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台大、清大天文家加入DESI計畫 探索宇宙「暗能量」

  • 時間:2023-06-14 11:18
  • 新聞引據:採訪
  • 撰稿編輯:江昭倫
台大、清大天文家加入DESI計畫 探索宇宙「暗能量」
台大藍鼎文教授(後左三)和清大Andrew Cooper教授(後左四)和他們的研究團隊成員的合影。背景為Mayall望遠鏡,DESI暗能量光譜儀的所在地。 (背景圖片來源Marilyn Sargent, UC Lawrence Berkeley National Laboratory)

過去30年來,天文學家發現宇宙不只正在膨脹,且膨脹速率越來越快!但目前還沒有任何科學家能解釋個現象,科學家稱這個宇宙謎團「暗能量」。

為了更深入了解「暗能量」,全球超過70多所研究機構的數百名科學家和工程師,聯合建造了一個名為DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument 暗能量光譜儀)的新型強大儀器,並將DESI安裝在座落於美國亞利桑那州的Mayall望遠鏡上。預計在2025年,DESI計畫將會觀測超過4000萬個天體,包含銀河系中的恆星、遙遠的星系、乃至宇宙早期誕生的超大質量黑洞,並繪製有史以來最大的宇宙三維圖,從中探究暗能量的本質。

美國時間6月13日,DESI計畫首次公開其所收集將近200萬個天體在計畫初期所取得的數據,供全世界天文學家自由探索。此次公開初期數據為DESI計畫的重要里程碑,向國際天文學界展示DESI卓越的觀測效能以及所取得數據的高品質。國立台灣大學天文物理研究所暨物理學系助理教授藍鼎文,以及國立清華大學天文研究所暨物理學系助理教授 Andrew Cooper兩位台灣玉山青年學者,各自帶領的研究團隊,在達成這個重要里程碑中,扮演著非常重要的角色,他們的研究成果近期已發表在國際《天文物理期刊》特刊中。

DESI利用超快速微型機器手臂和先進的光纖所結合而成的5000個“眼睛”,能同時透過大型望遠鏡觀測。每個DESI的”眼睛”可以觀測到一個由數千個顏色所組成的光譜。研究團隊能利用這個光譜訊息來精準測量每顆恆星或星系的距離、運動方式和組成成分。

藍鼎文教授統籌一個由數十位科學家所組成的團隊,負責檢驗DESI星系光譜數據品質是否達到標準。其結果顯示DESI觀測所取得的光譜有極佳的品質,且DESI開發的分析軟體準確率超過99%。藍鼎文教授說明:「我們對DESI進行了一系列嚴格的測試,而它以最高標準通過所有的測試。我們現在對DESI非常有信心,它已經準備好執行揭露暗能量奧秘的任務了!」

DESI不僅能探究暗能量,DESI計畫將使用其四分之一的時間,觀測超過700萬個銀河系中的遙遠恆星。透過這些觀測,DESI團隊將能了解銀河系是如何隨時間演化、並探尋神秘的暗物質 — 另一宇宙未解之謎。Andrew Cooper教授是DESI計畫中,負責此重要部分的30多位天文學家團隊的兩位領導者之一。他的論文總結這次公開數據中約50萬筆恆星光譜資料的新觀測結果。清大學生也是銀河系研究團隊的成員,並在此研究中有所貢獻。Andrew Cooper教授表示:「銀河系或許只是宇宙億萬個星系其中小小的一個,但他卻非常重要。因為他不單單是我們的家,也是我們最能細細研究的實驗室。」

目前台大和清大的研究團隊正如火如荼地分析DESI所取得的海量數據。藍鼎文教授透露,大數據需要全新的研究想法和技術,他們團隊正開發AI處理數據的新方法,與來自世界各地的專家合作,一同探索宇宙的奧秘。Andrew Cooper教授也強調,「我們相信數據中一定存在著一些無人預料的全新發現正在等著我們!」

對台灣的研究機構能參與DESI這種國際大型計畫感到高興,兩位教授都很開心,強調「當代天文研究重視團隊合作,這種開放性代表台灣有很多的機會,而台灣擁有許多專業優秀的人才。同時也感謝教育部、國科會以及兩所大學的支持,讓我們能提供這些機會給在台的學生和研究人員,並在培養下一代天文學家上盡一份心力。」


DESI計畫首次公開近200萬筆天體光譜數據,圖為使用這次公開數據中約70萬個天體所產生的宇宙3D圖。 (來源 David Kirkby / DESI collaboration)

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