宇宙也有麦田圈？重力如何害远方星系「面目歪曲」，宛如魔戒？磁星会吹热泡泡，钻研员用电脑画浮世绘？中央钻研院天文及天文物理钻研所介入中研院「开明博物馆」，钻研员们拿出压箱底的天文美照与钻研成绩，促进「星海巡奇」线上展览，滑鼠微微一点，即可穿梭千万光年的异环球，饱览令人脑洞大开的天文奇景！
宇宙也有麦田圈？！
地球上的麦田圈还悬而未决，想不到太地面也有！？上方漂亮奥秘的「宇宙麦田圈」，其实是行星系统降生之前的容貌──原行星盘。
两张美照皆是由阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）望远镜，解析原行星盘「金牛座 HL 」所得的粗疏结构。这是人类首度拍摄到这么年轻的原行星盘高解析度影像，可一窥行星构成的秘辛！
这张是拍摄延续光谱，获取金牛座 HL 原行星盘的尘埃散布，清楚出现环与间隙的结构。 ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) 这张照片是拍摄分子谱线，获取金牛座 HL 原行星盘的气体散布，雷同有环与间隙。 ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Yen et al.智利沙漠上的 ALMA 望远镜，运用了「天文干预技术」，一共有 66 座天线可以协同上班，且天线之间距离够远，才得以拍出原行星盘的粗疏结构。在此以前，前一代望远镜关于这些年轻的原行星盘，只能看见平滑的盘面，没有显著的坎坷，直到 ALMA 启用才有严重打破。
阿塔卡玛大型毫米波天线阵中的一些无线电望远镜，运用了「天文干预技术」。若要用繁多望远镜看清楚原行星盘，望远镜必定十分渺小，技术上很艰巨。因此天文学家先建造几个「比拟小」的望远镜，彼此相隔悠远，再将它们的观测资料一同剖析，效果同等一台渺小望远镜，这就是「天文干预技术」 。原行星环：行星构成现场
说了半天，「麦田圈」盘面的环与间隙终究是谁的杰作？「目前最抢手的解释，是间隙中有行星正在构成。」中研院天文所颜士韦助钻研员掌管金牛座 HL 的气体散布钻研，他解释：原行星盘上有很多气体和尘埃，部份的气体和尘埃会逐渐汇集成行星。这些行星一边长大、一边在盘子内绕着原恒星转，环节中行星的重力会把沿路的物品推开，构成一圈圈的间隙。
为什么重力会「推开」物体？由于盘上的物质启动克卜勒静止──内圈跑得快、外圈跑得慢。原行星会吸引比它内圈的物质，这些物质被拖慢速度，结果往更内圈跑；另一方面，原行星也会吸引外圈的物质，这些物质反而被拉极速度，往更外圈跑。原行星就这样「推开」周围物质，「清出」一条轨道，构成了显著的间隙。
一开局，天文学家先观测到尘埃散布的「麦田圈」影像，但假设气体散布是平滑没有间隙的，「环与间隙」或者只是来自尘埃性质差异。所幸，颜士韦团队之后确认金牛座 HL 的气体散布也有环与间隙，允许「行星构成」的假说。
他们还从缝隙的宽度与深度推算出：间隙中正在构成的行星大概是木星品质。钻研人员据此推测，行星构成的期间点比预期还要早，像木星这类的巨行星，或者在恒星还没齐全「降生」，就曾经赶进展地成形囉！
磁星热泡泡：太空版浮世绘
日本画家耐烦一笔一划勾画浮世绘，中研院天文所陈科荣助钻研员用电脑模拟的「磁星热泡泡」，是他首创的太空版浮世绘。
故事要从头说起！近年来，天文学家发现一种很不凡的超新星，可以比普通超新星亮 100 倍，称为「超亮超新星（superluminous supernova）」。切实天文学家不时苦思：为什么这些超新星会这么亮？
有些学者提出「磁星（magar）」切实来解释：超新星爆炸经常随同着中子星的构成，有的中子星转得十分快，转速高达每秒 1000 圈，由于其磁场强度高达地球的 1000 兆倍，称为「磁星」。
而磁星的磁力线就像是绑在星球外的绳子，在极速旋转下被搅动，会以辐射的方式把中子星的转动动能传递进来。依据目前模型，发射进来的辐射能量只需超越磁星转动动能的 5%，就能发生比普通超新星 100 倍亮度，构成超亮超新星。
陈科荣以超级电脑模拟磁星驱动超新星爆炸的环节，上图为将磁星一切为二的三维模型。 中研院天文所 陈科荣陈科荣从 2015 年就投入磁星驱动超新星的模拟钻研，展现其爆炸环节，立刻面临一个渺小的难题：在此之前的钻研都是一维度模型，也就是假定「磁星驱动超新星的流体散布」是球对称，一切方向的变动都一样。但实在环节当然没有这么便捷，磁星的辐射压力会突然把物质猛烈地往外推，构成流体力学的不稳固结构，就像是把墨水滴在水里，可见多变复杂的结构。但一维模型的结果就像铲雪，只能将少量物质挤在十分小的区域，无法判读个中细节。陈科荣比喻：
一维模型就是只要一个车道，车子都挤在同一个车道，不能超车；二、三维就像有两、三个车道，能力模拟实在流体不稳固现象。
陈科荣又举例，在葛饰北斋驰名的浮世绘《神奈川冲浪里》，海浪的尾端有许多破碎的复杂结构，实在的流体即是如此复杂，而这幅画还只是倾向二维结构。三维流体的紊流更复杂，只要达文西这样的天赋，可以将其活泼地描述进去。
从葛饰北斋浮世绘的海浪画面（上），以及达文西绘制的紊流细节（下），可看见实在流体的结构有多复杂。三维的紊流具有很多复杂、不平均的结构，磁星形成的热泡泡也是如此！所谓的「磁星热泡泡」，就是磁星这个弱小的能量起源「吹出」的泡泡，就像滚水冒泡泡普通。每层泡泡有很多纤细结构，一、二维的模拟皆无法出现和解释。但这些纤细的紊流结构无法漠视，它可是会影响磁星能量传输，进而影响超亮超新星的观测性质。陈科荣以超级电脑模拟出的磁星热泡泡，乃史上首度对磁星热泡泡做出三维的模拟，同时具有精细度和大尺度：全貌相当太阳系，细节小如台北市，堪称独步环球！
陈科荣以电脑模拟的磁星热泡泡，岂但可见大尺度范畴，也可见许多复杂的精细结构。 中研院天文所 陈科荣宇宙魔戒：爱因斯坦环
这枚宛如宇宙版魔戒的「爱因斯坦环」，其实是某颗渺小黑洞形成的！中研院天文所团队藉著剖析爱因斯坦环影像，进一步推算出这颗黑洞的品质。
SDP.81 爱因斯坦环。这是地球、40 亿光年外之 A 星系、120 亿光年外之 B 星系，三个天体同时在不时线上，由于位置刚好加上 A 星系的渺小重力所形成的奇景。 ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); B. Saxton NRAO/AUI/NSF松下聪树解释，重力可让光线笔挺，宇宙中假设有个大品质的物品（例如：黑洞）摆在光源前面，它的重力可以成为折射背景光的透镜，扭转咱们看到的影像，这个原理称为「重力透镜」，是爱因斯坦环的重要成因。
何谓重力透镜效应？由左到右区分是：地球（观测者）、大品质星体（如黑洞）、远方的星系。当三者在不时线上，远方星系的光经过大品质天体左近，光线会因弱小重力而笔挺（红色箭头），就像透镜笔挺了光线，地球上的观测者就会「看见」变形的星系影像。 NASA松下聪树以一个高脚酒杯和一张纸，奇妙解释这个奥秘的天文现象。他在白纸上画了一个红点，周围不规定的涂上蓝色。接着把酒杯放在图案上，假设酒杯中心正对着红点，那咱们透过酒杯底座（表演透镜），可以看到蓝色的环带两边，浮现出一个完整明晰的红圈。假设酒杯中心稍微偏离红点，则会看到两个或四点结构，散落在不对称的蓝色圆弧之中。读者无妨自己在家做试验！
可以在家依照操作步骤试试！ 摄／林洵安这次展出的 SDP.81 重力透镜系统之中，背景星系有很亮的中心，就像是试验中的红点；左近还有弥漫的物质，就像是周围的蓝 ... 块。松下聪树说，假设背景星系是个只要中心的点光源，只会看到四个红点。然而图中还可看到较强劲的弧状结构，代表还有其余弥漫的物质在周围。
SDP.81「爱因斯坦环」的 ALMA 影像，数个红点来自星系中心致密区域。 黄活生、苏游瑄、松下聪树（2015）用影像「秤出」黑洞有多重？
中研院天文所的团队应用爱因斯坦环的影像，完成计算出两边的透镜星系为一个黑洞，至少有 3 亿倍太阳品质。
松下聪树解释，假设透镜星系的品质够大，严重歪曲背景星系的星光，地球上的观测者只会在两侧看到增强的成像，看不见正中央背景星系的影像。这就好比，在酒杯的成像中只看到中心的弧状范畴，看不到原来中央的红点。而在 SDP.81 系统中确实如此，无法看到背景星系的原始影像，这示意黑洞够重，可借此推知黑洞品质的下限。
此外，爱因斯坦环还能推知背景星系的影像。背景星系悠远而昏暗，但经过透镜星系有加大的效果，运用电脑计算可恢复出极高解析度的影像。
天文学家从 ALMA 影像（中）重建出背景星系的样貌（右)，目击 120 亿光年外的异环球。透镜星系是椭圆星系，通常不会收回电波，所以在 ALMA 的波段可以不受透镜星系搅扰，清楚分辨来自背景星系的光。再加上 ALMA 有够好的解析度和灵便度，能力看清楚爱因斯坦环，并口头以上的计算。 ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)/Y. Tamura (The University of Tokyo)/Mark Swinbank (Durham University)除了以上精彩内容，本次展览还有「微旋臂 暗度陈仓？」展现吕浩宇钻研的大品质恒星团旋臂，「完美螺旋的分岔」则是金孝宣的飞马座 LL 双星系统中螺旋分岔，「尘埃间隙发现旋臂： 暗示行星正在构成」展现汤雅雯钻研的御夫座 AB 星美照，「汉堡，啤酒，双头枪」为李景辉所发现胚胎恒星在吸食「尘埃汉堡」的案发现场……更多让你脑洞大开天文美照，快进入「星海巡奇」线上展览一饱眼福吧！
