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标 题[新闻][联合]院士专题-贺曾朴》电波天文学 从天体寻根
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2008/07/30【联合报╱本报记者李承宇】
中央研究院今年新科院士贺曾朴,1951出生,现职於中研院天文所筹备处
主任、史密松天文台资深天文物理学家,专长领域为电波天文学、干涉法
、光谱学、恒星与行星形成,重要学经历是美国麻省理工学院物理系学士
、博士、哈佛大学天文系副教授。
中央研究院今年新科院士贺曾朴主要专长的领域是电波天文学、光谱学,
以及恒星与行星的形成等。他有个鼎鼎大名的「师祖」:雷射的发明人、
诺贝尔物理奖得主Charles H. Townes。一般人或许会很纳闷,为什麽一
个天文学家的师祖是雷射发明人?雷射和天文学究竟有什麽关系?
一般而言,天文望远镜主要分为「光学望远镜」和「电波望远镜」,原理
都是在接收观测不同频率的电波。天文望远镜所接收的电磁波,波长由长
到短排列,包括:无线电、红外线、可见光、紫外线、X射线,以及γ射
线,但是用光学望远镜只能看到可见光、红外线、紫外线等频率。
贺曾朴解释,电波天文学观测的方式,主要是透过不同的频谱波长与温度
的关系,研究宇宙中能量的分布。例如太阳的表面温度约摄氏5500度,在
频谱上属於可见光的范围,所以可以用光学望远镜观察,其他非可见光频
率的天文现象,无法透过可见光望远镜来观测,电波望远镜就可发挥功效
。
因为各种天体都会发出电波,电波天文学理论上什麽都可以做,贺曾朴形
容「可以探索任何可以侦测到的,寻找以前所没有发现的地方」。由於雷
射与电波天文学都是在研究电波的频谱,所以贺曾朴的老师、雷射发明人
Townes的学生就把研究重心从实验室中移到了太空。
贺曾朴回忆,刚开始在美国波士顿做电波天文学研究的时候,由於当时的
电波望远镜很少,所以只能利用美国空军监看苏俄卫星的雷达,趁着军方
作业的空档,赶快利用雷达的大天线接收太空中的讯号来做研究。
由於经历过这种观测工具的限制,贺曾朴日後非常重视设备的发展。他对
观测设备的迅速发展感触也很深。「以前我们要花两个星期才能得到的资
料,现在的学生可能一秒钟就搞定了」,贺曾朴回想在当学生时的情形,
表示很多时候都要让电脑不眠不休跑一整个晚上,为了怕同学不小心把电
脑关了,研究心血白费,还到处拜托同学千万要注意。
探宇宙起源 台湾出力
他非常津津乐道的是20年前在美国史密松天文台担任研究员时,与许多天
文学家倡议推动建造的「次毫米波阵列望远镜」(Submillimeter Array
,SMA)。「次毫米波」是波长略小於毫米(millimeter)的电磁波,由
於地球本身大气中所含的水气和氧气的许多分子谱线落在这个波段,其辐
射与对外来辐射的吸收,让次毫米波段的观测受到很大的限制,所以这个
领域的研究发展得较晚。
SMA是由史密松天文台和中研院天文所共同建造,在2003年完成启用。由
於它属於阵列望远镜,由八个电波望远镜组成,其中两个是由台湾建造,
也是中研院天文所成立以来第一个大型的研究计画。
SMA位於夏威夷的毛纳基峰(Mauna Kea)上,贺曾朴说,次毫米波段的望
远镜无法在地面上进行观测,因为大气中的水气会干扰电波的接收,并产
生背景杂讯,所以一定要放在高山上或外太空中。毛纳基峰顶的大气稳定
乾燥,晴天频率高,因此是地球上进行天文观测的极佳场所。
次毫米波望远镜主要是观测温度比较低的宇宙;贺曾朴指出,宇宙中大部
分地方的温度很低,约只有绝对温度10度左右(绝对零度是摄氏-273度)
,而这个温度在频谱中的高峰刚好就落在次毫米波的范围,「所以SMA可
以看到宇宙中很多东西」。
SMA可以研究的范畴很广,包括太阳系内的行星,银河系中的各种天体,
乃至於黑洞、宇宙形成初始的原始星系等。
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