http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_MAIN_ID=13&f_SUB_ID=1219&f_ART_ID=316064【聯合報╱記者陳幸萱/台北報導】
中研院天文所助研究員王為豪,從小就迷天文,不只天文研究成果傑出,也是業餘的天文攝影家,曾在國內辦過天文攝影展。他認為天文和人類生活是密切相關的,環境變遷、未來的生存議題,都可從天文研究中獲得啟發。
台大物理系、中央天文所畢業,在夏威夷大學取得博士學位,王為豪2009年返台,進入中研院。他說,自己從小時候就天文很有興趣,不過當時不知道怎麼入門,就請媽媽幫忙買書來看。到了念台南一中時,加入了天文社,開始接觸天文攝影。
他說,自己最「瘋」天文攝影的時候,正在中央念天文所。每個月的初一,他幾乎都會跑上山去拍星星;阿里山、合歡山、塔塔加都是常造訪的地點。隨著星星的遷移,他可能從蹲著拍、趴著拍、變成躺著拍,常常一小時不能離開上廁所,整晚不睡。入伍前,他就在天文館舉辦一場自己的天文攝影個展。
王為豪表示,自己投入天文學研究、並有所成果,「熱情」也許是原因之一。念博班時,因為台灣也有次毫米陣列,因此選擇次毫米星系為主題,回台灣還可繼續研究。提到自己研究的心路歷程,他表示「研究過程中都會很掙扎,」但是「真的有點成果,就會很高興。」
他認為,不管是基礎實用、或單純滿足人類好奇新的角度,「天文學都滿有意思的。」對於有志投入天文研究的學生,他建議「要好好念物理,」因為天文學就是物理的延伸、應用。
http://mag.udn.com/mag/campus/storypage.jsp?f_MAIN_ID=13&f_SUB_ID=1219&f_ART_ID=316063展望春季系列》星系誕生 尋找宇宙第一道光
為了瞭解星系的過去與未來,得知宇宙如何演化;天文學家觀測星空,希望能透過分析影像與光譜,找到「最遙遠的星系」。
國家科學委員會主辦,台灣大學物理學系暨天文物理研究所承辦,聯合報、科學發展月刊、科學人雜誌、NEWS 98、Discovery頻道協辦的「2011展望春季系列演講」,上周五第6場由中央研究院天文及天文物理研究所助研究員王為豪主講「尋找宇宙的第一道光?─談星系的創生」。
觀測紅移 掌握宇宙年齡
「展望春季系列演講」吸引滿座聽眾。 記者周永受/攝影
演講一開始,王為豪先介紹宇宙的歷史。依據目前的觀測和研究結果,科學家認為一開始宇宙是一個無窮小的點,在「大爆炸」發生後,體積在短時間內膨脹、變得非常大。而宇宙膨脹最明顯的證據,是愈遠的星系,光譜向長波長(紅光)的方向移動愈多,也就是離我們遠去的速度愈快。
根據都卜勒效應,離我們遠去的物體不論發出光波、聲波,波長都會比靜止不動的物體長。在天文學中,將觀測到的光往長波長移動的現象,稱為「紅移」。
紅移等於0,代表現在的宇宙,年齡約137億年。紅移若是1,代表觀測到離我們較遠星體,而星體發出的光走到地球需要一段時間,這已經是年齡只有59億年的宇宙了。如果紅移達到1000,代表能觀測到的最遙遠宇宙年齡為44萬年,是現今宇宙年齡的0.003%。
因此紅移同時也標示出不同時期的宇宙。王為豪表示,觀察不同紅移的星系,看星系的亮度、密度是否隨著紅移增加,是否已出現漩渦狀構造,及恆星數量等等,可以藉此了解星系的演化,更了解宇宙的過去與未來。
黑暗時期 光線難以穿透
在大爆炸後,宇宙溫度、壓力與密度都非常高,充滿被輻射游離的氣體。但隨著宇宙膨脹,溫度也逐漸下降;等溫度達3000K時,輻射能量不再能游離氣體,電子、質子得以結合成氫原子。之後物質不再放出輻射,宇宙中只剩下不斷冷卻的背景輻射,天文學家把這段時間稱為「黑暗時期(dark age)」。
在黑暗時期中,宇宙裡的物質仍會受重力牽引,緩慢流向密度較高的地方,密度愈來愈高,最後會壓縮氣體、產生許多恆星,形成星系並開始發光。但在黑暗時期,宇宙中充滿會吸收紫外光的氫原子,即使天體形成了,光線也無法穿透宇宙,仍是一片黑暗。
當發光的天體數量愈來愈多,足夠的紫外線和X光就會將氫原子「再游離(reionizatio)」成氫離子,直到宇宙中所有氫原子都被游離,再也不會吸收輻射。此時黑暗時期結束,宇宙又有了光,可以看到各式天體。
王為豪說,目前的天文觀測已找到很多紅移介於0與7之間的天體,而黑暗時期的終結,推測位於紅移7附近,恰巧是現在觀測的極限。至於終結黑暗時期的第一代天體,則推測在紅移10至20間開始出現。
深入星空 還有長路要走
另一個尋找第一個發光天體的方式,是用可見光。王為豪解釋,星體間的氫原子含量會隨著紅移而變多,當紅移達到6以上,氫原子可以完全吸收星系放出的短波長輻射。因此遙遠的星系在長波長影像(譬如近紅外光)中可能很亮,但在短波長影像(例如可見光)裡會忽然消失。用這個方法,可以找出好幾組極遙遠星系的「候選人」。
但是因為距離遙遠,這些星系通常都很暗,非常難做光譜觀測,因此無法決定真正的紅移。王為豪表示,目前觀測的最前線,大約在紅移7至8之間,未來隨著更大的望遠鏡問世,還會再往前推。但距離人類找到宇宙中的第一個發光天體,仍然有一段路要走。
第6場「展望春季系列演講」,由中研院天文所助研究員王為豪主講。 記者周永受/攝影
「展望春季系列演講」吸引滿座聽眾。 記者周永受/攝影