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韋伯望遠鏡發布新圖 揭大棒螺旋星系迷人景象

【2022年08月29日訊】(記者李宛鴻編譯報導)美國宇航局(NASA)近日公布了韋伯太空望遠鏡拍攝的幾張棒形螺旋星系NGC 1365的圖像。NGC 1366也被稱為大棒狀螺旋星系,是一個雙棒螺旋星系。

7月中旬,NASA公布了詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡首次捕捉到的一系列宇宙圖像。8月初,NASA再度公開幾幅車輪星系的迷人圖像。而上週,又陸續發布了數張美麗的木星圖片,使全世界的人們大飽眼福。不過,對於那些期待每天都能看到來自韋伯望遠鏡,一系列令人屏息的新圖像的天文迷來說,等待過程卻是對耐心的十足考驗。

然而,有一個辦法可以看到韋伯望遠鏡所拍攝的最新圖像。米庫斯基太空望遠鏡檔案館(MAST, Mikulski Archive for Space Telescopes)開放原始圖像資料供大眾取得,然而處理這些圖像需要許多技術。在推特或Flickr上,有少數天文攝影師,能夠處理和發布韋伯太空望遠鏡最新拍到的令人驚豔的照片。

所以當我們在等待NASA發布更多官方圖像時,我們也可以直接從社交網站上看到一些照片。這些照片大多來自太空攝影師茱蒂.施密特。她從事長期運行的鄰近星系高角度分辨率物理學的調查,使用了多種不同的望遠鏡,來研究螺旋星系中的恆星和氣體。她近期公布了幾張透過韋伯望遠鏡觀察到的星系的有趣照片,並且也上傳了幾張相當寶貴的圖像。

一、「大棒旋星系」(Great Barred Spiral Galaxy)中的塵埃

大棒旋星系NGC 1356。(NASA, ESA, CSA, STSCI/JUDY SCHMIDT/PHANGS)

由於韋伯太空望遠鏡利用紅外線技術捕捉畫面,不受氣體和灰塵的阻礙,因此能拍攝到這張令人屏息的新照片。

圖片中的主角被稱為NGC 1356,是個充滿塵埃的雙棒狀螺旋星系,位於天爐座,距離地球約5,600萬光年。

「有趣的是,該星系中的塵埃棒,並不像它在可見光中那樣的顯眼。」施密特在Flickr上說。「星系中心是個體積不大的活躍星系核,而周圍的塵埃也相當引人注目。」

這張照片是透過中紅外線觀測儀所捕捉到的。它是一台結合相機和攝譜儀的儀器,可在電磁波譜的中紅外光域看到光。

二、特寫「大棒旋星系」中心

NGC 1365 星系中心。(NASA / ESA / CSA / JUDY SCHMIDT)

這張由施密特發布在推特上的NGC 1365特寫,清楚地呈現出其星核。這是通過韋伯太空望遠鏡近紅外相機所拍攝的,它的功能為感測來自宇宙中最早的恆星和星系所發出的光。

三、IC 5332螺旋星系

IC 5332螺旋星系。(NASA / ESA / CSA / JUDY SCHMIDT)

IC 5332位於玉夫座,是個距離地球約3千萬光年的螺旋星系。透過這張照片,我們可以看到韋伯望遠鏡中紅外線觀測儀如何拍攝出比哈勃太空望遠鏡更好的廣域天文攝影圖像。

四、NGC 7496棒旋星系

NGC 7496棒旋星系。(NASA / ESA / CSA / JUDY SCHMIDT)

另一張由中紅外線觀測儀捕捉到的棒旋星系為NGC 7496。畫面呈現出一個明亮的活躍星系核。該星系坐落於天鶴座,與地球的距離超過2,400萬光年。

五、IC 1623B星系

IC 1623B星系。(NASA / ESA / CSA / STScI)

透過處理來自韋伯望遠鏡近紅外相機的圖像數據,羅伯托.科洛姆巴里最終獲得了這張照片。畫面中看到的IC 1623B為鯨魚座中一個不規則的星系,與地球有250光年的距離,也是IC 1623兩個相互作用的星系之一。如同許多遙遠的星系,當通過紅外線觀察IC 1623時,IC 1623顯得非常明亮,這也證明了韋伯太空望遠鏡為天文學家帶來的福利。

詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡在最初的10年間,將研究太陽系、拍攝系外行星和宇宙形成初期的星系,以及探索宇宙起源的奧秘。◇

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健康與養生

紅外線療法改善炎症、慢性病 有驚人益處

在使用電力之前,人類在自然界中完全享受著自然界的光。我們最常使用的光的來源僅限於太陽、火或燭光,它們都發出自然的紅光和近紅外光。

這些自然光對人類身心健康具有提升作用。不幸的是,現代的室內生活方式可能導致人們長期缺乏自然光,並失去其產生的積極生物效應。缺乏陽光的照射,會導致維生素D3的慢性缺乏。隨著時間的推移,這會導致罹患慢性疾病的風險增加,包括自身免疫性疾病、癌症、心血管疾病、傳染病、精神分裂症和2型糖尿病等。

更糟糕的是,人們被灌輸了對太陽的紫外線A(UVA)輻射的恐懼。許多人用衣服和防晒霜過度遮蓋他們的皮膚,其中許多品牌的防曬霜最近被發現含有有害的致癌成分。雖然出現了更健康的防晒霜替代品,但重要的是,來自太陽的適當的紫外線B(UVB)輻射可為我們的身體提供產生維生素D3所需的物質。

健康的陽光照射應該是循序漸進的,特別對是皮膚白皙的人來說。我們需要一點一點地增加在陽光下的時間,以獲得具有保護性的自然光,降低對皮膚的灼傷。

並非所有的光都健康

太陽輻射出有益的紅光和近紅外光的波長。但辦公室和企業中使用的是人造熒光燈,發出的光不僅沒有這些基本頻率,還可能是有害的。一些緊湊型熒光屏燈光的色溫、閃爍率和光線質量會誘發有害的應激反應。

精神科專家維多利亞·鄧克利(Victoria Dunkley)博士在《今日心理學》雜誌上撰文警告說,「熒光屏的螢光發出的的高色(較冷或較藍)溫度會刺激從眼睛到大腦各個部分的非視覺通路,這些通路與生物節律、壓力荷爾蒙、情緒、喚醒水平和肌肉緊張有關。」

隨著室內人工照明時間的加長,這類光會對我們身體的自然節律產生深刻影響。不同質量和波長的光會刺激產生不同的生物反應。保持健康的晝夜節律,包括一天之內儘早接觸並在晚上盡量減少使用電子設備的藍光(例如瀏覽設備的屏幕)。簡而言之,我們需要與光建立更微妙和有意識的關係。

好消息是,人們可以通過購買設備或訪問當地的健康水療中心來補充對身體有益的光的照射。

幾十年來,我們已經知道,在高緯度地區與季節性精神疾病相關的抑鬱症患者,可以從補充紫外線B(UVB)的光療設備中受益。在2017年發表於《神經和精神疾病雜誌》上的一項研究發現,僅一小時的單次光照後,就能檢測到患者有了明顯而適度的改善。

現在我們常用的LED照明設備比以往任何時候都更容易獲得且更實惠。只需在購買前做好調查研究,以確保您獲得的是適合您特定需求的產品。

紅光和近紅外光的益處

在過去幾十年裡,70多個國家進行了數千項研究,證明了紅光和近紅外光相關療法的前景。大量研究表明,幾乎每個人都能以不同的方式從中受益。

根據2014年發表在《激光醫學和外科》雜誌上的一項研究表明,運動員從這些光線中受益,恢復狀況更佳;而名人則在治療他們的皮膚以減少老化的影響方面受益,比如皮膚細紋、皺紋、皮膚粗糙減少,以及皮內膠原蛋白密度有所增加。

紅光療法的名稱有一長串。常見的名稱包括「光療」和「低水平激光療法」,醫學文獻中最突出的名稱之一是 「光生物調節」,或稱PBM。近年來,這一研究領域受到科學界和醫學界的極大關注。

如果搜索「紅外光療法」的同行評審文獻,會出現10,000多個結果,就證明了這一點,紅光或近紅外光通常是一種非侵入性、無化學物質且明顯安全的治療方法,可用於治療多種疾病。

光療法的原理是什麼?發表在《美容外科雜誌》的一篇評論文獻,總結了此前對這一主題的研究,認為身體對紅光、近紅外光能的吸收過程被稱為「光生物調節」,可以增強線粒體的能量(ATP)的產生、細胞信號傳導、生長因子的合成,並減弱氧化應激。

線粒體是我們細胞的動力,ATP在線粒體中生成,是我們身體所需的能量來源,對我們的細胞和整體健康至關重要。研究發現細胞色素c氧化酶是線粒體中的一種酶,受到近紅外光的光子刺激後會觸發線粒體產生更多的ATP,然後觸發信號分子的釋放,使基因發揮作用,通過修復受損的線粒體和釋放抗氧化劑來「抵抗細胞退化」,從而保護細胞。這些抗氧化劑可以清除自由基,其分子可以與其它分子結合,並以破壞性的方式改變與衰老和癌症相關的分子。

威斯康星大學生物醫學科學教授賈尼斯·厄爾斯(Janis Eells)對表示,「它們(線粒體)不僅控制著細胞的生命,也控制著細胞的死亡。如果一個細胞生病或功能失調,線粒體會發出信號,告訴細胞以有組織的方式自我毀滅,這樣它就不會同時幹掉它的鄰居」。

調節自由基可以防止細胞內的氧化應激,而氧化應激會導致蛋白質和DNA的損害。像植物一樣,我們的細胞吸收光來創造所需的能量,以確保所有這些都在我們的身體中完成。

紅光和近紅外光可作為治療方法 改善炎症、慢性病

對許多人來說,光可以作為一種治療方法,這種建議可能令人難以置信,但把光當成藥物並不是什麼新鮮事。

1903年,尼爾斯·賴伯格·芬森(Niels Ryberg Finsen)被授予諾貝爾生理學醫學獎,原因是他用集中的光輻射治療疾病,特別是在治療狼瘡方面為醫療科學開闢了一條新的途徑;1910年,約翰·哈維·凱洛格(John Harvey Kellogg) 出版了一本名為《光療法》的書,重點介紹了白熾燈的治療作用。

一個多世紀過去了,光療法現在終於達到了高峰。美國食品和藥物管理局(FDA)已經批准了某些紅光治療設備,用於治療痤瘡、肌肉和關節疼痛、關節炎、血液循環受阻、脫髮,甚至全身疼痛等疾病。

一些研究和分析表明,紅光和近紅外光療法可以有效地治療一系列其它疾病,但尚未得到FDA的批准。比如,運動員甚至可以用紅光療法來提高成績,並使肌肉組織得到癒合和再生。

該療法如此有效,以至於引起了道德方面的擔憂。研究人員在《生物光子學雜誌》上發表的一篇文章中表示,對此「提出了國際監管機構是否應允許在體育比賽中使用光生物調節(PBM)的問題」。

許多研究探討了紅光療法在不同用途方面的潛力,如減少腹部脂肪、增加骨密度和增加睪丸激素。比較樂觀的研究領域包括探索紅光療法作為一種潛在的替代療法或輔助性的腦部疾病治療方法,如阿爾茨海默氏症和帕金森症以及不同類型的癌症。

美國數學科學研究所《AIMS生物物理學》(AIMS Biophysics)雜誌上發表的一篇文章指出,紅光療法之所以如此有效,部分原因在於它具有「局部和全身機制」的「明顯的抗炎作用」。這種整體炎症的減少「對於關節疾病、外傷、肺部疾病和大腦特別重要」。

文章引述研究表示,紅光療法可以使整個身體受益,因為該療法產生一種全身效應,因為傳遞到身體的光可以對遠處的組織和器官產生積極作用。考慮到2型糖尿病、阿爾茨海默氏症和心血管疾病等大多數慢性疾病都涉及全身炎症,這項研究非常有前景。

長壽是世界各地不斷增長的老年人關注的焦點。2021年《老化研究評論》雜誌的文章指出,「在為治療或預防與年齡有關的神經認知障礙而研究的非藥物干預措施中,光生物調節備受關注,因爲它對與老化有關的大腦功能發揮著有益的影響。」研究已經發現光生物調節具有神經保護和神經調節能力,對大腦的新陳代謝和血液動力很有好處,如改善線粒體和血管功能。光生物調節還可以改善老年人的電生理信號和認知功能,如注意力、學習、記憶和情緒等方面。

另有研究顯示,光生物調節在改善老年人群的視力方面也有療效。發表於《臨床激光醫學和外科雜誌》的一項研究報告表明,使用波長為780納米(nm)的近紅外光治療的一組患老年性黃斑變性的年長者,有95%的人視力得到了改善,多數人能夠看清視力表上比原來低兩行的內容,經過兩週的治療,效果持續了3~36個月,沒有觀察到任何不良反應。

如何利用紅光和近紅外光療法

對於不想使用紅光設備的人來說,出去晒晒太陽是一個很好選擇,但要確保不要照射過度,因為晒傷是皮膚癌的一個嚴重風險因素。對於那些想使用專業設備的人來說,重要的是要好好做功課,確保買到適合自己的設備。

紅光一般用於皮膚表層的治療,其治療範圍為620至700納米。近紅外光可穿透皮膚表層以下,治療範圍為700至1000納米。不同的設備會有不同的聚焦波長或用於搭配不同的治療需求。

發表在《神經科學前沿》上的一篇研究評論說,要自己做研究或聯繫專家,找到適合自己的波長和數量,因為使用的風險是自己承擔。但可以保證的是,迄今為止,沒有關於近紅外線治療後重大安全問題或副作用的報告。

市場上紅光治療設備魚龍混雜,對此專家給出了提示。《紅光治療終極指南》的作者阿里·惠滕(Ari Whitten)說,「你使用什麼樣的設備真的很重要,因為有很多垃圾設備(不合格品),其功率輸出只有我推薦設備的五十分之一。有些人因為不清楚這些設備的功率輸出是很重要的,很可能會在亞馬遜上買一些只有30美元的設備。」

本文原刊於英文《大紀元時報》,英文報導請見:The Surprising Science of Infrared Light Therapy

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責任編輯:李凡◇

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社會廣角

了不起的里程碑:韋伯望遠鏡睜開「黃金之眼」

【2022年01月11日訊】(記者笛睿編譯報導)美國宇航局(NASA)價值逾百億美元的新一代望遠鏡——詹姆斯‧韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)成功打開了其直徑6.5米的主鏡。

至此,韋伯望遠鏡升空後一系列難度最大的操作已經全部完成。NASA首席科學官托馬斯‧祖布臣(Thomas Zurbuchen)說:「我對此很感慨,這是多麼了不起的一個里程碑啊!我們看到太空中展開了一個漂亮的圖案。」

韋伯望遠鏡的主鏡由鈹製成的18個小鏡面拼湊而成。這是一種輕便、堅固又耐低溫的金屬。為了能夠很好地反射紅外線,鏡面外層鍍上很薄的黃金,因此整個鏡面看起來是金色,所以科學家把它稱為「黃金之眼」。每個小鏡面是六角形,雖然把它們叫做小鏡面,其實每個都有一張咖啡桌那麼大。

科學家想通過這個望遠鏡觀測來自宇宙誕生初期的光線,或者說看到距離我們上百億光年之外的宇宙區域,所以這個望遠鏡必須能探測到非常微弱的光線。這需要一個非常大的鏡面,並要把望遠鏡置於漆黑的、遠離地球、沒有干擾的太空環境下。

科學家選擇通過探測紅外線波段的光波來探索遙遠的深空。紅外線的波長比可見光紅光的波長更長一些。這個波段的光波有利於觀測物體散熱的情況,而且因為這個波段光波的波長較長,從遙遠宇宙抵達太陽系的路途中,被星際塵埃散射而偏轉的幾率較小。

然而,這要求望遠鏡鏡面的溫度非常低。所以,科學家給韋伯望遠鏡設計了一個有網球場那麼大的遮陽板,阻止陽光對鏡面溫度造成影響。由於沒有任何一個火箭可以有這麼大的整流罩(Fairing),能夠在發射階段罩住這麼大的遮陽板,所以科學家只好把遮陽板、鏡面都設計成事先是折疊的狀態,等望遠鏡上路後再逐步展開。當然遮陽板必須在展開鏡面之前配置完畢。

這樣的設計是人類航天史上的第一次嘗試。韋伯望遠鏡從開始設計到如今啓用一共花了二十年的時間,其中大部分時間都花在設計遮陽板和鏡面怎樣展開,不斷地測試,並保證它們在太空中能夠準確無誤地配置成功。

從聖誕節發射以來,韋伯望遠鏡需要準確地完成344個配置操作,任何一個關節卡住都會造成整個項目的失敗。這也就是為什麼很多航空專家都認為,韋伯望遠鏡升空後失敗的幾率很大。

幸運的是,韋伯望遠鏡目前為止每個高風險的操作都順利完成了。現在,遮陽板上朝向太陽的一面溫度高達55攝氏度,和撒哈拉沙漠白天的最高溫度差不多。而遮陽板的背面,溫度已經冷卻到零下199攝氏度。在這樣的溫度下,氮氣都會變成液態。而且,這個溫度還在繼續下降。

接下來,工作人員必須細心地調整每一面小鏡面的位置,讓所有的鏡面完美配合形成整體,才能像一面鏡子一樣工作,聚焦宇宙深處的星體、星系和神祕的外星世界。

韋伯望遠鏡現在距離地球已經有一百多萬公里,還要飛行兩週才能抵達距離地球160萬公里的既定軌道(L2拉格朗日點)。如果一切順利,今年夏季韋伯望遠鏡就能夠開始它的觀測工作。天文學家預計可以觀測到宇宙大爆炸誕生後不到1億年時期的數據。◇

責任編輯:孫芸#