臺灣天文消息:鹿林天文台發現新彗星及近地小行星

2007年7月18日鹿林一米望遠鏡(LOT)拍攝的鹿林彗星C/2007 N3 (LULIN)影像,圖中央排成一直線的4個小點顯示彗星在半小時中位置的移動,右上方短線為2001 QH88小行星的軌跡,其餘為背景恆星。(中央大學天文研究所陳婷婉 攝)

  中央大學天文研究所今天在臺北天文館召開記者會,發表其所屬的鹿林天文台捷報:發現了該台第一顆新彗星C/2007 N3(Lulin)與第一顆阿波羅型(Apollo)的近地小行星2007 NL1!

鹿林彗星!

  2007年7月11日晚上,鹿林巡天計畫(Lulin Sky Survey,LUSS)觀測員林啟生先生利用鹿林天文台41公分望遠鏡進行例行性的小行星巡天觀測,之後資料由大陸廣州中山大學葉泉志進行分析,結果在寶瓶座發現一顆軌道疑似彗星的新天體。之後於7月14日由美國天文學家James Young以桌山天文台(Table Mountain Observatory) 61公分望遠鏡觀測證實具有彗星特徵,一躍成為彗星,正式命名為「鹿林」,編號C/2007 N3(Lulin),成為台灣本土所發現及被命名的第一顆彗星,也是海峽兩岸合作發現的第一顆彗星,且為整個亞洲地區繼4年前日本發現C/2002 X5(Kudo-Fujikawa)彗星之後首度發現的新彗星。(點選此處,可看動畫

C/2007 N3與2007 NL1軌道圖  鹿林彗星目前位在木星與火星之間,距離地球約5.5AU(AU為日地平均距離,1AU約等於1億5千萬公里),在寶瓶座方向,亮度僅18等,必須用稍大型的望遠鏡才能拍攝到,一般業餘望遠鏡還無法進行觀測。但是根據目前粗估的軌道來看,鹿林彗星將在2009年1月通過近日點,2009年2月27最接近地球,與地球將只相距0.424AU,位在獅子座方向,屆時不僅整夜可見,而且亮度預計可達5∼6等左右,以雙筒望遠鏡便可觀察到,甚至在天氣晴朗、沒有光害的地方,用肉眼便可觀賞的程度。而自2008年8月下旬開始,這顆彗星的亮度便可進入11等以內,以業餘天文望遠鏡的能力就可進行拍攝。而2009年恰為「世界天文年」,全世界的人都會在這個紀念伽利略利用望遠鏡觀察星空、讓人類邁入現代天文觀測滿400週年的大日子中,在天上看到臺灣的驕傲!

彗星編號說明:C表示長週期(週期超過200年)或非週期彗星,2007是發現年份,N是指7月上半月(A=1月上半月, B=2月下半月, C=3月上半月…,字母I略過不用),3是指該半月發現的第3顆彗星,LULIN是彗星名。

近地小行星2007 NL1

圖片4:近地小行星2007 NL1位置變化非常迅速,每天以1.5度的速度運動  幾乎是在鹿林彗星發現的同時,在相距不到2度的鄰近位置,有另一顆小行星飛馳而過,經過鹿林巡天大海撈針般地搜尋,確認是一顆阿波羅型(Apollo)近地小行星(Near-Earth Asteroid, NEA),編號2007 NL1。這是台灣首次發現近地小行星,亦為海峽兩岸合作發現的第一顆。左圖中可見近地小行星2007 NL1(兩條白色直線中間的天體)位置變化非常迅速,每天以1.5度的速度運動。(點選此處,可看動畫

  葉泉志將LUSS觀測結果彙報給國際小行星中心(Minor Planet Center,MPC)後,MPC的軌道計算表明2007 NL1是一顆阿波羅型(Apollo)近地小行星(Near-Earth Asteroid, NEA)--它的軌道半長徑為1.24天文單位,離心率較小(e=0.25),到太陽的最近距離為1億4千萬公里,繞太陽一周只需1.4年。

  阿波羅型小行星是近地小行星中最重要的一種類型,它的軌道可能和地球相交,存在碰撞的危險。自1932年第一顆阿波羅型近地小行星(1862 Apollo)被發現以來,對這類小行星的尋找發現和研究,一直受到各國天文學家的高度重視,因為它有時會飛到水星、金星、地球和火星的附近,在將來的太陽系太空探測中,可能成為太空中繼站或探測目標

  不過,雖然上方的軌道圖看來2007 NL1的軌道與地球軌道相交,但其實因2007 NL1相對於地球軌道有一傾角,所以其實兩者不會相撞,根據目前資料預測,2007 NL1對地球並不構成直接威脅。

小行星編號說明:2007是發現年份,N是指7月上半月,L1是指發現的第36顆(A=1, B=2,...Z=25, 字母I略過不用, A1=26, B1=27, …L1=36, …Z1=50, A2=51…Z2=75, A3=76…Z3=100)。

國際競相投入彗星的研究

  彗星俗稱「掃把星」,幾千年來帶給人們恐懼、敬畏和迷信,標記為不祥的符號。牛頓還是大學生時,他尚未發明反射式望遠鏡,因為有段時間非常癡迷於彗星的搜尋,曾連續好幾個晚上不睡覺,肉眼追查彗星的蹤影,最後體力不支而生病。他認為彗星並非在大氣中運動,並且證明彗星和行星一樣是以橢圓形軌道運行。他的好友哈雷(Edmond Halley,1656-1742)蒐集了幾十次彗星出現的紀錄,發現其中有三次彗星的運行軌道幾乎如出一轍,1707年計算計算這個在1531、1607、1682年出現的彗星,是週期76年的同一顆彗星,將在1758年再度出現。這顆彗星果然在1758年的12月25日晚上出現了,此刻開始,所有關於彗星的研究開始步上科學之途。

  1986年,哈雷彗星再度造訪,共有五艘太空船飛去觀測彗星結構。日本「斥候號」、「彗星號」掠過彗星前緣,研究彗髮外緣的稀薄氫氣雲。蘇聯兩艘太空船VEGA1、VEGA2,接近彗核,發現其核心像是一個馬鈴薯似的不規則物體,僅十幾二十公里大小,表面極黑,核心噴射出一道明亮的噴流(jet stream)。歐洲太空總署的喬托號(Giotto)則直入核心,拍攝到噴流的影像,同時也發現彗核85%是由冰塊所組成,表面包裹一層深色灰塵;這些發現證實了美國天文學家惠普(Fred L. Whipple)在1950年提出的「髒雪球」(dirty snowball)理論,他認為彗星應該是一個固態的水分子結晶再加上太陽系裡的灰塵所組成的鬆散結構,就好像是一個摻了泥土的雪球。

為什麼對彗星有興趣?

  這顆髒雪球為何吸引天文學家的注意?中央大學副校長、國際知名天文學者葉永烜表示,彗星的科學研究起步兩百多年,陸續吸引各地科學家長期投入的原因有兩個,首先,彗星的形成與太陽系形成早期非常相似;太陽系形成後的四十多億年中,靠近太陽系中心區域的彗星,或與其他天體相撞,或受太陽輻射的蒸發,己消失殆盡,我們現在所見的彗星應來自太陽系的邊緣。探索彗星的結構、化學物質、大小分布、軌道分布的情況,就是在了解地球乃至太陽系的過去。

  彗星研究的另一個目的是要探索未來。彗星和小行星循自身軌道運行,科學家認為這些彗星有朝一日會撞上行星。例如在1994年7月,彗星「舒梅克-李維九號」(Shoemaker-Levy 9)被木星重力拉扯,破裂成21塊,後來撞上木星,相當於一兩公里大的彗星碎片,撞上一千四百倍地球大的木星,似乎是起不了什麼作用,但是科學家卻觀測到巨大的撞擊火球,景象驚人。

  參與多項國際天文計畫的葉永烜指出,過去許多科學家認為小彗核碰撞融合為一顆如古柏帶物體的星體,但經碰撞之後又碎裂成小彗核,成分已經有所變化。但是美國太空總署的「深度撞擊」(Deep Impact)任務,卻發現其目標彗核外型特殊,似乎並未經過融合的階段,因此可能仍帶有包含了太陽系初生時未被污染的原始物質的構造。研究這些彗星,極有助於了解太陽系的原始化學組成與狀態。中央大學積極投入的中美掩星觀測計畫就是詮釋彗星的起源,以協助了解太陽系形成及早期演化過程。葉永烜指導的博士生林忠義即對木星遭彗星撞擊事件,有深入研究成果;未來將參與歐洲太空總署預計2011年展開的挖掘彗核計畫。

  地球過去曾遭許多天體撞擊過,未來勢必也無法避免。因此,能夠越早發現這個對地球有威脅的天體∼彗星,越加了解彗星的結構與運作,就越能及早作出因應的對策。台灣天文學界參與的泛星(PAN STARR)計畫,其主要科學目標就在搜索對地球有碰撞威脅性的小行星和彗星。

國際大型巡天計畫環伺,發現機率極低,台灣以小搏大發現雙星

林巡天(LUSS)和幾個大型巡天計畫天空覆蓋能力比較圖(2007/06/01-2007/07/25),大型巡天計畫平均覆蓋能力為鹿林巡天的數十至數百倍  平均每100個發現小行星,才有1個近地小行星;而每發現1000個小行星,才有1個彗星,發現機率並不高。再加上近十年來在國際五大巡天計畫(LINEAR, NEAT, Catalina, LONEOS, SPACEWATCH)威力掃蕩下,剩下來能夠被發現的彗星及近地小行星…漏網之魚…不到3%。

  台灣的小行星發現肇始於中央大學。2002年11月25日,中央大學天文所研究生使用鹿林一米望遠鏡意外發現2002 WT18「鹿林一號小行星 (Lulin1)」,成為台灣發現第一顆小行星。三年後,發現第二顆小行星2005GW60,為紀念中中大90(NCU90)大創校九十週年,特名為「中大90(NCU90)」。

  中央大學副校長、天文所教授葉永烜表示,中央大學真正有計畫性觀測小行星,始於2006年3月開始啟動的「鹿林巡天計畫(LUSS)」。以每個月平均發現超過15顆小行星的速度,對於小型望遠鏡的觀測而言,可以說是成效卓著。鹿林巡天計畫這項自發性的研究成果,證明了中大發現小行星的實力,為國際合作奠定良好的基礎。葉永烜說,中大天文所也和美國夏威夷大學合作泛星計畫,目的就是在大量搜尋及發現在太空中運行的小行星或彗星。

  鹿林天文台的觀測工作都是應用小型望遠鏡和台灣觀測條件的優勢。因為小型望遠鏡的運作及時間分配,比兩米以上的大型望遠鏡更具彈性,而且台灣緯度接近赤道,經度上則與夏威夷相隔千里,因此可以一方面集中注意力在南方天空目標,一方面對於瞬間發生的天文現象,更是在全天24小時佔了5-6小時的便宜。

  鹿林巡天計畫在有限的經費及人力之下,能夠在浩瀚星海之中,同時找到彗星和近地小行星,靠的就是以小搏大的精神。鹿林天文台站長林宏欽說,鹿林巡天計畫與國外經費充裕的五大巡天計畫相比,只能算是「小蝦米對大鯨魚」,重要的是,「在這個世界的舞台上,台灣沒有缺席!」自2006年3月至2007年7月,將近一年半時間,鹿林巡天總計發現近400顆小行星、1 顆近地小行星及1顆彗星,可說是成果豐碩。根據國際天文總會小行星中心 (IAU: Minor Planet Center) 的統計資料,鹿林天文台已成為亞洲發現小行星最活躍的地方。

參考資料:中央大學天文所, 2007.07.27, KLC