天文速遞

●●●●●藍脫序星（blue straggler）●●●●●

△△△△編者前言

　　一種活在年老的、高度密集的球狀星團裡的年青恆星──「藍脫序星」，
它們年青、高質量、高溫和高速自轉。這些恆星是怎樣形成的呢？祇是由「恆
星繁殖場」才能繁殖它們嗎？繁殖場祇限於球狀星團的核心嗎？球狀星團在恆
星演化扮演甚麼角色呢？一連串的問題有待天文學家為我們一一解開。

△△△△藍脫序星與高度密集的球狀星團核心

　　於星空中，有少數又熾熱、又光亮，顯著地年青得多的恆星，它們「活」
在一群完全成長的恆星中，且大部分都是年老很多的恆星。它們倒像是入住在
老人院的一群十來歲的小孩子，因此長久以來，天文學家對此現象都感到迷惑
。
　　現在，天文學家利用ＨＳＴ所進行的研究有可能解決一個四十五年來的疑
惑──揭開藍脫序星形成之謎。天文學家首次確認一顆位於球狀星團核心的藍
脫序星，它質量龐大，自轉速度高，快於太陽的七十五倍，從而可以證明藍脫
序星的誕生是由高度密集的星團核心中所發生的相撞或者某種近距離接觸所造
成。

△△△△杜鵑座４７號球狀星團

　　杜鵑座４７（即ＮＧＣ１０４）是一個鄰近的球狀星團，它距離我們祇有
一萬五千光年。於九五年十月二十七日，馬利蘭州巴爾的摩市太空望遠鏡科學
院的米高．Ｍ．沙拉、賓夕法尼亞州維拉諾瓦大學的雷克斯．Ａ．薩弗及馬利
奧．利維奧等人對這動盪的星團核心觀測了一顆藍脫序星，他們的分析已於十
一月一日的天體物理通訊中發表。
　　薩弗認為這是一個極之令人振奮的結果，它可能為眾多藍脫序星的形成及
演化理論進行篩選。
　　早在四十五年前，加利福尼亞州巴沙迪那卡內基天文台天文學家艾倫．桑
德奇於Ｍ３球狀星團中發現了藍脫序星。自此，他們假定了它們如一般恆星─
─縱使這些恆星較為藍色及較光亮，顯示了它們較為巨大、比正常的球狀星團
內的恆星年青很多。

△△△△藍脫序星的性質

　　利用哈勃太空望遠鏡的暗淡天體攝譜儀ＦＯＳ，天文學家分析了其中一顆
藍脫序星，測度了它的溫度、半徑及自轉速度，然後從廣角行星攝影機的影像
獲得了它的視亮度，最後得出了它的質量。所測量到的溫度及質量與一顆一點
七倍太陽質量的正常恆星特徵相吻合，然而，它的自轉速度卻比同類恆星的快
二至三倍。
　　薩弗解釋：「在各種基本性質中，質量算是最基本的了，然而，對於某些
雙星系統中的恆星，還是難於直接量度其質量。因為天文學家要追溯藍脫序星
所在星團的歷史及演化，所以測量它的質量及自轉速度是極其重要的工作。」
　　沙拉補充：「直接對藍脫序星進行質量測量簡直是一項對理論及觀測的嚴
峻考驗。在這個案中，質量理論已經通過了考驗，而且站穩了腳。」

△△△△藍脫序星是恆星合併體？

　　經過分析藍脫序星的質量、溫度及自轉速度，天文學家基本上已有初步結
果。現在他們相信，藍脫序星是由兩顆低質量恆星合併而成的，可是，對於恆
星如何合併，他們之間還有意見上的分歧。其一認為，兩顆毫無關係的恆星在
一次猛烈的撞擊中形成了藍脫序星；而另一假說是，引力使兩顆有引力關係的
恆星慢慢結合為藍脫序星。
　　天文學家從杜鵑４７的藍脫序星的研究分析，發現由兩顆雙星慢慢融合的
可能性較大。他們相信，由於在一個雙星系統中的兩顆恆星過於接近而發生接
觸，較大的一顆甚至把較小的吞噬，最後成為一個單個恆星，而這吞併過程就
產生一個快速運轉的合併體。
　　薩弗表示，他們對杜鵑４７中的藍脫序星所測量到的高速自轉，至低限度
，算是至少一顆比較傾向第二種機制的恆星。
　　至於另一景像牽涉了兩顆毫無關係的恆星，它們祇是在星團核心的密集空
間中機遇地撞在一起。他又稱，這景像倒有幾分像是兩列拖車迎頭相撞，由高
速運動的恆星所帶著的巨大能量轉而遺留在撞擊後的碎塊中。
　　沙拉說，相撞合併後的恆星極度高溫，體積膨脹，變為紅巨星，恆星磁場
也隨之膨脹，物質被高速拋掉，似是高速運轉的車輪把輪邊的泥濘甩掉。當恆
星把相撞帶來的熱量輻射了出去後，它便收縮如普通恆星般大小，轉速也減慢
下來，最後演變為一顆慢轉的恆星。

△△△△球狀星團是「異星繁殖場」？

　　薩弗表示，有些藍脫序星存在於某些球狀星團的外圍空間，而在杜鵑４７
的個案中，它們祇是存在於星團的核心。可是星團中恆星的擁擠程度也實在太
高了，難以以現今的地面望遠鏡把它們分解的。
　　球狀星團是一個龐大恆星系統，由為數達一百萬顆恆星所組成，它們緊密
地擠在一起，形成一個直徑約二十光年的球形結構。在銀河系裡，它們是最年
老的恆星系統。恆星在如斯密集的星團核心中高速運動，恆星間發生相撞或其
他的動力作用的機會遠遠高於太陽附近一帶的空間。
　　在種種作用下，恆星世界儼如一個「恆星動物園」，其中「繁殖」了Ｘ射
線雙星、脈衝星、藍脫序星、還有其他不同品種的「四不像」，然而，球狀星
團卻實實在在地「飼養」了以上各品種。
　　事實上，杜鵑４７是其中一個最巨大及最光亮的球狀星團，在小麥哲倫雲
以西，肉眼也可以看到。在其核心的藍脫序星是在一九九一年由ＨＳＴ的暗淡
天體攝影機首先發現。

△△△△哈勃分解了杜鵑座４７球狀星團（附圖一Ａ）

　　杜鵑４７號球狀星團位於南天星座杜鵑座，距離我們一萬五千光年，它的
核心其實是很多藍脫序星的家園，這些藍色恆星年青、活躍。
　　左圖是整個杜鵑４７地面望遠鏡的圖像，右邊的是由哈勃太空望遠鏡二代
廣角行星攝影機把星團核心「揭開」的圖像，本是一團的恆星被分解為一顆顆
單獨的恆星。有些呈現老態，可是有些卻充滿生機。黃色圈著的就是年輕的藍
脫序星了，而分析是集中在其中一顆巨大的藍脫序星身上。
　　ＷＦＰＣ２圖像是三色合成圖，原圖像分別是於紫外、藍、紫濾鏡拍攝，
而綠、藍、紅三色（相對於上述三色）則用作調整顏色，使紅巨星呈橙色、主
序星為白／綠色、藍脫序星則為藍色。紫外圖像是攝於九五年十月二十五日，
而藍色及紫色圖像則是攝於九五年九月一日。十倍之遙。

Credit: Rex Saffer (Villanova University) and Dave Zurek (ST ScI), and NASA

△△△△藍脫序星的形成（附圖一Ｂ）

Credit: Rex Saffer (Villanova University) and Dave Zurek (ST ScI), and NASA

△△△△藍脫序星的光譜（附圖一Ｃ）

　　從星光揭露它的身分者，並非來自恆星的圖像，而是來自光譜，所以天文
學家都利用分光儀把光線解碼。分光儀把光線分解為它的合成顏色，最終可以
揭露恆星的自轉速率、溫度以及恆星表面引力。
　　附圖為九五年十月二十七日ＦＯＳ記錄的光譜（杜鵑４７內其中一顆藍脫
序星）及計算機模擬的比較，兩者明顯地互相吻合。

Credit: Rex Saffer (Villanova University) and Dave Zurek (ST ScI), and NASA

●●●●●哈勃追蹤天王星雲層●●●●●

△△△△編者前言

　　天文學家首次利用哈勃太空望遠鏡ＮＩＣＭＯＳ觀測了天王星上的大氣，
那兒有厚厚的霧靄、如歐洲大陸般的大片雲塊、不同緯度的雲帶，同時，天文
學家也觀測了天王星的衛星及光環等。例如，在北半球的雲塊也清晰可辨；還
有便是闊別多年的衛星比安卡，自從航行者離開天王星後，一直沒有人再次看
過它了。由於天王星差不多是躺著公轉的，而一個天王星年相等於八十四個地
球年，所以天王星上一個北半球冬天也花上二十個地球年。現在北半球的春季
開始了，天文學家也希望短期的觀測能夠帶來新的結果。

△△△△首次利用ＮＩＣＭＯＳ觀測天王星

　　於一九九七年七月二十八日，哈勃首次使用ＮＩＣＭＯＳ在窺探天王星的
任務中發現了六塊顯著的雲塊，還有不同清晰程度的的大氣狀況及霧靄等特徵
。

△△△△天王星的大氣情況（附圖二Ａ）

　　右圖是攝於左圖之後的九十分鐘，明顯地看到了行星自轉了。每一張圖均
是由三張近紅外圖像所合成的偽色圖，紅、綠及藍分別相對於一．九、一．六
及一．一微米。
　　在可見光及近紅外波段，陽光都被天王星大氣中的雲層及霧靄所反射，然
而，在近紅外波段，大氣層中氣體的吸收卻所造成不同的反差。
　　中緯度地區（圖像中央，呈藍色）的大氣情況清晰，為大氣層最深入的層
次。在南半球高緯度地區的大氣有層層霧靄（甲烷氣體的吸收作用對綠色為敏
感，如果陽光被甲烷氣體吸收便呈清澈，可是有霧靄的話，陽光被吸收前已被
反射了），南極（於十字線的位置）為霧靄最濃厚的地區。氫氣是天王星上最
多的氣體，圖像也揭示了它的吸收作用（呈紅色）。大部分的陽光都能把高層
大氣霧靄顯現出來，行星圓面的邊緣位置顯示了存在著的高層霧靄。而在赤道
右方（呈紫色）暗示這是清晰的下層大氣與及上面的高層霧靄。

△△△△天王星的雲塊（附圖二Ａ）

　　在北半球邊緣，大氣層高處的五片雲塊反時針的環繞天王星轉動（在右邊
，呈紅色），這是一種從未出現過的高反差特徵。雲塊的大小差不多相當於地
球上的大洲（例如是歐洲大陸）。而在低緯度地區，有另外一片雲塊（呈綠色
）在運行（沿著箭頭方向）。

△△△△天王星的光環（附圖二Ａ）

　　雖然天王星的光環在可見光中極為暗淡，但在近紅外波段中卻相當顯現，
尤其是最光亮的ε環（影像中最光亮的、擁有不均勻寬度特徵的光環就是它了
，在圖上方的部分為最寬，所以也顯得格外光亮）；除外，貼鄰於ε環處，還
有兩個較暗的內環。

△△△△天王星的衛星（附圖二Ａ）

　　在相隔九十分鐘的圖片中，可以看到十顆被航行者二號太空船所發現的細
小衛星的其中八顆，大小由祇有二十五哩（四十公里）的比安卡（Bianca）至
一百哩（一百五十公里）的普克（Puck）。由航行者於一九八六年離開天王星
後，比安卡衛星也不曾再被窺看，直至如今。這些小衛星的公轉周期都短於一
天，內面的比外面的走得快（兩張圖像分別記錄了它們在九十分鐘內的變化，
並於右圖以箭咀顯示）。

Credits: Erich Karkoschka (University of Arizona), and NASA

△△△△北半球的雲塊與雲帶

　　在今個世紀，天文學家才首次在可見光波段中看到天王星北半球的雲塊，
而最新的圖像則是由哈勃太空望遠鏡二代廣角行星攝影機於九七年七月三十一
日至八月一日所拍。馬薩諸塞州（麻省）理工學院的海迪．哈梅爾博士、洛厄
爾天文台的威斯．洛克伍德及太空總署Ames研究中心的凱茜．雷奇斯擬利用現
有的圖像，首次對北半球的風速進行測量。
　　天王星的自轉軸傾角剛大於九十度，屬於反向自轉的行星。同時，從地球
看上去，它是躺著自轉的。天王星的一年相當於八十四個地球年，因此，北半
球的冬季長達二十地球年之久。由於以往的地面圖像並沒有顯示任何雲塊的存
在，所以給人一個平淡及沉悶的印像。就算在一九八六年，航行者太空船的影
像中，除了在南半球有少許疏散的雲塊外，天王星仍然以差不多「空白一片」
的圓盤示人。在航行者飛越雲塊上空之際，北半球已接近隆冬，也即是北半球
差不多完全進入「黑暗時代」──完完全全的背向太陽。
　　北半球的春天終於來臨了，不論在可見光圖像或ＮＩＣＭＯＳ圖像（亞利
桑那大學的埃里克．卡高施卡）都可以看到雲帶結構及雲塊。

△△△△附圖二Ｂ

　　左面湖水藍色的影像的波長是在五四七零埃，接近人類肉眼最佳反應的波
長，加上顏色後，顯示出如果閣下置身於天王星附近上空的太空船所可能看到
的影像。在這波長中，雖然經過影像處理，在北半球邊緣（最右邊）還可以看
到有小片雲塊。
　　右面的紅色影像的波長是在六一九零埃，對行星上大氣層的甲烷分子吸收
作用較為敏感。在影像中，雲帶明顯，還可以看到北半球邊緣的小雲塊。

Credits: Heidi Hammel (Massachusetts Institute of Technology), and NASA

△△△△觀望將來（附圖二Ａ）

　　科學家期望隨著天王星緩慢的公轉步伐，那些疏散的雲塊及雲帶結構會更
為顯著。哈梅爾博士表示：天王星的某些部分已經闊別了太陽十載，而從歷史
上的記錄暗示，在天王星新的一年開始後，日子一天一天的過去，天文學家有
可能看到更多明顯的雲帶及雲塊。
　　有些科學家推測天王星赤道一帶的風勢並非對稱的，可是卻沒有雲塊被觀
測以支持這論點。現在的新資料可以為天文學家提供一次測度北半球風速的機
會，哈梅爾博士及其同事希望短期內會有結果。

●●●●●是小行星還是彗星？●●●●●

△△△△編者前言

　　一些小天體，看似彗星卻有著小行星的特徵，可是有一些看似小行星，但
卻有著彗星的特徵。究竟這些是否新一類的天體？是否介乎於兩者間的「中間
型」天體？最近，歐洲南方天文台的科學家發現了一顆小行星狀的小天體，但
是，它後來卻出現「彗尾」。因此，天文學家認為它是彗星多於是小行星。然
而，他們對它還是有懷疑，會否它是由多顆小行星群集而成呢？所以他們仍要
繼續作出更深入、更仔細的觀測，以揭露它的真正身分。

△△△△是小行星？是彗星？

　　究竟太陽系裡的小天體在甚麼時候稱為彗星？又甚麼時候稱為小行星？
　　直至如今，對於小行星或是彗星的分別還是有懷疑。一般而言，一個小天
體擁有尾巴或是表現為瀰散狀，它就是一顆由冰塊及塵埃顆粒所組成的彗星；
反之，它便是由固體岩石塊所組成的小行星了。除外，一般周期彗星的公轉軌
道也拉得相當長，表現為一個頗長的橢圓形；而大部分的小行星的軌道則有著
相當的近圓性（公轉軌道接近圓形）及共面性（公轉面與各大行星的軌道面差
不多是在同一平面上）。
　　然而，最近天文學家發現一些「中間」天體（intermediate objects），
它們似是有著兩者的典型特徵。例如在九六年，由歐洲南方天文台（ＥＳＯ）
發現的一個奇異天體P/1996 N2 -埃爾斯特─皮沙羅（Elst-Pizarro），它既
擁有彗尾狀的尾巴，又以典型小行星軌道般運行。差不多同時，美國科學家也
發現了一顆完完全全沒有尾巴的小天體，但卻在十分橢圓的、似是彗星的公轉
軌道上運行。
　　現在，一個歐洲科學家小組利用ＥＳＯ拉西拉天文台的觀測發現了另一顆
奇異天體。初時，它表現如一顆彗星／小行星的中間天體。然而，為了要揭露
它的真正身分，天文學家進行更仔細的觀測，並認定它最有可能是一顆彗星，
並冠以一個臨時彗星編號P/1997 T3。

△△△△烏普薩拉─ＤＬＲ脫羅央（特洛伊）研究計劃

　　在較早前，瑞典烏普薩拉（Uppsala, Sweden）天文台的克萊斯─英格瓦．
拉加維斯特（Claes-Ingvar Lagerkvist）與其同事格哈德．漢（Gerhard Hahn）
、史提芬諾．莫特托拉（Stefano Mottola）及瑪盧斯．倫德斯特羅（Magnus Lundstrom
(this o is an o with 2 dots on its top)），與及德國柏林德國太空研究機關
（Deutsche Forschungsanstalt fuer Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) ）
行星開發研究院（Institut fuer Planetenerkundung）的尤里．卡西蒂（Uri Carsenty）
開始研究木星附近的小行星分布，尤其是那些與木星周期相近，並且走在木星
前面的拉格朗日Ｌ４點（Jovian L4 Lagrangian point，約在木星前面五十五
度處，這是一處穩定的平動點，縱使在這點上的小行星稍有移動，也會在平動
點附近打轉而不會遠離；走在後面五十五度處的穩定平動點是Ｌ５）的小行星
。走在前面Ｌ４點及後面Ｌ５點處的小行星均以特洛伊戰事中的希臘與特洛伊
英雄命名，而這類小行星被統稱為「脫羅央（或特洛伊，Trojan）群小行星」
（一般又把Ｌ４點的小行星稱為「希臘群小行星」，而位於Ｌ５點的小行星則
為「純脫羅央群小行星」），這個研究計劃也順理成章地被稱為「烏普薩拉─
ＤＬＲ特洛伊研究計劃」。
　　在一九九六年九月至十一月，克萊斯─英格瓦．拉加維斯特及其同事利用
施密特一米望遠鏡以Ｌ４點為中心點，觀測了大約九百平方度的天區。觀測工
作是由蓋伊多（Guido）及奧斯卡．皮沙羅（Oscar Pizarro）負責，經檢查後
，克萊斯─英格瓦．拉加維斯特發現了特洛伊小行星總數約為四百顆，其中大
部分為迄今不明的小行星。於德國加清（Garching, Germany）的ＥＳＯ總部，
天文學家利用兩軸測量機測量了它們的精確位置。與此同時，拉西拉天文台的
零點六米波鴻（Bochum）望遠鏡也為小行星位置及亮度作出補充。

△△△△一顆有尾的小行星？

　　九七年十月一日，智利阿塔卡馬沙漠（Atacama desert）上，克萊斯─英
格瓦．拉加維斯特與其同事利用ＥＳＯ拉西拉天文台的施密特一米望遠鏡發現
了一顆小天體，它呈現如一條明顯、清晰的小直線，似是經歷了四小時的小行
星流跡。（圖四Ａ）

Credit: European Southern Observatory
　　十月六日，世界時05:13:54，ＤＬＲ行星開發研究院的安德烈阿斯．內休斯
（Andreas Nathues）利用拉西拉的零點六米波鴻望遠鏡進行觀測，圖像中顯
示這顆新天體似是有淡淡的彗尾（指向七點鐘位置）。（圖四Ｂ）

Credit: European Southern Observatory
　　然而，隨後的三個連續晚上，安德烈阿斯．內休斯再使用波鴻望遠鏡，在
沒加上濾鏡的情況下獲得了七個ＣＣＤ影像，尤里．卡西蒂發現在新天體的光
點源處伸延出一條表約十五弧秒的尾巴。它的亮度大約為十九等，比肉眼僅見
的亮度還要暗十五萬倍。在隨後的多個晚上，天文學家進行了更多的觀測，並
確認了這新天體擁有尾巴。

△△△△新技術望遠鏡確認P/1997 T3的彗星本質

　　於九七年十月二十一至二十五，ＥＳＯ天文學家赫爾曼．博富哈德（Hermann
Boehnhardt ）及奧利弗亞．哈欣奧特（Olivier Hainaut ）分別在不同的晚
上觀測了這新天體P/1997 T3，他們動用了拉西拉三米半ＮＴＴ（新技術望遠鏡
）及ＥＭＭＩ（多模式儀器）拍下了它的影像。當時，P/1997 T3與地球相距二
點八天文單位，與太陽距離則達到三點八天文單位。
　　附圖四Ｃ為P/1997 T3的ＣＣＤ合成圖像，範圍為105×60弧秒，彗尾長度
超過九十弧秒以上，約略地指向太陽。從彗尾的形態可以推算出它是塵埃尾，
除外，在原始圖像分析中，還顯示了彗核周圍淡淡的彗髮，它由高密度的塵埃
顆粒所組成。經計算機處理後，P/1997 T3影像被校正在同一位置上，使能見
度增加。同時，因為彗星位置改變了，所以背景天體出現多重影像。

Credit: European Southern Observatory
　　有趣的是，在差不多有三十分鐘的總曝光時間裡，透過不同波段的濾鏡，
卻看不到有任何正常的、背向太陽的彗尾蹤影，大部分彗星都有這種彗尾。
　　然而，透過一段時間的觀測已經可以假定了它是一顆彗星多於是小行星了
。事實上，計算已表明了它的偏心率也達到零點三六，平均彗日距離為六點六
七天文單位（十億萬公里），到達近日點時祇有四點二五天文單位（六億三千
五百萬公里），周期大約為十七年。

△△△△展望未來

　　對於這顆新天體，天文學家還要繼續觀測。它會否仍然保留彗星態呢？反
常彗尾會否消失呢？會否在更細緻的觀測中發現竟然是一些小行星在彗星般的
軌道上運行呢？在ＮＴＴ的觀測中，是否祇是把一些群集起來的小行星視為彗
髮，甚至當作彗尾呢？
　　至低限度，天文學家在瞭解太陽系之起源及演化方面，還未認識這種明顯
的中間天體，尤其在結構及成分方面，它們並不像髒雪球般的彗核，那麼它們
是否代表著新一系的天體？也可能一些小行星的表面或者接近表面的地方確是
積聚了水冰，而水冰就在某些環境下或者在類似彗星活動中被釋放出來，例如
它與其他更小的天體相撞，又或者由內部熱源所引起。因此，天文學家還要繼
續觀測以確定種種未知數。
Credit: European Southern Observatory