01 罕见的富尘双星系统
Gaia17bpp被伴星周围尘埃所掩食的艺术图。Credit: Anastasios Tzanidakis
在2023年1月10日的美国天文学会第241次会议上，来自美国华盛顿大学的天文学家介绍了他们的新发现：一个罕见的富尘双星系统。
研究团队对各种行为异常和古怪的恒星都充满了兴趣，并致力从盖亚天文卫星的巡天数据中展开挖掘。盖亚是欧洲航天局的空间天文台任务，于2013年12月发射升空，它的主要目标是对银河系中的10亿颗恒星进行观测和测量，并提供了银河系恒星数据的最大集合，是研究恒星强有力的数据库。通过分析来自盖亚卫星的数据，研究团队聚焦于一颗名为Gaia17bpp的恒星，因为这颗恒星在经历了长达数年的变暗后，在近两年半的时间里又变亮了。
盖亚对这颗恒星的观测只能追溯到2014年。为了得到Gaia17bpp在更久远时间内的亮度变化历史，研究团队首先结合了其他任务（例如Pan-STARRS、WISE/NEOWISE和Zwicky Transient Facility）的观测数据，分析发现这颗恒星的变暗开始于2012年，一直到2019年为止，持续变暗了约4.5个数量级，而它之后的变亮，则标志着七年暗弱状态的结束。研究人员进而利用哈佛大学存储的超过100年的天体摄影底片库，追踪了自二十世纪50年代以来Gaia17bpp的历史亮度变化情况，却没有发现它曾有过类似的变暗时期。也就是说，针对Gaia17bpp超过66年的观测历史中，除了2012-2019年的变暗外，这颗恒星在其他时间都保持了稳定的亮度。
分析表明，Gaia17bpp的变暗并不是由其内部变化引起的，而是它处于双星系统中，因为伴星的掩食造成了亮度变化。数据表明，该系统中两颗恒星相互绕转的轨道周期长达1000年，即伴星掩食事件千年才会发生一次。因此，这次捕捉到该系统恒星的亮度变化是非常难得的。此外，这个双星系统属于一种罕见的双星系统，因为其中的伴星并不寻常。根据光变数据，研究人员认为，Gaia17bpp的伴星不是一颗普通的白矮星，而是被膨胀的尘埃盘包围的富尘白矮星，尘埃盘的半径可能达到日地距离的大小。此次观测到的Gaia17bpp变暗，其实是因为其光线被伴星周围的尘埃遮挡住了。富尘双星系统目前被发现的数量非常有限，御夫座ε是另一个著名的案例。天文学家希望未来能发现更多的富尘双星系统，以进一步分析其形成和伴星尘埃盘来源之谜。
02 木星对流层：
神秘的温度变化模式
2016年，此项研究使用甚大望远镜拍摄的木星红外图像。蓝色代表寒冷和多云，橙色代表温暖且无云。Credit: ESO/L.N. Fletcher
经过40年的连续观测，最近，科学家们完成了有史以来最长的木星跟踪，以推动有关对流层温度的研究。研究首次揭示了木星在长时间内发生的变化，并发现了一些意想不到的结果，这些都加深了我们对太阳系行星气象的理解。相关研究成果发表于2022年12月19日的《自然·天文学》杂志。
木星的公转周期为12个地球年。所以，如果想要深入了解木星的气象变化，需要对其进行长期的观测，以获取足够多的数据。对流层是行星气象过程发生的地方。因此，该研究致力于长期观测对流层的特性（比如温度），以此来更多的了解行星气象活动。研究人员从1978年就开始了这个项目，在40年的时间内（大约相当于三个木星的轨道周期）定期进行数据的收集。观测数据来自先进的地面望远镜，包括甚大望远镜、昴星团望远镜以及美国航天局红外望远镜。该研究还使用了航天器的数据，包括1979年飞越木星的旅行者号探测器和2001年飞越木星的卡西尼号飞船。
我们知道地球存在明显的四季变化，主要是其23˚的转轴倾角所造成的。这里的转轴倾角，指的是行星自转轴相对于其轨道平面垂直方向的倾斜角度；而23˚的倾斜使地球上某个地区，在一年内不同时间接收到的太阳辐射量各不相同。相比之下木星的转轴倾角只有3˚左右，这意味着在木星漫长的一年中，到达木星表面某个地区的太阳辐射量几乎没有变化。因此，科学家之前没有预料到木星大气的温度会发生非常规律的周期性变化。
作为开创性方法，该项目通过分析从木星大气发出的红外辐射的图像，直接对大气温度进行了测量。分析表明木星某区域的温度会按照一定的周期上升和下降，这个周期显然与木星微弱的季节变化无关。在相隔数千千米的两个区域之间，研究人员还发现了二者温度变化存在的神秘联系：随着温度在北半球的特定纬度上升，南半球对应的相同纬度的温度就会下降，就像以赤道发生的完美镜像。这类似于我们在地球上看到的“遥联现象”，即在两个相距数千米、看似可能完全没有联系的区域之间，一个区域的大气活动与另一个的大气活动同时发生联动变化，这最著名的便是地球上的拉尼娜-厄尔尼诺周期。木星对流层的遥联现象可能与更高处的平流层有关。研究人员发现木星平流层的温度变化，似乎以一种与对流层温度变化相反的模式在上升和下降；这表明平流层的变化可能会给对流层的变化产生影响。
03 肉眼可见的新彗星
2022年12月31日利用位于美国新墨西哥洲梅希尔的150mm口径望远镜拍摄的C/2022 E3 (ZTF)。Credit: EliotHerman
在2023年开年，一颗名为C/2022 E3 (ZTF)的彗星吸引了天文学家以及天文爱好者的目光。据观测，彗星于2023年1月12日到达近日点，此时与太阳相距约16000万千米；之后逐渐接近地球，并于2月2日到达距离我们最近的位置，距离约为4200万千米。届时E3的视星等可能会到达5-6等，成为继2020年的NEOWISE彗星之后的第一颗肉眼可见彗星。
2023年1-2月是北半球观看这颗彗星的黄金时间。2022年12月初，E3还只是一个视星等9等的小斑点。随后在整个12月期间，这颗彗星开始逐渐明显：长时间曝光的照片显示出一条短而明显的淡蓝灰色的离子彗尾，并且彗头呈现出明显的扇形外观。到了12月底，彗尾开始变长、变亮并分裂成至少两股，而扇形头部也在变大。2023年1月初，E3发展出一条长长的离子彗尾和明亮、宽阔的尘埃彗尾，此时肉眼观测仍然有些困难，但是可以在双筒望远镜的帮助下被清晰地看到。1月中旬彗星穿越牧夫座的北部，在1月底到达小熊座的北极星附近。这期间，E3与预测一致，其亮度在不断增加。在2月初E3最接近地球时，它的视星等可以达到5-6等，仅用肉眼就能清晰看见。当然，这次肉眼观测的效果与当年NEOWISE彗星或海尔-波普彗星带来的震撼画面还是无法媲美，因为按照估计，E3的直径仅为1千米左右，比NEOWISE彗星（5千米）和海尔-波普彗星（60千米）要小得多。
E3是天文学家于2022年3月2日使用1.2米口径的望远镜发现的，望远镜位于美国南加州帕洛玛山，是Zwicky Transient Facility (ZTF)的一部分。ZTF的巡天项目每两个晚上就可以对整个北天球进行一次成像，科学目标包括寻找小行星和彗星。在过去三年中，天文学家利用ZTF已经发现了10颗彗星。初次发现E3时，这颗彗星非常暗弱，视星等只有17等，表现为一个类似恒星的天体，即一个暗弱的发光点。但是，E3相对恒星背景有非常明显的快速移动，这意味着它可能是小行星或彗星。通过对它位置的持续监测，天文学家计算出了一个初步的轨道，发现它围绕太阳的路径是非常扁的椭圆形，而并非比较接近圆形的椭圆形，这看起来更像是彗星的轨道。此外，彗发也是区分小行星和彗星的重要依据。小行星往往是岩石或金属的，在接近太阳时不会形成彗发；而彗星由冰和尘埃组成，在向太阳靠近时，彗核周围的物质会被加热蒸发，形成彗发。有三个研究团队对E3进行了成像，都确认了彗发的存在，进而确定了它是一颗彗星。
更多的后续研究表明，这颗彗星可能来自奥尔特云，在其生命的大部分时间里都处于距太阳2500倍日地距离的区域。E3是一颗长周期彗星，它上一次经过地球还是在旧石器时代晚期。而这次经过地球后，天文学家预测，可能需要在5万年后，E3才会再次造访内太阳系。
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