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全台掩星總動員 ────── 2004 年2 月21 日小行星掩星事件 陳文屏 （中央大學天文所、物理系）整理、撰稿 1858 年法國天文學家 A. Laurent 發現了編號 51 號名為「內魔煞」(Nemausa) 的小行星， 其直徑約只有 150 公里，原是不起眼的小天體。但在 2004 年 2 月 22 日星期天凌晨（國 際標準時2 月21 日），這顆太陽系中的成員掩過銀河系一顆恆星，雖然小行星與恆星相距 遙遠，彼此沒有關係，但因為同時通過我們視線，小行星暫時遮住了恆星，使星光如眨眼般 變暗又變亮，形成有趣的天文景象。 此掩星事件由日本天文學家佐藤勳博士 (Dr SATO Isao) 預測之後，由中央大學木下大輔博 士 (Dr Daisuke Kinoshita) 推動，原來主要目的在測試「中美掩星計畫」的觀測系統，但後 來決定聯絡其他天文台進行觀測。於是大夥在2 月21 日（週六）晚上開始動員，於周日清 晨正式聯合觀測。加入觀測的天文團隊由南到北包括墾丁天文台、成功大學、鹿林天文台、 中央大學、臺灣師範大學、臺北天文教育館，以及中央研究院。各團隊人員請參見文末。 掩星的原裡與日食相似。當陽光照耀月球，向著太陽的一面總是明亮，另一面則黑暗，而由 於光以直線行走，因此在月亮的背面形成圓柱陰影區。若地球恰巧行走到陰影區，便看不到 太陽，形成日食。同樣的道理，當小行星遮住來自遠方恆星的光線便發生掩星事件。由於小 行星繞日運動加上地球自轉，使得小行星的影子隨時間劃過地球表面（如圖一）。圖二為從 太空觀看此次掩星之示意圖，可看到陰影行進的軌跡從西而東，中心線通過臺灣中部，掩星 發生時間在國際標準時2 月21 日18 ：55 。由於內魔煞大小只有約 150 公里，南北方向的陰 影長度不足以涵蓋整個臺灣，造成北部與南部可能皆無法看到掩星現象，而只有位於中部的 鹿林天文台能觀測到。陰影沿東西向運動的時間，則決定了掩星時間的長短，這次事件最長 （沿直徑方向）不到 8 秒鐘。被掩過的恆星為 HIP 079407 (RA 16:12:20.4747, DEC -13:44:19.087 J2000) ，亮度約 8.8 等。小行星 (51) Nemausa 當時則約 11.9 等，所以當恆星 完全被遮掩住時，便只剩下小行星的亮度，也就是會有 3.2 等的亮度下降。 小行星與彗星等小型天體，由於本身沒有太多重力擠壓加熱等過程，因此它們有如活化石般 保留了太陽系形成至今的歷史，對於它們的研究有助於我們瞭解太陽系的演化與動力過程。 這些小型天體距離太陽遙遠，以致反光微弱，造成觀測困難。而影響反射光強弱的因素，除 了距離，還包括小行星大小（反射面積）以及表面反射率，故只從反光強弱並無法直接估計 小行星的大小。目前除了少數距離地球近的天體可以發射雷達進行測量以外，為了估計小行 星大小，通常結合可見光波段的反射光，以及小行星自行發熱的長波輻射資料。這些常需使 用昂貴、甚至放在太空的的微波或紅外儀器 。相比之下 ，觀測掩星雖受時間 、地點、天候的 限制，但卻廉價得多，技術上也容易執行。 圖一：小行星掩星示意圖。當小行星運行到我們與恆星之 間，星光被遮住，便發生掩星事件 。 圖二：51 Nemausa 掩過 HIP 079407 的預測陰影路線。圖中除了經緯 度以外，中央的橫實線代表陰影的中心線，可看出通過臺灣中部，上 、 下實線表示陰影範圍 ；虛線表示預測結果不同程度的標準誤差。 鹿林天文台一公尺望遠鏡觀測結果 圖三顯示鹿林天文台一公尺望遠鏡 (LOT) 觀測的結果。在影像部分，由左到右為時間順序， 可清楚看到內魔煞小行星由右到左（也就是大約由西向東）遮住 HIP 079407 ，此時只剩下 小行星的亮度，之後又恢復。LOT 當時配掛新近購置之 PI 1300B 相機，採用高靈敏度、大 尺寸 CCD 偵測器（2048X2048 像元），但為了快速取樣，觀測時選取局部讀出，以增快 取樣速度。 圖三：(a) 鹿林一公尺望遠鏡取得之掩星前後部分影像 ，可看到小行 星從右到左 ，遮掩住恆星後繼續運動。曝光時