數百萬年的時間,表面溫度和一般恆星一樣熱。

這顆編號為WISE J0304-2705的極低溫天體,位在南天的天爐座方向,距離約在33~55光年之間,表面溫度僅有攝氏100~150度左右,是所謂的Y型棕矮星(Y dwarf)。Y型棕矮星是目前已知表面溫度最低的恆星類天體,讓恆星按溫度的光譜分類擴展成OBAFGKMLT。雖然WISE J0304-2705的溫度就介在金星和地球的表面溫度之間,但它們並不是類似地球這樣的岩質行星,反而比較類似木星這樣的氣體巨行星。

英國赫特福德大學(University of Hertfordshire)David Pinfield等人,利用廣角紅外巡天探測器(Widefield Infrared Survey Explorer,WISE)的觀測資料進行分析研究,最後發現這顆天體,因此其名稱中包含WISE,至於J0304-2705代表的則是這顆天體的赤經與赤緯座標。WISE採用中紅外波段進行觀測,波長比人類眼睛可見的還長,所以人眼不得見。發現WISE J0304-2705之後,Pinfield等人又利用8米雙子南望遠鏡(Gemini South Telescope)、6.5米麥哲倫望遠鏡(Magellan Telescope)和歐南天文台3.6米新技術望遠鏡(New Technology Telescope)等大型望遠鏡拍攝它的光譜,由光譜來估算它的表面溫度,並瞭解它的過往歷史。

到目前為止,已知的Y型棕矮星僅有20顆,WISE J0304-2705在其中是個特異份子,有著和其他Y型棕矮星不同的發射光譜特徵。Pinfield等人認為:從這顆棕矮星的化學組成或連同它的年齡來看,它可能是銀河系較老的成員星之一;這意味著它的溫度演化可能非常極端,開始時的表面溫度高達數千度,可是現在也頂多是杯沸騰茶水的程度而已。

WISE J0304-2705之所以會歷經這樣劇烈的冷卻史,是因為它是一顆所謂的次恆星天體(ub-stellar object),它的內部從未達到可點燃氫核融合反應的溫度,無法自行產生熱能,這讓它除了不具備正式的恆星資格外,也無法維持穩定的溫度,因此冷卻和變暗是它無可避免的命運。

如果WISE J0304-2705是顆年老天體,它的溫度演化將如右上圖所示(左上至右下):在最初2000萬年左右,它的表面溫度約為攝氏2800度,約與像比臨星(Proxima Centauri,半人馬座αC星或南門二C星)這類紅矮星(red dwarf)相當。1億年後,它冷卻到攝氏1500度左右,大氣中的矽酸鹽凝結成雲。10億年後,它的溫度降至攝氏1000度左右,低到讓甲烷氣體和水蒸汽得以主宰它的表面。數十億年之後的現在,它已逐漸冷卻到攝氏100~150度。

WISE J0304-2705的質量約僅為木星的20~30倍,大約介在最輕的恆星和典型行星之間。但若以溫度的觀點來看,它則是從類恆星狀態演變成類行星狀態。

目前並不確知Y型棕矮星的溫度下限,太陽系鄰近區域中或許可能有許多溫度更低的各式天體尚未被偵測到。WISE於2009年發射升空,2011年2月休眠,2013年12月喚醒後繼續工作,預定可再延長3年任務時間。利用它在紅外波段的優勢,或許這3年內又會帶給天文學家們更多的驚訝與震撼。

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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首度在太陽系以外發現含有水冰雲的證據
臺北天文館_96
・2014/09/14 ・803字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 542 ・八年級

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天文學家早就已知我們自己太陽系中的木星、土星、天王星和海王星等氣體巨行星的大氣中含有水冰形成的水冰雲(water ice cloud),但尚未在太陽系以外的天體上偵測到過。卡內基科學研究所(Carnegie Institution for Science)Jacqueline Faherty等人利用位在智利的Las Campanas觀測站以FourStar近紅外相機進行研究,首度發現系外天體也擁有水冰雲的證據。

Faherty等人利用FourStar近紅外相機監測已知溫度最低的棕矮星們,在3晚共拍攝了151幅的影像中,發現編號為WISE J085510.83-071442.5(縮寫為W0855)的棕矮星含有水冰雲。W0855最早由NASA發射至太空中的廣角紅外探測器(Wide-Field Infrared Explorer,WISE)偵測到,並在2014年初公布;這些極低溫棕矮星都非常昏暗,天文學家並不確定能否利用地面上的觀測儀器予以探測。但FourStar近紅外相機成功偵測到W0855且還確認它含有水冰雲,讓這些天文學家喜出望外。

棕矮星的質量比恆星小很多而無法點燃核心的核融合反應,所以天文學家並不把棕矮星當成是正式的恆星,但也不會把棕矮星當成是氣體巨行星。棕矮星的表面溫度差異頗大,從和恆星類似到與行星差不多者皆有,其質量則介在恆星與行星之間。它們之所以引起天文學家的興趣,是因為棕矮星有著恆星形成過程的線索,同時因表面溫度與行星差不多,但因數量繁多且比系外行星稍亮一些,亦即比系外行星容易偵測研究,所以可以將棕矮星的一些大氣性質套用到系外行星上。

W0855是離太陽系第4近的系統,以天文尺度而言,簡直就是太陽系的隔壁鄰居一樣。將Faherty等人的W0855近紅外影像,和棕矮星大氣理論模型加以比對之後,Faherty等人發現有硫化物和水等成分凍結成雲的證據。Faherty表示:雖然理論預測系外行星大氣中含有冰雲,且冰雲的存在相當重要,但在這之前,從來沒有實際觀測到過。這些難怪Faherty等人會如此激動了。

資料來源:2014.09.09, KLC
First evidence for water ice clouds found outside our solar system
First Evidence for Water Ice Clouds Found outside Solar System

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發現離太陽系最近的獨立行星
臺北天文館_96
・2012/11/15 ・1460字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

法國天文學家Philippe Delorme等人利用位在智利的超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)和位在夏威夷的加法夏望遠鏡(Canada-France-Hawaii Telescope,CFHT),發現一顆不屬於任何恆星的疑似行星,正獨自在星際空間中流浪。這個天體距離太陽系僅約100光年左右,如果確認它是行星的話,那麼它將是離太陽系最近的獨立行星(free-floating planet,或譯為孤兒行星或自由行星)。這顆行星距離這麼近,又少了恆星過亮的光芒在旁干擾,提供天文學家一個特別的機會,可以直接且詳細地研究這顆行星的大氣狀況,並將研究結果應用在未來以儀器拍攝其他恆星旁的系外行星影像上。

獨立行星是行星級的天體,不似一般行星一樣,環繞某顆恆星公轉。以前也曾經發現過獨立行星,但之前的案例都無法確定這些獨立行星的年齡,因此無法確定這些天體究竟真的是行星,還是那有「失敗的恆星」之稱的棕矮星。

最新發現的這個天體編號為CFBDSIR J214947.2-040308.9,簡稱為CFBDSIR2149,這些研究學者從專門搜尋低溫棕矮星天體的CFHT棕矮星巡天計畫(Canada-France Brown Dwarfs Survey ,CFBDS)紅外觀測資料中先發現這個天體,之後才利用VLT做後續觀測分析,因此這個天體的編號為CFBDS計畫名稱+IR波段+天體赤經與赤緯座標的結果。

研究結果顯示CFBDSIR2149似乎位在銀河系內一個由年輕恆星組成的星流—劍魚座AB移動星群(AB Doradus Moving Group)中,劍魚座AB移動星群是離太陽系最近的移動星群,位在南天的劍魚座方向;移動星群內的恆星們一起朝一個特定方向漂流。一般認為星群內的恆星們應該是幾乎在同一時期內形成的,換言之,它們的年齡相差無幾。如果CFBDSIR2149真的與劍魚座AB移動星群有關,代表這個天體也很年輕。光從這一點,再結合更多這個天體的性質,包括溫度、質量及其大氣組成等,天文學家又可以說出一齣故事來。

由此可知,確認CFBDSIR2149和劍魚座AB移動星群的關係,確定CFBDSIR2149的年齡,是進行下一步研究的關鍵線索。在假設CFBDSIR2149與劍魚座AB移動星群的前提下,得出CFBDSIR2149的質量約為4~7倍木星質量,表面溫度約攝氏430度(與金星差不多),年齡則與劍魚座AB移動星群相仿,約5000萬~1億2000萬年左右。這是第一個在移動星群中找到的獨立行星級天體,這個與移動星群之間的關係,讓它成為天文學家眼中最有趣的疑似獨立行星。不過,也不能完全排除這個天體只是恰巧在劍魚座AB移動星群方向,與這個移動星群無關的可能性;不過研究學者們經由分析CFBDSIR2149的自行運動估算CFBDSIR2149與劍魚座AB移動星群有關的機率高達87%,有95%以上的機率是顆相當年輕的行星級天體,所以他們基本上已經認定它是移動星群的一份子了。

一般認為像CFBDSIR2149這樣的獨立行星的形成過程應該如同正常行星一樣,之後才因不明原因被踢出原本的行星系統;也可能是類似質量最小的恆星或棕矮星的形成過程,因而成為一個孤獨的天體,在太空中流浪。無論哪一種形成方式,都讓人心生疑惑。而現在,如果能確認CFBDSIR214確實是一個被原生行星系統拋棄的獨立行星,天文學家或許可以進一步重建並檢視這個行星從誕生到被拋棄的過程,或者也可藉之瞭解一般恆星的誕生過程到底可產生的恆星質量下限是多少。

天文學家們認為獨立天體可能為數不少,可能和正常恆星一樣多,甚至近期有研究顯示銀河系中獨立天體的數量是主序星的兩倍之多(請參見〈一拍個不見陽光的流浪星球〉〈孤兒行星的數量恐比恆星還多〉)。如果CFBDSIR2149與劍魚座AB移動星群無關,沒辦法透過移動星群瞭解它的本質與特性,那麼它可能就會被歸類為是小型的棕矮星。不過,無論是獨立行星還是棕矮星,都是瞭解行星和恆星如何形成和有何行為舉止的重要線索。

資料來源:Lost in Space: Rogue Planet Spotted? ESO [14 November 2012]

轉載自 網路天文館

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