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天文學家在十幾年的陳年哈柏資料中發現隱匿的系外行星

臺北天文館_96
・2011/10/10 ・1292字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

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天文學家不辭辛勞地重新分析哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)於1998年觀測的舊資料,結果在其中發現2顆當時還沒發現的系外行星。在這些陳年資料中發現隱匿的瑰寶,讓這些天文學家得以將系外行星的軌道資料前推,能計算出更精確的行星軌道,同時顯示哈柏資料庫中的舊影像資料仍是無價之寶,必定還有許多新發現等待其中。相關論文發表在天文物理期刊(Astrophysical Journal)中。

距離約130光年遠的大質量恆星HR 8799旁,已知有4顆像木星一樣的氣體巨行星(gas-giant planet)環繞。前3顆行星是加拿大國家研究委員會(National Research Council)Christian Marois等人在2007年和2008年,經由凱克天文台(W.M. Keck Observatory)和雙子北天文台(Gemini North),在近紅外波段發現的。Marois等人後來又於2010年發現第4顆、且位在最內側的行星。這是到目前為止,

加拿大蒙特婁大學(University of Montreal)David Lafreniere於2009年時,在哈柏1998年利用近紅外相機和多天體光譜儀(Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer,NICMOS)觀測HR 8799的舊資料中,發現原本沒看到的系外行星,確認了4顆中最外側行星的位置。這項發現,證明利用新的資料處理技術,能發現幾乎被母恆星明亮光輝掩蓋的昏暗行星。天文學家唯一能直接拍到系外行星身影的多重行星系統(multiple-exoplanet system)。

美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute,STScI)Remi Soummer分析了同一批NICMOS資料,結果是最外側3顆系外行星被通通找出來了。第4顆最內側行星距離它的母星只有24億公里,剛好在NICMOS日冕遮罩的邊緣而被母星光輝遮蔽,無法顯現出來。

在相隔數年的好幾幅影像中找到系外行星,就可以追蹤這些行星的軌道。由於大質量行星會擾動每顆行星的軌道,所以若能深入瞭解這些行星的軌道形狀後,便可瞭解多重行星系統的行為模式,或更進一步地瞭解行星系統的穩定度、行星質量和離心率、以及行星系統的傾角等。

目前最外側3顆氣體巨行星的軌道週期分別約100多、200多和400多年。這意味著天文學家得等上很久,才能看到這些行星如何沿著軌道移動。所以,哈柏資料至少讓軌道資料增加10年,可是幫了大忙呢!沒有哈柏資料,天文學家得再等上10年才有類似的成果,那麼這10年間,對HR 8799系統的瞭解就等於一片空白了。其中,雖然10年對最外側的行星而言變動很少,但對第3遠的行星就可見到一點軌道變化,第2遠的變化更多。

之所以1998年觀測時沒在第一時間發現這些行星,是因為當時的分析技術仍不夠好,雖然將母星的光輝減去一些,但仍不夠暗到讓這些行星都能呈現出來。其中第2遠和第3遠的兩顆行星,近紅外亮度只有母星的1/100,000而已。Lafreniere發展了一套新的分析技術,利用一套更精確的參考星資料,能將中央母恆星的光輝移除得比較乾淨。Soummer團隊沿用Lafreniere的方法,並更深入的利用NICMOS 10幾年的466幅參考星影像資料庫來處理HR 8799影像,並增加對比以縮小殘餘的母星光輝影響力,如此一來,幾乎完全移除HR 8799母星的繞射條紋,所以才能獲得更好的結果。

Soummer下一步計畫利用相同方式來分析NICMOS資料庫中另外近400顆恆星,將最後的影像品質提升到目前的10倍左右。他現在已經從這些資料中列出一個行星候選者清單,未來將繼續利用地面望遠鏡進行確認。

哈柏發射升空至今已超過20年,累積的影像和光譜資料之龐大,若能善加處理,必定能呈現更多新發現與新成果。

資料來源:Astronomers Find Elusive Planets in Decade-Old Hubble Data

轉載自台北天文館之網路天文網網站

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為什麼太陽的大氣層會比它的表面還要熱?
臺北天文館_96
・2014/08/09 ・1284字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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NASA的太陽動態觀測台在2013年4月23日pm 1:30(EDT)、EUNIS探空火箭升空時所拍攝的太陽圖像。EUNIS探空火箭主要偵測目標為太陽的活躍區域,如圖中右上的光環部分。 Credit: NASA/SDO

通常離熱源愈遠,溫度會愈低。太陽的可見表面稱為光球(photosphere),溫度約為絕對溫度6000K,但光球以上的太陽大氣層溫度卻達數萬度以上,甚至是最外層的太陽大氣—日冕(corona)的溫度是其表面的300倍以上。這樣反常的現象,是太陽物理迄今未解的謎題之一。

美國華盛頓天主教大學(Catholic University)暨哥達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)科學家Jeff Brosius等人近期提出報告指出:常態性發生的極微閃焰(nanoflare)是讓太陽大氣加熱到如此高溫狀態的主因;但由於極微閃焰規模甚小,因此迄今仍無法偵測到個別極微閃焰的活動。

更讓這些科學家驚訝的是:這個證據來自美國航太總署(NASA)最便宜的任務類型—探空火箭(sounding rocket)短短6分鐘的偵測結果。這個稱為「EUNIS」的探空火箭任務,是極紫外正入射光柵攝譜儀(Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph)的縮寫,發射於2013年4月23日,以每1.3秒的速率蒐集溫度與性質差異均頗大的日冕物質資料。

科學家曾提出多種理論試圖解釋日冕溫度反常高溫的現象,多半涉及的是日冕中磁能轉換成熱能而使日冕溫度上升的過程。不同的理論對可觀測到哪種會影響溫度的物質有的預測也不同,但鮮少有大範圍面積的觀測解析度高到足以分辨哪種預測正確的狀況。

EUNIS探空火箭上裝載有靈敏度非常高的攝譜儀,從譜線狀態,可估算特定溫度下有多少物質出現的訊息。而又因地球大氣會吸收來自太陽的極紫外光,所以這種觀測必須在大氣以外的太空中進行。EUNIS探空火箭飛行至離地表約322公里的高空中,飛行時間僅有15分鐘左右,其中約僅6分鐘在大氣以上的時間能蒐集可用資料。

在飛行期間,EUNIS按預定計畫掃瞄太陽大氣中一個磁場結構複雜的活躍區( active region);這類活躍區常是大型閃焰(flare)或日冕物質拋射(coronal mass ejection,CME)等爆發活動的發生之地。進入攝譜儀的光,會按照不同波長分開,且因溫度頗高,日冕中不同元素會在光譜中形成特定波長的發射譜線(emission line),攝譜儀拍攝的就是這些光譜影像。每條發射譜線都可顯示在獨特溫度下的太陽物質,進一步分析還可獲知這種物質的密度和運動。

EUNIS主要觀測溫度約1000萬K的物質所發出的極紫外光。科學家提出假設認為日冕中有大量極微閃焰活動,可將物質加熱到1000萬K的程度。但這些物質冷卻得非常快,所以普遍觀測到的日冕物質溫度約在100萬~300萬K左右;然而,以EUNIS的靈敏度而言,仍能偵測到那些極高溫物質餘留的微弱亮光。EUNIS研究團隊終究成功地在攝譜儀影像中找到與1000萬K極高溫物質有關的譜線,雖然這條發射譜線並不強,但已足以清楚明白地分辨出造成這些譜線的極高溫物質,並成為極微閃焰確實存在的強烈證據。

不過,雖然已有數種理論議及,但對於極微閃焰產生機制還無定論。此外,也有極微閃焰以外的其他理論解釋日冕加熱的現象。這些科學家必須繼續努力,改善觀測工具和儀器後,蒐集更多觀測資料才能驗證他們的極微閃焰加熱日冕的理論是否正確。不過好在,至少沒有其他理論有預測這種極高溫物質的存在,所以極微閃焰理論還是很能站得住腳的。

轉載自 網路天文台

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天文學家在十幾年的陳年哈柏資料中發現隱匿的系外行星
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・2011/10/10 ・1292字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

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天文學家不辭辛勞地重新分析哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)於1998年觀測的舊資料,結果在其中發現2顆當時還沒發現的系外行星。在這些陳年資料中發現隱匿的瑰寶,讓這些天文學家得以將系外行星的軌道資料前推,能計算出更精確的行星軌道,同時顯示哈柏資料庫中的舊影像資料仍是無價之寶,必定還有許多新發現等待其中。相關論文發表在天文物理期刊(Astrophysical Journal)中。

距離約130光年遠的大質量恆星HR 8799旁,已知有4顆像木星一樣的氣體巨行星(gas-giant planet)環繞。前3顆行星是加拿大國家研究委員會(National Research Council)Christian Marois等人在2007年和2008年,經由凱克天文台(W.M. Keck Observatory)和雙子北天文台(Gemini North),在近紅外波段發現的。Marois等人後來又於2010年發現第4顆、且位在最內側的行星。這是到目前為止,

加拿大蒙特婁大學(University of Montreal)David Lafreniere於2009年時,在哈柏1998年利用近紅外相機和多天體光譜儀(Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer,NICMOS)觀測HR 8799的舊資料中,發現原本沒看到的系外行星,確認了4顆中最外側行星的位置。這項發現,證明利用新的資料處理技術,能發現幾乎被母恆星明亮光輝掩蓋的昏暗行星。天文學家唯一能直接拍到系外行星身影的多重行星系統(multiple-exoplanet system)。

美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute,STScI)Remi Soummer分析了同一批NICMOS資料,結果是最外側3顆系外行星被通通找出來了。第4顆最內側行星距離它的母星只有24億公里,剛好在NICMOS日冕遮罩的邊緣而被母星光輝遮蔽,無法顯現出來。

在相隔數年的好幾幅影像中找到系外行星,就可以追蹤這些行星的軌道。由於大質量行星會擾動每顆行星的軌道,所以若能深入瞭解這些行星的軌道形狀後,便可瞭解多重行星系統的行為模式,或更進一步地瞭解行星系統的穩定度、行星質量和離心率、以及行星系統的傾角等。

目前最外側3顆氣體巨行星的軌道週期分別約100多、200多和400多年。這意味著天文學家得等上很久,才能看到這些行星如何沿著軌道移動。所以,哈柏資料至少讓軌道資料增加10年,可是幫了大忙呢!沒有哈柏資料,天文學家得再等上10年才有類似的成果,那麼這10年間,對HR 8799系統的瞭解就等於一片空白了。其中,雖然10年對最外側的行星而言變動很少,但對第3遠的行星就可見到一點軌道變化,第2遠的變化更多。

之所以1998年觀測時沒在第一時間發現這些行星,是因為當時的分析技術仍不夠好,雖然將母星的光輝減去一些,但仍不夠暗到讓這些行星都能呈現出來。其中第2遠和第3遠的兩顆行星,近紅外亮度只有母星的1/100,000而已。Lafreniere發展了一套新的分析技術,利用一套更精確的參考星資料,能將中央母恆星的光輝移除得比較乾淨。Soummer團隊沿用Lafreniere的方法,並更深入的利用NICMOS 10幾年的466幅參考星影像資料庫來處理HR 8799影像,並增加對比以縮小殘餘的母星光輝影響力,如此一來,幾乎完全移除HR 8799母星的繞射條紋,所以才能獲得更好的結果。

Soummer下一步計畫利用相同方式來分析NICMOS資料庫中另外近400顆恆星,將最後的影像品質提升到目前的10倍左右。他現在已經從這些資料中列出一個行星候選者清單,未來將繼續利用地面望遠鏡進行確認。

哈柏發射升空至今已超過20年,累積的影像和光譜資料之龐大,若能善加處理,必定能呈現更多新發現與新成果。

資料來源:Astronomers Find Elusive Planets in Decade-Old Hubble Data

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2年前地球差點被1976年以來最強的CME擊中
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・2014/03/22 ・859字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 496 ・六年級

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根據Ying D. Liu等人最近發表的論文中指出:2012年7月23日,地球險險避過一場超強太陽風暴的襲擊。這波日冕物質噴發(CME)的粒子運動速度高達每秒2000公里,幾乎是一般典型CME的4倍左右。雖然地球躲過這場襲擊,不過在太空中、繞太陽公轉的STEREO-A太陽觀測衛星卻沒躲過。Liu 等人分析CME掃過STEREO-A時的觀測資料,發現它是1976年以來強的太陽質子風暴(solar proton storm)。如果這樣威力的質子風暴衝擊到地球,則將引起與1859年著名的卡林吞事件(Carrington Event)類似的狀況,對現代的電子科技造成莫大威脅。

卡林吞事件是1859年時曾有一連串強力CME正面衝擊地球,引起強烈地磁暴(geomagnetic storm)。當時不僅造成全球電信線路中斷,而且引發的北極光強到連磁緯很南邊的大溪地都可見。根據美國國家科學院(National Academy of Sciences)的研究,當時這場天災,總共造成了美金2兆元以上的經濟損失,是卡崔娜颶風災損的20倍以上;大量變壓器在這場太陽風暴中燒毀,耗費數年才全部修復,使得全球電信事業癱瘓。同樣強度的太陽風暴如果發生在現代,電力運輸網和通訊網路也都逃不掉癱瘓的情況,而且得花多久時間才能復原,損失難以估計。這表示不僅你的手機不能打了,連有沒有電和水可用都不好說。

2012年7月23日的這個類卡林吞CME事件,其實由2個間隔10~15分鐘的CME組成,再加上CME衝出的方向,恰好在4天前另一波CME事件中被清空了,使得7/23這兩波CME一路暢行無阻,不像平常那樣受到行星際空間粒子的阻擋而減速。

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當CME中的質子雲通過地球軌道時,地球本身恰在1週前剛通過那個位置,所以避過了這兩波CME的正面衝擊,但這也顯示這兩波CME非常窄的質子流。 整起事件最高潮之處在於喚起太空天氣的危機感。許多觀測者都注意到現在所處的第24太陽活動週期比以前的還要弱,或許是百年來最弱的。但是透過2012年 7/23的這個超強太陽風暴事件,顯示即使是個活動微弱的太陽活動週期,也還是會產生非常強的太陽風暴。地球在這類事件中並不安全,所以必須居安思危,時時準備好應付這類事件,以期將損失降到最低。

資料來源:SpaceWeather.com [Mar. 20, 2014]

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天文學家不辭辛勞地重新分析哈柏太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)於1998年觀測的舊資料,結果在其中發現2顆當時還沒發現的系外行星。在這些陳年資料中發現隱匿的瑰寶,讓這些天文學家得以將系外行星的軌道資料前推,能計算出更精確的行星軌道,同時顯示哈柏資料庫中的舊影像資料仍是無價之寶,必定還有許多新發現等待其中。相關論文發表在天文物理期刊(Astrophysical Journal)中。

距離約130光年遠的大質量恆星HR 8799旁,已知有4顆像木星一樣的氣體巨行星(gas-giant planet)環繞。前3顆行星是加拿大國家研究委員會(National Research Council)Christian Marois等人在2007年和2008年,經由凱克天文台(W.M. Keck Observatory)和雙子北天文台(Gemini North),在近紅外波段發現的。Marois等人後來又於2010年發現第4顆、且位在最內側的行星。這是到目前為止,

加拿大蒙特婁大學(University of Montreal)David Lafreniere於2009年時,在哈柏1998年利用近紅外相機和多天體光譜儀(Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer,NICMOS)觀測HR 8799的舊資料中,發現原本沒看到的系外行星,確認了4顆中最外側行星的位置。這項發現,證明利用新的資料處理技術,能發現幾乎被母恆星明亮光輝掩蓋的昏暗行星。天文學家唯一能直接拍到系外行星身影的多重行星系統(multiple-exoplanet system)。

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太陽動力觀測衛星三年精華縮時影片
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・2013/04/25 ・389字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

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自2010年春季首次拍攝太陽以來,美國航太總署(NASA)的太陽動力觀測衛星(Solar Dynamics Observatory,SDO)已累積了三年的太陽影像,現在就讓您一次看完!

此縮時影片是由每天兩張太陽影像組成,您可見到過去三年太陽逐漸由平靜轉為活躍的過程。太陽動力觀測衛星的大氣成像裝置( Atmospheric Imaging Assembly,AIA)每12秒就以10種不同波段對太陽進行拍攝,影片中是極紫外波段171埃(angstrom)的影像,所呈現的是溫度約在60 萬度左右的太陽物質。

您或許會注意到影片中太陽的視直徑有極微小的變化,這是因為太陽動力觀測衛星和太陽之間的距離所造成。太陽閃焰及日冕物質噴發(coronal mass ejection,CME)這類的太空天氣事件,會將輻射和太陽風粒子吹向地球,造成衛星異常的情況。藉由太陽動力觀測衛星一窺太陽狂舞的情形,將能幫助 我們更了解太陽爆發的原因,以及改善太空天氣預報的能力。

資料來源:Three Years of SDO Images. NASA

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