長久以來,天文學理論學家一直在猜測宇宙應該有平衡宇宙崩塌與穩定膨脹之間的臨界密度(Ω°=1),但是由最近的一項觀測超新星研究發現,宇宙所含物質的質量遠比臨界值輕。分析許多超新星的距離,天文學家更進一步得知宇宙膨脹速度已經開始加快。這表示「空」的太空有微弱的力,即愛因斯坦曾提過的宇宙常數A。
美國天文學家 Saul Perlmutter 與 Alexei V. Filippenko 的研究共同指出,數十億光年遠(即紅位移值將近為一)的Ⅰa型超新星的亮度與原先估計的不同。平均而言,遙遠的超新星亮度比原先認為在沒有宇宙常數的低密度宇宙還暗百分之二十至三十。因此,當宇宙尺度將近兩倍大時,來自這些超新星的光運行的距離,比原先估計的遠百分之十至十五,亦即宇宙膨脹的速度在最後的數十億年內已經加快。此項結果或許可以解決超越天文物理學的困惑,愛因斯坦的廣義相對論聯繫著空間的曲度與物質或能量的密度,此「爆漲」理論(inflation theory)是 Alan Guth 於一九八零年代提出,他預測空間應該爆漲,因為宇宙在剛形成時突然的膨脹,使任何最初的曲度變得平滑。但是可見的星系及不可見的黑暗物質(dark mattter)似乎不足達到膨脹空間所需的臨界值一,而空的太空所施的壓力似乎可以補這項的不足。若以上的推論正確,表示宇宙的未來是:從現在開始的數十億年,宇宙將進入一個新的指數函數膨脹狀態,但是這些推論全建立在Ⅰa型超新星是可信賴的標尺上。(轉譯自 Sky & Telescope 一九九八年六月)
美國太空總署(NASA)所屬的一個研究計畫──「源頭計畫(Originprogram)」,預計要研究星系、恆星、行星的起源與形成過程,同時要搜尋其他恆星旁有無類似地球一樣適合生命形成的行星。計畫中有兩組研究小組,分別是噴射推進實驗室(JPL)和哈佛─史密松寧天文物理中心/佛羅里達大學(Harvard Smithsonian Center for Astrophysics /University of Florida)。JPL的成員是利用位在夏威夷冒納基亞(Mauna Kea)山頂的凱克二號(KeckⅡ)望遠鏡進行觀測。凱克望遠鏡共有兩架,口徑皆為十公尺,是目前世界上最大的光學望遠鏡。哈佛/佛羅里達小組則利用智利席羅多洛洛(Cerro Tololo)天文台的望遠鏡進行觀測。
JPL於三月十六日利用凱克二號,加一具由他們自行研發且相當靈敏的紅外相機來觀測編號為 HR4796 的恆星;這顆恆星位在半人馬座,離地球約二百二十光年遠,年齡約為一千萬年。結果發現這顆星周圍有塵埃盤環繞,視直徑約為二百個天文單位,一天文單位是地球到太陽的平均距離,約等於 1.5×108 公里。跟其他有塵埃盤環繞的恆星不同的地方在於:這個塵埃盤的內側、直徑約一百天文單位的區域內是空的,這區域的大小約比我們的太陽系大一點。天文學家們相當興奮,因為這張非常清楚的紅外照片所顯示的訊息,極可能是有一個新形成的行星系統位在此處,因而將塵埃盤內側的物質掃空了。這可能和我們太陽系裡的主要行星形成之後的情形很像,而或許彗星就是在這個階段,利用太陽系外側的殘餘物質形成的。
在天文觀測的歷史當中,我們已陸續觀測到非常年輕且剛要成形的恆星旁有塵埃盤(如金牛座T型變星),而已發展成熟、可能已有行星運行的恆星旁也有塵埃盤(如繪架座β星與織女星),可惜這些觀測因某些原因,如中間恆星太亮、或塵埃盤所發出的光主要是落在中紅外波段等,以至於連哈伯太空望遠鏡都無法清楚的解析塵埃盤的細部結構。HR4796 剛要組成行星家庭的塵埃盤恰似一座橋,連接了前述的兩項極端結果。這讓天文學家得以通盤瞭解整個行星系統形成史。
由於半人馬座位在南天,美國本土很難觀測到,因此JPL小組打算於今年六月再次回到凱克二號望遠鏡做進一步的研究。他們希望能取得這個塵埃盤系統的結構、組成成分和大小等詳細資料,並藉此研究在我們銀河系中,恆星旁環繞的塵埃盤是如何產生行星的。他們同時打算觀測另外幾顆恆星,例如織女星等。
SOHO衛星(Solar and Heliospheric Observatory, SOHO,太陽觀測衛星),是由歐洲太空局(ESA)和美國太空總署(NASA)共同合作的國際性計畫,主要是在研究太陽與地球的一些物理性質或它們之間的交互作用情形。利用SOHO上由美、英、法、得等國共同研製出的LASCO(Large-Angle Spectrometric Coronagraph, LASCO,廣角光譜日冕儀)儀器,於六月一日至二日觀測到一個相當罕見的景象:兩顆彗星陸續沒入太陽大氣層內,之後並在相同位置內的日冕層中發生爆發日珥(erupting prominence),並伴隨著太陽物理學家所謂的「日冕質量拋射(coronal mass ejection,CME)」的事件,這表示有大量帶有磁能的熾熱氣體由日冕層中向外太空拋射;不過這些象外拋射的物質並不是朝著地球而來,所以對地球上的環境、生物,或是太空中的人造衛星或太空人都沒什麼影響。
這兩顆彗星的編號分別為 SOHO-54 和 SOHO-55,為SOHO衛星自一九九五升空以來發現的第五十四和五十五顆彗星。這兩顆彗星均屬於「Kreutz Sun-grazers」族(暫且譯為「觸日族彗星」吧!),目前觸日族彗星大約共有二十五顆,這一族彗星會以約五萬公里的近距離穿越太陽的大氣層,甚至直接撞入太陽。六月一日和二日拍到的 SOHO-54 和 SOHO-55 顯現它們接近太陽時迅速增亮,隨後在接觸太陽大氣後,就被太陽的輻射蒸發而消失。這是太陽物理學家們第一次觀測到彗星直接撞入太陽。根據哈佛天文物裡中心的 Brian Marsden 博士的研究結果,觸日族彗星的觀測記錄最早可追溯至西元前三七二年,記錄中記載亞里斯多德和艾佛魯斯(Ephorus)曾看到一顆很大的觸日族彗星。Heinrich Kreutz 曾於一八八零至一八九零年代中研究這些觸日族彗星,他認為觸日族彗星應是某顆彗星在數千年前破裂後的碎片,就像一九九四年彗星撞木星的那顆休梅克─李維號彗星曾分裂達二十二塊碎片一樣。
這次觀測到的事件中,比較讓人好奇的是,第二顆彗星沒入太陽西南邊緣幾小時後,曾發生的爆發日珥和CME(日冕質量拋射),到底和彗星撞到太陽有沒有關連;或許它們只是由太陽磁場活動所引起的,根本和彗星無關。
根據美國NASA伽利略號太空船(Galileo)新的觀測,顯示木星衛星─埃歐(Io)有數十次的火山噴發現象,岩漿的溫度比太陽系其他星球表面溫度高出許多,即使是地球在數十億年來也從未出現過如此高的溫度。例如在一次名為 Pillan Patera 的火山噴發中,伽利略號太空船上的兩項儀器偵測到岩漿的溫度高達二千Κ。
美國亞利桑那州大學的 Alfred McEwen 博士認為岩漿溫度如此高最佳的解釋是,噴發物中的矽酸鹽含有豐富的鎂,假設在岩漿中富含鎂的正輝石(orthopyroxene)流經這些熱源(hot spots)周圍,可推測矽酸岩火山作用(silicate volcanism)發生時所伴隨的岩漿成分是在高溫中融化的。目前認為埃歐的火山屬於極高溫的矽酸岩火山作用,此類火山作用在早期的地球曾經發現過,天文學家猜測應該也曾發生在金星及火星上。
伽利略號相機的新發現以及近紅外線繪圖光譜儀(near infrared mapping spectrometer)提供有關埃歐火山活動過程的資料。一九七九年航海家太空船所觀測到的最高溫度約六百五十Κ,使得許多天文學家相信埃歐的火山活動是由低溫的硫磺火山作用所造成。一九八六年地面望遠鏡觀測埃歐衛星,估計溫度約九百K,顯示矽酸岩火山作用應該時常發生,與現今的地球一樣。一九九六年及一九九七年伽利略號太空船偵測到溫度超過七百K的地點高達三十個。
JPL(Jet Propulsion Laboratory,噴氣推進實驗室)的 Torrence Johnson 博士說新的資料顯示埃歐衛星上的高溫火山爆發相當基本而且是常見的火山活動過程,目前埃歐火山活動或許與地球以及其他行星的古老火山過程有許多相似之處。由於早期的地質記錄相當缺乏,因此這項發現使科學家在今日得以研究此類的火山活動。
McEwen 博士認為高溫的矽酸岩火山作用的發現,提供瞭解埃歐內部地質物理過程重要的線索,當埃歐環繞木星時,受到強烈的週期性潮汐力的影響而加熱。有了這項新的資料,科學家也希望更瞭解埃歐的地殼成分。McEwen 指出埃歐激烈的火山活動是因在低密度的地殼中含有豐富的二氧化矽、鈉、鉀等等,但高溫的火山作用暗示地殼成分可能有更重的岩漿。
伽利略固態影像相機(Galileo's solid state imaging camera)在埃歐五圈公轉中,觀測到十一次食(埃歐進入木星影子中),因太陽光被擋住,因此相機可以更清楚的觀測到火山噴發;另外太空船上的近紅外線繪圖光譜儀環繞埃歐十一次中(大部份並不是在食的時候),也觀測埃歐上的熱源(hot spots)。相機提供較高的空間解析力以拍攝最熾熱的特徵,以及描繪顏色的變化,而且光譜儀可以觀測許多波段,而且對廣範圍的溫度靈敏度很高,因此這兩項儀器的結合提供對埃歐火山活動有力的研究。利用相機及光譜儀共發現了四十一個熱源。
若是伽利略號運行正常,科學家希望由一九九九年末的兩項近距離飛越計劃中,可以獲得有關埃歐更詳細的資料。伽利略號太空船已經繞行木星及四顆最大的衛星兩年半的時間,目前正好處於伽利略歐羅巴計劃(Galileo Europa Mission,由JPL 負責)的中途,此計劃包含八次飛越歐羅巴,卡力斯多(Callisto)四次以及飛越埃歐。
Ⅰa型超新星:當白矮星發生爆炸時,亮度突然增加,超過太陽亮度的一萬倍以上,此現象稱為Ⅰa 型超新星。