2012年5月28日 星期一

絢爛的爆炸~


不知道大家有沒有聽過超新星呢?
那是恆星最燦爛的謝幕喔~
今天就來說說這個囉~~





超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸。這種爆炸都極其明亮,過程中所突發的電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系,並可持續幾周至幾個月才會逐漸衰減變為不可見。在這段期間內一顆超新星所輻射的能量可以與太陽在其一生中輻射能量的總和相媲美。恆星通過爆炸會將其大部分甚至幾乎所有物質以可高至十分之一光速的速度向外拋散,並向周圍的星際物質輻射激波。這種激波會導致形成一個膨脹的氣體和塵埃構成的殼狀結構,這被稱作超新星殘骸
超新星形成機制都來自兩種情形之一:
1.通過核融合產生能量的過程終止或突然啟動。當一個衰老的大質量恆星核無法再通過熱核反應產生能量時,它有可能會通過引力塌縮的過程塌縮為一個中子星或黑洞。引力塌縮所釋放的引力勢能會加熱並驅散恆星的外層物質。
2.另一種形成機制為一顆白矮星可能會從其伴星那裡獲取並積累物質(通常是通過吸積,少數通過合併)從而提升核心的溫度,以至能夠將碳元素點燃並由此導致熱失控下的核融合,最終將恆星完全摧毀。當質量超過錢德拉塞卡極限約為1.38倍太陽質量)的恆星內部的核融合爐無法提供足夠的能量時,恆星將走向塌縮;而當吸積過程中的白矮星質量達到這一極限時它們將會質量過高而燒毀。



需要注意的是,白矮星還會通過碳氮氧循環在其表面形成一種與上述有所不同的並且規模小很多的熱核爆炸,這被稱作新星。一般認為質量小於9倍太陽質量左右的恆星在經歷引力塌縮的過程後是無法形成超新星的
克卜勒超新星

 超新星的命名
當國際天文聯合會收到發現超新星的報告後,他們都會為它命名。名字是由發現的年份和一至兩個拉丁字母所組成:一年中首先發現的26顆超新星會用從AZ的大寫字母命名,如超新星1987A就是在1987年發現的第一顆超新星;而第二十六以後的則用兩個小寫字母命名,以aaabac這樣的順序起始。專業和業餘天文學家每年能發現幾百顆超新星(2005年367顆,2006年551顆,2007年572顆),例如2005年發現的最後一顆超新星為SN 2005nc,表示它是2005年發現的第367顆超新星。
歷史上的超新星則只需要按所發現的年份命名,如SN 185、SN 1006、SN 1054、SN 1572(第谷超新星)和SN 1604(克卜勒超新星)。自1885年起開始使用字母命名,即使在那一年只有一顆超新星被發現(如SN 1885A和1907A等)。表示超新星的前綴SN有時也可以省略。


 引力塌縮
核心塌縮超新星核心的塌縮速度可以達到每秒七萬千米(約0.23倍光速),這個過程會導致核心的溫度和密度發生急劇增長。核心的這一能量損失過程終止了向外的簡併壓力與向內引力的彼此平衡。在光致蛻變的作用下,γ射線將鐵原子分解為氦原子核並釋放中子,同時吸收能量;而質子和電子則通過電子俘獲過程(不可逆β衰變)合并,產生中子和逃逸的微中子。
在一顆典型的II型超新星中,新生成的中子核的初始溫度可達一千億K,這是太陽核心溫度的六千倍。如此高的熱量大部分都需要被釋放,以形成一顆穩定的中子星,而這一過程能夠通過進一步的微中子釋放來完成。這些「熱」微中子構成了涵蓋所有味的微中子-反微中子對,並且在數量上是通過電子俘獲形成的微中子的好幾倍。大約1046焦耳的引力能量:約佔星體剩餘質量的10%:會轉化成持續時間約10秒的微中子暴,這是這場事件的主要產物。微中子暴會帶走核心的能量並加速塌縮過程,而某些微中子則還有可能被恆星的外層物質吸收,為其後的超新星爆發提供能量。
核心最終會塌縮為一個直徑約為30千米的球體,而它的密度則與一個原子核的密度相當,其後塌縮會因核子間的強交互作用以及中子簡併壓力突然終止。向內塌縮的物質的運動由於突然被停止,物質會發生一定程度的反彈,由此會激發出向外傳播的激波。計算機模擬的結果指出這種向外擴散的激波並不是導致超新星爆發的直接原因;實際上在核心的外層區域由於重元素的解體導致的能量消耗,激波存在的時間只有毫秒量級。這就需要存在一種尚未了解的過程,能夠使核心的外層區域重新獲得大約1044焦耳的能量,從而形成可見的爆發。當前的相關研究主要集中在對於作為這一過程基礎的微中子重新升溫、自旋和磁場效應的組合研究。

在一顆大質量恆星(a)的演化後期,不同元素構成的洋蔥層狀結構進行核融合反應並形成鐵核(b)。鐵核的質量達到錢德拉塞卡極限並開始塌縮,鐵核內部的原子核被壓縮為中子(c),導致內陷的物質反彈(d)並輻射向外傳播的激波(紅色表示)。激波因能量消耗而停止傳播(e),但由由於某一過程(可能與微中子的交互作用有關)重新獲得能量。這導致了周圍物質因爆炸而向四面八方噴射(f),只留下一塊中子簡併的殘餘(中子星)。



當原始恆星的質量低於大約20倍太陽質量(取決於爆炸的強度以及爆炸後回落的物質總量),塌縮後的剩餘產物是一顆中子星;對於高於這個質量的恆星,剩餘質量由於超過奧本海默-沃爾科夫極限會繼續塌縮為一個黑洞(這種塌縮有可能是伽瑪射線暴的產生原因之一,並且伴隨著大量伽瑪射線的放出在理論上也有可能產生再一次的超新星爆發),理論上出現這種情形的上限大約為40-50倍太陽質量。
對於超過50倍太陽質量的恆星,一般認為它們會跳過超新星爆發的過程而直接塌縮為黑洞,。據最近的觀測顯示,質量極高(140-250倍太陽質量)並且所含重元素(相對氦元素而言)比例較低的恆星有可能形成不穩定對超新星而不會留下黑洞遺跡。這類相當罕見的超新星的形成機制可能並不相同(而可能部分類似於Ia型超新星爆發),從而很可能不需要鐵核的存在。這類超新星的典型代表是II型超新星SN 2006gy,據估計它具有150倍太陽質量,對它的觀測表明如此巨大質量恆星的爆炸與先前的理論預測有著基礎性的差異。

超新星SN1994D(左下角的亮點)



對地球的影響
如果一顆超新星爆發的位置非常接近地球以至於它能夠對地球的生物圈產生明顯的影響,這樣的超新星被稱為近地超新星,它們到地球的距離粗略為一百光年以內。超新星對類地行星所產生的負面影響的主要原因是伽瑪射線:對地球而言,伽瑪射線能夠在高空大氣層中引起化學反應,將氮分子轉化為氮氧化物,並破壞臭氧層使地球表面暴露於對生物有害的太陽輻射與宇宙射線之下。據認為一顆近地超新星引起的伽瑪射線暴有可能是造成奧陶紀-志留紀滅絕事件的原因,這造成了當時地球近60%的海洋生物的消失。
有關近地超新星爆發的預測通常集中在有可能形成II型超新星的大質量恆星上,而在距太陽幾百光年的範圍內確實有幾顆主要恆星有可能在短至一千年的時間內成為超新星;一個典型的例子是參宿四,它是一顆距地球427光年的紅超巨星。不過值得注意的是,一般認為這些預測中的超新星對地球幾乎不會產生任何影響。
如果Ia型超新星的爆發距地球足夠近,它們被認為是潛在的極大危險,這是由於它們都形成於普通的黯淡的白矮星,從而一顆Ia型超新星有可能在人們始料未及的情形下在一個未被認真研究過的恆星系統中爆發。有理論認為Ia型超新星影響地球的範圍是1000秒差距以內(合3300光年),已知的最近候選者是飛馬座IK。




超新星殘骸~N 63A





超新星殘骸~蟹狀星雲







資料及圖片來源:
維基百科 http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%B6%85%E6%96%B0%E6%98%9F

2012年5月21日 星期一

近日天文焦點---日環蝕

最近大家有沒有注意到,
今天的日環蝕是近來天文界的焦點呢?
呵呵~因為家裡離學校很遠,
要很早起床坐車,
所以我也"躬逢其盛",
早上和全家人及隔壁鄰居一起看日蝕喔~


既然是最近的焦點,
我們這篇文就來介紹一下日蝕吧!




日食,又作日蝕,是一種天文現象,只在月球運行至太陽地球之間時發生。這時,對地球上的部分地區來說,月球位於太陽前方,因此來自太陽的部分或全部光線被擋住,看起來好像是太陽的一部分或全部消失了。日食只在,即月球與太陽呈現的狀態時發生。
日食(日蝕)是相當罕見的現象,日食分為四種,包括日全食、日環食、日偏食及全環食,其中較罕見的是全環食,只發生在地球表面與月球本影尖端非常接近的情形下,這時不同地區會出現日偏食、日全食和日環食三種不同的日食。
日蝕形成原理示意圖



日食可以分為四類:
  • 日全食:由於對稱的緣故,月球的暗影,也就是落在地球表面的陰影,寬度正好可以遮住整個太陽。只有在日全食發生時才可能用肉眼觀測到模糊的日冕。日全食只在月球位於近地點時發生,此時月球的本影錐長度較月地之間距離長,本影錐才能掃到地球表面。由於太陽的實際體積比月球大很多,所以日全食通常只能在地球上一塊非常小的區域見到,因為月亮的本影對太陽來說只是一個小點。(在全食區之外,所見的食相是偏食)。最近一次日全食發生於2010年7月11日,下一次的日全食將發生於2012年11月13日。
日全蝕



日冕

  • 日偏食:造成日偏食的原因是因為觀測者落在月球的半影區中,觀測者會看見一部分的太陽被月球的陰影遮蓋,太陽和月球只有部分重合,依據兩者中心的視距離遠近(太陽被月球遮蓋的最大直徑)來衡量食的大小。通常日偏食是伴隨著其他食相發生,如日全食或日環食或日全環食。但發生在極區的某些日食會是單純的日偏食(不伴隨其他食相),這是因為月球與黃道面的距離稍遠,只有半影碰到地球表面,最近一次不伴隨其他食相的日偏食發生於2011年7月1日,下一次的不伴隨其他食相的日偏食將發生於2014年10月23日。
日偏蝕

  • 日環食:當月球處於遠地點時,月球的本影錐不能到達地球;到達地球的是由本影錐延長出的偽本影錐。此時月球的視直徑略小於太陽。因此,這時太陽邊緣的光球仍可見,形成一環繞在月球陰影周圍的亮環。(在環食區之外,所見的食相是偏食)。最近一次日環食發生於2010年1月15日,下一次的日環食將發生於2012年5月21日。
日環蝕

  • 全環食:全環食只發生在地球表面與月球本影尖端非常接近,或月球與地球表面的距離和月本影的長度很接近的情形下。由於地球為球體之關係,而本影影錐接觸地球時為日全食(常為在食帶中間),在食帶兩端由於影錐未能接觸地球,致只能有偽本影到達地球之下,所看到的是日環食。所以,當全環食發生時,隨著地月之間的相對運動,會先後出現環食→全食→環食,當然,對於某一個具體的地點來說,在一次日食過程中是不會同時看到全食和環食的。全環食發生機率甚少,最近一次全環食發生於2005年4月8日,下一次的全環食將發生於2013年11月3日。

日全食和日環食在天文學中稱之為中心食,只要發生中心食,必然會發生日偏食。而當日出時,太陽已被食去(日食沒結束)時,當地發生日出帶食帶食日出,而日落時太陽還在被食(日食尚未結束)時則稱帶食日落日落帶食。另外月食有半影月食,但日食沒有半影日食。
像是今天的日環蝕,就是日出前就已經開始了喔~



全食的五大階段
日全食觀測的全過程包括五大階段:
  1. 初虧:因月球自西向東繞地球公轉,當月球東沿相切於太陽西沿,日食正式開始,太陽開始出現虧損。
  2. 食既:月球繼續向東運行,當東沿相切於太陽東沿時,太陽完全被月球遮擋,光線完全被吞食,稱為食既。日全食開始。
  3. 食甚:當月球東移至中心與太陽中心重合的位置,日全食達到極點,稱為食甚。
  4. 生光:月球繼續東移,當西沿相切於太陽西沿,太陽開始露出,光芒開始重現,稱為生光。日全食結束。
  5. 復圓:生光後月球遮擋太陽越來越少,當月球西沿相切於太陽東沿,太陽圓盤形狀完全恢復,整個日食過程結束。
日全蝕過程


接下來,這種天文景觀要如何才能看到呢??
繼續看下去吧~


在觀測日食時,不應當直接目視太陽,即使是在黃昏或日環食時,刺眼的太陽光(光球)也會引起視網膜破壞而影響視力。如果要直視太陽,需使用保護措施,如專用於目視太陽觀測的濾光片、焊接用14號或以上的護目眼鏡。否則可以投影法觀看(如簡單的針孔照相機在紙上成像,或利用望遠鏡把太陽影像投影於白紙上)。以墨水倒影,隔著煙薰黑的玻璃、已曝光的底片(含有銀的黑白底片除外)、太陽眼鏡、偏振光濾鏡等,因為不能過濾紅外線和紫外線,減光效果不佳,皆不安全。使用日食眼鏡觀測60秒,需休息30秒以上再繼續觀測。
可觀測日蝕的眼鏡



按照慣例,再來幾張特別的圖片吧~


正在生光




鑽石環
鑽石環的形成,是因為月球上有較大的隕石坑,
在日全蝕或環蝕的食甚期要結束.正要生光時,
產生有如鑽戒般的環狀光.


超高畫質的日蝕照片

這張很棒吧?連月球表面都一清二楚!!





這次對於日蝕的介紹就到這裡囉~!
一樣請大家繼續指教:)



資料來源:
維基百科http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%97%A5%E8%9D%95
圖片來源:
奇摩圖片http://tw.image.search.yahoo.com/search/images;_ylt=A8tUwYJoPLpPhXYARm9r1gt.?p=%E6%97%A5%E8%9D%95&fr=yfp&fr2=piv-web



2012年5月14日 星期一

美麗的星雲

大家是不是還記得,
地科課本上關於星雲的美麗圖片呢?
發的第1篇文,
來小小介紹星雲給大家吧!

先放1張圖片給大家看~
這是火焰星雲





星雲是什麼呢?

星雲是塵埃氣、氣、和其他電離氣體聚集的星際雲。原本是天文學上通用的名詞,泛指任何天文上的擴散天體,包括在銀河系之外的星系。星雲通常也是恆星形成的區域,例如鷹星雲。下圖這個星雲刻畫出NASA最著名的影像:創生之柱。在這個區域形成的氣體、塵埃和其他材料擠在一起,聚集了巨大的質量,這吸引了更多的質量,最後大到足以形成恆星。據了解,剩餘的材料還可以形成行星行星系的其它天體。
創生之柱

星雲的形成

許多星雲或恆星都是在引力坍縮星際介質氣體或ISM中形成的。當物質因為本身的重量而坍縮時,在中心可能會形成大質量的恆星,而且它們的紫外線輻射會造成周圍的氣體電離,使它們發射出可見光的波長玫瑰星雲鵜鶘星雲就是這種星雲的例子。這些星雲的小,就是所謂的電離氫區,會依據原來分子雲的大小而有所不同。它們位於恆星誕生區,而形成的恆星經常是所知的那些年輕、鬆散的集團。
有些星雲的形成是大質量、生命短暫的恆星發生超新星爆炸的結果。從超新星爆炸拋射出來的物質是被高能量電離的,還會產生緻密物質。金牛座蟹狀星雲就是最著名的例子,這個被創造的緻密物質就是位於蟹狀星雲中心的中子星
另一種可能形成的星雲是行星狀星雲,這是低質量恆星生命的最後階段,像是地球太陽。質量上限大約是8-10倍太陽質量恆星,會演化成為紅巨星,並且外層的大氣層在脹縮時,會以緩慢的速率流失質量。當恆星失去了足夠的物質之後,它表面的溫度會升高,而且它發射出的紫外線會使早先被拋出而環繞在周圍的氣體被電離。這種星雲的97%是,3%是,其餘的則是微量但可偵測到的物質。在這一階段的主要功能是完成平衡。


接下來介紹的是星雲的種類~
電離氫區:這其中包括瀰漫星雲、亮星雲和反射星雲。
行星狀星雲
超新星殘骸
暗星雲


瀰漫星雲

反射星雲是在恆星的瀰漫星雲的例子。
大多數的星雲都可以被描述成瀰漫星雲,這意味著它們是擴散的,沒有明確邊界。在可見光下,這些星雲可以再細分為發射星雲反射星雲,這種分類法取決於我們看它是如何發光的。發射星雲包含電離的氣體(多數是離子),它們發射出譜線。這些發射星雲經常被稱為電離氫區;職業的天文學家經常使用HII來表示這些電離的氫。相對於發射星雲,反射星雲本身幾乎不會產生可見光,他僅是反射鄰近恆星的光。
雖然這些星雲在可見光中有著不同的波長,但是它們的光源都來是紅外線波長。這些輻射主要來是星雲內部的塵埃

行星狀星雲

行星狀星雲是低質量漸近巨星分支的恆星轉化成白矮星時,從外殼拋出的氣體形成的星雲。這些星雲發射出的光譜類似於在恆星形成區域發現的星雲所發出的光譜。技術上,因為多數的都是電離的,因此它們是HII區。但是,行星狀星雲的密度比恆星形成區的星雲更高和更緊密。它們被稱為行星狀星雲是因為天文學家初次看見這些天體時,認為這些星雲像是行星的盤面,雖然它們與行星沒有任何關聯。相信我們的太陽在誕生120億年後會成為其中的一員。

上圖為貓眼星雲,是行星狀星雲的例子


這是行星狀星雲的小分支---原行星雲

原行星雲(PPN)是介於晚期漸近巨星分支(LAGB)階段和隨後的行星狀星雲(PN)階段之間,當恆星快速的進行演化而短暫存在的一種天體。在AGB階段,恆星經歷質量的損失,釋出由氫氣形成的星周殼。當這個階段結束時,恆星就進入PPN階段。
PPN因為中心的恆星而充滿活力,使它發射出強烈紅外線輻射而成為反射星雲。當來自中心被汙染的恆星風形成和衝擊外殼成為軸向對稱的型式,同時生成快速移動的分子風。當PPN成為行星狀星雲的精確點取決於中央恆星的溫度。PPN的階段會持續至中心恆星的溫度達到30,000K之後,這是熱得足夠使周圍氣體電離的溫度。
上圖為紅矩行星雲,為原行星雲的例子



超新星殘骸

大質量恆星抵達生命的終點時會成為超新星。當在核心的核融合停止,恆星會坍縮。墬入內部的氣體不是從核心被強烈的反彈就是獲得大量的能量,因而導致恆星爆炸性的向外擴展。膨脹的氣殼形成超新星殘骸,一種特別的瀰漫星雲。雖然有許多可見光和X射線輻射源自超新星殘骸電離的氣體,但大量的電波發射是來自被稱為同步輻射的非熱輻射。這種輻射源自高速電子磁場內的振盪。
上圖為蟹狀星雲,為超新星殘骸的例子


暗星雲

暗星雲也與瀰漫星雲相似,但它似乎既不發射也不反射任何光線,取而代之的是,它們是在更遙遠的恆星前面或發射星雲前面的黑暗雲氣。

上圖為馬頭星雲,是暗星雲的例子
這張也是馬頭星雲,是不是更像馬的頭呢?



接下來再多放幾張美麗的星雲圖片,
讓大家一飽眼福吧!!!
NGC 2818星雲


Ω星雲


三裂星雲


螞蟻星雲




魔女星雲




看了這麼多圖和介紹,
對星空背後的秘密有沒有更清楚一些呢?
星雲就介紹到這裡,後續還會有更多其他的介紹喔~
請多多關注XD~~~






資料及圖片來源:
奇摩圖片
http://tw.image.search.yahoo.com/search/images?fr=yfp&ei=UTF-8&p=%E6%98%9F%E9%9B%B2
維基百科
http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%98%9F%E4%BA%91