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2019中研院開放日:報名聽講座拿贈品,該知道的闖關攻略都在這裡

研之有物│中央研究院_96
・2019/10/10 ・7044字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

  • 採訪編輯|劉芝吟、美術編輯|林洵安

中研院 Open House

2019 / 10 / 26 (六),超過 300 場科學、人文活動任你挑!每年 10 月的中研院開放參觀日,是國內最盛大的科普盛會, 院內 31 個院所、研究中心,精心設計活潑精彩的展覽與講座,熱烈歡迎 5-95 歲的科青、文青、知青們,一起進攻中研知識大迷宮。

行前準備 1 :需要事先報名嗎?

院區參觀不用報名,當天可自由走訪開放的院所與展覽館。講座、導覽活動,則建議先查詢活動網站,確認是否需要預約報名。當日活動大致分成幾類:

1.事先報名:部分活動需上網預約報名,若人數額滿,也會顯示在官網上。

2.當天領取號碼牌:部分活動會分梯次,例如實驗室導覽、闖關遊戲,最好提前到場領取號碼牌。

3.現場開放:大部分的演講和活動,都是當天自由入場,不需事前報名。

行前準備 2 :活動好多!誰能幫忙排行程?

「九點有實驗室導覽,十點半要聽黑洞演講,一點還要玩闖關…..」別擔心!活動網站上可依個人需求篩選,再按時間排序列表。如果想整理當天行程,建議先註冊會員、通過驗證,登入後便能儲存感興趣的活動,列印成紙本,當天帶著「自由行」小筆記輕鬆遊。

資料來源│院區開放活動網站
● Step 1 :註冊會員後登入網站,到「活動資訊」中透過條件篩選活動。
資料來源│院區開放活動網站
● Step 2 :點進個別活動頁面,按下右方愛心符號。
資料來源│院區開放活動網站
● Step 3 :挑選完後,到「會員管理」-「行程收藏夾」,按時間或地點排序,可隨時登入查閱,或列印隨身攜帶。

行前準備 3 :聽說……有紀念品可以拿?

先到接待處(中研院正門行政大樓對面歷史文物陳列館前路口處皆有設置)索取活動導覽地圖,只要集滿 16 個戳章(需包含紅、藍、黃各 5 個,黑 1 個),就能領取限量紀念品「手繪玻璃杯」。

各色戳章哪兒找?數理科學組活動為紅色,生命科學組活動是藍色,人文社會科學組活動是黃色,黑色則為黑洞主題特展。

  • 兌換時間:14:00 起,贈完為止
  • 兌換地點:基因體研究中心旁
  • 兌換數量:每人限兌換 1 份,紀念品共 2500 份,贈完為止。

2019 黑洞主題展:跟著瘋狂天文學家,來場宇宙大冒險

拍到了,拍到了!還記得今年 4 月 10 日全球矚目的直播嗎?台北與五座城市同步全球直播,宣告世紀超級創舉:人類成功拍下了史上第一張黑洞照!

中研院天文及天文物理研究所,是這項跨國「事件視界望遠鏡計畫(Event Horizon Telescope, EHT)」重要成員,今年的院區開放特別推出「黑洞主題特展」,將帶你體驗精彩黑洞之旅,以及瘋狂科學家的腦內黑洞!

最受期待的「主題演講」,由廖俊智院長主持、賀曾樸院士與陳明堂研究員分享黑洞觀測歷程。兩場科普講座,研究員也將為大家科普黑洞理論二三事,包括幾何學如何為相對論助一臂之力;拿下 2017 諾貝爾獎的重力波,和黑洞觀測有什麼關係?

本次主題展特別與台北市立天文館合作,設置一系列互動裝置。前往導覽區,欣賞黑洞故事影片,搞懂「事件視界望遠鏡」。戴上 VR 眼鏡,你可以身歷其境黑洞的神祕魔幻。摘下道具,眼前還有黑洞動態浮空投影。意猶未竟?那不如到星際攝影棚,拍張外太空主題照帶回家!

【主題演講:前所未見-黑洞現形記】

中研院主導的「格陵蘭望遠鏡」,在 2018 年成功與另外兩組大型望遠鏡形成接近地球大小的大三角形,拍下人類第一張黑洞照。這一系列世界創舉的研究,如何構想、推進?賀曾樸院士、陳明堂研究員現身說法,帶領大家再次體驗黑洞現形記。

  • 時間:10:30-12:00
  • 地點:人文社會科學館 3 樓國際會議廳
  • 適合對象:12 歲以上

【科普講座:利用重力波探測宇宙黑洞】

  • 時間:14:30-15:20
  • 地點:人文社會科學館 3 樓第 1 會議室
  • 適合對象:高中以上

【科普講座:幾何學──重力研究的好幫手】

  • 時間:13:30-14:20
  • 地點:人文社會科學館 3 樓第 1 會議室
  • 適合對象:高中以上
參考文章│把望遠鏡搬到格陵蘭?!觀測黑洞的瘋狂天文學家

【互動體驗】

黑洞動態浮空投影、VR 體驗、黑洞拼拼樂、 ALMA 創意照相亭、星際攝影棚、 利用重力波偵測黑洞,一系列寓教於樂的互動裝置,讓你超時空穿越外太空,深度體驗黑洞的迷幻魔力。

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:人文社會科學館 2 樓
  • 適合對象:不限,無需報名(9:30、10:30、11:30、14:30、15:30 皆有黑洞故事導覽解說)
參考文章│在夏威夷山頂窺見古老的星系──王為豪專訪 、電腦裡的小宇宙,重現絢麗的恆星爆炸!專訪陳科榮
戴上 VR 眼鏡,神祕的黑洞世界盡現眼前。

科普演講精選:請問研究員……

「草藥能治病嗎?」「蟑螂為何打架?」「超級英雄給我們上了什麼政治思想課?」從外太空到內子宮,人文、生命、數理各領域知識大解謎!由各領域研究專家現身說法,以深入淺出的方式分享科普知識,只要帶著好奇的心、求知的腦袋、發亮的雙眼,保證場場讓你大開眼界,絕不空手而歸。

【超級英雄的奇幻政治思想世界】

歡迎來到漫威中研分部,重新認識超級英雄!講座將帶領大家進入奇幻宇宙世界,重新思考何謂正義?為了實踐正義,能允許超級英雄武力無上限嗎?拯救全宇宙,不得不犧牲少數人是對的嗎?三個場次、三個主題,一起面對超級英雄的選擇難題。

  • 時間:首場 11:10-11:40(後續場次為 14:10、15:10)
  • 地點:人文社會科學研究中心 1 樓第 1 會議室
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│ 中研院院區開放活動網站

【新生:博物館文物回到部落的兩個月】

台灣官方博物館第一次將原民文物,帶回部落「共作展示」。從博物館到象鼻部落,車程不過短短兩小時,但文物的返鄉之路卻足足走了二十年。「老人家」為何流浪到南港,又如何漫漫重返故鄉,聽聽策展的研究員動人分享。

  • 時間:11:30-12:30
  • 地點:民族學研究所新館 3 樓 2319 會議室
  • 適合對象:12 歲以上,請事先報名
參考文章│「故鄉啊,你還記得我們嗎?」中研院泰雅文物回原鄉
圖片來源│中研院民族所

【蟑螂為何打架】

蟑螂大戰開打!根據科學家研究,動物面對不同社會關係,例如求偶競爭、交配等,會產生相應的生理反應,但這一切的刺激來源是什麼?小強難道會「看」彼此不順眼,一言不合、大打出手?小強演化大戲,這裡上演。

  • 時間:10:00-11:00
  • 地點:細胞與個體生物學研究所 1 樓演講廳
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│iStock

【編輯基因世代全面啟動?】

2018 年,中國科學家宣稱,人類第一對基因編輯寶寶誕生!「想編就編」的基因改革時代來了嗎?基因編輯究竟在編什麼?它是拯救基因突變疾病的靈丹妙藥,還是將帶來難以預料的災禍?

  • 時間:10:00-10:30
  • 地點:基因體研究中心
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│iStock
參考文章│人體基因編輯是在編什麼?五分鐘搞懂基因神剪 CRISPR、隨心所欲編輯人體基因的時代來了?專訪凌嘉鴻

【生理時鐘可以為你做什麼?】

對抗 Monday Blue,得先調整生理時鐘,但生理時鐘藏在哪?它和大癌症有關係?除了大腦,身體各器官也有自己的生理時鐘?熬夜趕報告,怎樣才能降低對生理時鐘的干擾?生理時鐘大哉問,夜半追劇打 game 前,先來聽聽研究員怎麼說。

  • 時間:10:45-11:15
  • 地點:基因體研究中心 1 樓演講廳
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│iStock
圖說重製│張語辰
參考文章│熬夜加班、打 game 追劇再補眠就好?小心未來癌症來陪睡

【誕生於物理界的動畫電影「重甲機神 Baryon」】

動畫咖、物理咖,兩個心願一次滿足! 11 月即將上映的動畫《重甲機神 Baryon》,竟然是一部誕生於物理年會,由兩位物理學家擔綱編劇的科幻電影!講座特別邀請創作故事的兩位科學家,分享他們如何把硬梆梆的科學知識,化為螢幕上精彩的動畫故事。

  • 時間:13:00-14:30
  • 地點:物理研究所 1 樓演講廳
  • 適合對象:年齡不拘,限 250 人
圖片來源│ 院區開放活動網站

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【當數據科學遇上社會學—從複雜系統角度看動態社會網絡】

社會科學也能運用大數據?當然!不論是人文或科學研究,善用數據科學,都能為研究裝上超級引擎。那……一般人呢?講座將分析大學生如何選擇輔系、雙主修、轉系科系,還有臉書上的朋友怎麼一層層牽引而來。大數據還能怎麼廣泛運用?就讓講者告訴你。

  • 時間:10:00-11:30
  • 地點:人文社會科學館 802 會議室
  • 適合對象:12 歲以上
參考文章│從手機網路訊號資料,探勘人口動態奧妙
圖片來源│ iStock

導覽活動精選:處處有寶不思議

除了知識大補丸的精彩演講,院內各路研究團隊、博物館,也精心設計了豐富的展覽與互動體驗,把看似深不可測的 2D 知識,化為香甜好入口的 3D 活動。科學家實驗室都藏著哪些高科技儀器?人類學家上山下海挖什麼寶?別錯過各院所精彩活動、展覽,保證場場超值。

【螞蟻的微觀世界】

千軍萬「螞」在這裡!中研院有一座神祕的螞蟻房,裡頭養了數以萬計的螞蟻軍團,科學家為了誘捕蟻雄兵,還想出奇招,模擬大雨淹水。到底研究員要研究什麼?這麼多螞蟻,他們怎麼「好好照料」?小螞蟻大世界,歡迎瞧瞧去。

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:跨領域科技研究大樓
  • 適合對象:不限
參考文章│「我在中研院養螞蟻」王忠信與他的紅火蟻大軍
攝影│林洵安

【冷戰遺產:黑貓中隊高空偵照下的故事】

1949 年,在美國 CIA 協助下,空軍第 35 號中隊成立,又名「黑貓中隊」。28 位飛行員組成這支神祕的飛行部隊,展開無數祕密偵查任務。事故不被承認、無法及時救援,隨時可能無聲無息為國捐軀…..老兵不死,那些掠行高空的故事將重現你我眼前。

  • 時間:9:00-16:00(10:30、14:30 各有一場導覽活動)
  • 地點:人文社會科學研究中心 1 樓第 2 會議室
  • 適合對象:不限
圖片來源│院區開放活動網站

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【理財小幫手對話機器人】

沒朋友,以後可以和機器人聊天嗎?先來試試和理財小幫手對話吧。只要以運用文字或語音,就能輕鬆和機器人展開互動。「嗨,請問AI理專,我的投資風險屬性有多高咧?」「你建議我從哪一步開始呢?」

  • 時間:10:00-16:00
  • 地點:資訊科學研究所 1 樓大廳
  • 適合對象:不限

【音樂人工智慧的最新發展】

如果電腦是你的孩子,除了讓它幫忙「選花生」,你會希望它能深度學什麼?這裡有個好點子:音樂!音樂人工智慧是新發展的熱門議題,包含自動採譜、音樂生成、機器鑑賞,有了人工智慧小幫手,你會發現當音樂遇上科技,原來這麼有趣。

  • 時間:10:00-16:00
  • 地點:資訊科學研究所 1 樓大廳
  • 適合對象:不限
參考文章│天才莫札特的傳說很狂?現在只要一鍵就做得到!
攝影│張語辰

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【量子電子元件實驗室】

實驗室導覽,絕對是院區開放不能錯過的重頭戲,特別推薦給科學重度患者、想一睹實驗室真面目的學生,以及充滿好奇心的你。由研究團隊親自解說,帶大家輕鬆了解什麼是量子電子元件?實驗如何操作?除了量子電子元件實驗室,還有許多超強科學家在各家實驗室等你喔,快上活動官網查一查。

  • 時間:9:40、10:40、13:30、14:30 各有一場導覽
  • 地點:物理研究所
  • 適合對象:12 歲以上,每場次限 15 人,現場排隊
參考文章│量子電子元件 hen 夯,但如何掌握像情人心難測的量子位元?
攝影│張語辰

【當氣球遇到液態氮】

什麼是空氣的溫度?溫度和壓力的關係是什麼?液態氮又是什麼?當氣球遇上液態氮,會…..砰嗎?動手體驗,不知不覺你就能 get 到「氣體動力論」!

  • 時間:10:00-16:00(12:00-13:00 休息)
  • 地點:人文社會科學館 4 樓交誼廳
  • 適合對象:12 歲以上
圖片來源│院區開放活動網站

親子推薦:解救爸媽!滿足小孩的 100 個為什麼

「家裡有小朋友,可以參加院區開放嗎?」當然!開放活動日有許多輕鬆有趣的互動,推薦給親子組參加,孩子輕鬆學科普,爸媽快樂遛小孩。可挑選年齡不限或適合國小、國中的活動,全家一起到院區郊遊,體驗科普好好玩。

【利益衝突闖關遊戲】

  • 時間:10:00-11:00、14:00-15:00
  • 地點:蔡元培紀念館 1 樓大廳
  • 適合對象:不限,無需報名

【科學摺紙:摺出自我組裝的 24 面體蛋白球】

  • 時間:14:00-15:00、15:00-16:00
  • 地點:生物化學研究所 1 樓 102 室
  • 適合對象:6 歲以上,無需報名,活動完成將贈送限量版紀念鉛筆
圖片來源│iStock

【漢代畫象石拓印】

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:歷史文物陳列館 2 樓遊戲區
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│院區開放活動網站

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【地底時光隧道─考古發掘體驗】

  • 時間:13:00-13:40、14:00-14:40、15:00-15:40
  • 地點:臺灣考古館中庭
  • 適合對象:12 歲以上,國小學童建議家長陪同。8:30 開始發放入場券,每人限領 1 場次,每場次限領 1 張
圖片來源│院區開放活動網站

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【天文遊戲教室】

  • 時間:9:00-15:00
  • 地點:人文社會科學館 4 樓北側走廊
  • 適合對象:6 歲以上
圖片來源│院區開放活動網站

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【生態導覽展示與闖關遊戲】

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:生態池
  • 適合對象:不限,無需報名,闖關遊戲設置 7 道關卡,通關者致贈精美小禮物。
圖片來源│生態志工隊

中研院怎麼去?

  • 地址:臺北市南港區研究院路二段 128 號
  • 交通:中研院周邊停車不易,建議多多使用大眾運輸工具。可先搭乘捷運板南線到「南港站」或「南港展覽館站」,再轉乘公車至「中研新村」或「中研院」站下車即抵達。
  • 公車:
  1. 「南港站」 2 號出口,步行至右手邊的站牌,搭乘 212、270、藍 25 公車。
  2. 「南港展覽館站」 5 號出口,步行至馬路對面左手邊的站牌,搭乘任一班公車。

各展館怎麼找?

想快狠準找到目標位置,可在活動官網「活動資訊」中點選「導覽地圖下載」,以及「互動地圖」,幫你迅速搜尋目的地。

中研院宛如超大型迷宮,最好提早抵達,才不會在院區內暈頭轉向眼茫茫,錯過講座活動時間。另外,分享一個小撇步:中研院有三個大門,分別對應生科大道、數理大道、人文大道,同一領域的展館通常坐落在該大道上。掌握這個原則,就能縮短大海撈針的搜尋時間。

中研院有三個大門,分別對應生命大道、數理大道、人文大道。顧名思義,該領域的展館通常坐落於該大道。
圖片來源│院區開放活動網站

中研院怎麼吃?

院區開放日,除了中研院周邊的家常餐飲店、大門處有兩家便利超商,當天院內還有以下餐飲選擇:

1. 行動餐車:

統計所前空地

歷史文物陳列館旁

生態時代館廣場前

物理所大門前

基因體研究中心大門前

2. 便當攤位:

行政大樓前草坪

綜合體育館前

3. 院內餐廳:

蔡元培館 Trine & Zen Café

一兆堂餐廳

學術活動中心 1 樓 「微風美饌」(美食街)

除了以上選項,也推薦大家自備午餐,當天帶著愛心美食來野餐,不必排隊就能吃飽喝足,充電再戰。

「互動地圖」中選取餐飲資訊,便能看見有刀叉標示的地點。
圖片來源│院區開放活動網站

一年一次的活動,歡迎你一起來和我們感受知識研究的暢快驚奇。聽聽講座、動手實作,感受科學家的執著熱情,交流人文社會學者的深刻關懷。

相信這一天,你會發現:中研院,原來這麼豐富有趣!

延伸閱讀

  • 2019 院區開放網站
  • 研之有物 Facebook 專頁
  • 中央研究院 Facebook 專頁

本文轉載自中央研究院研之有物,原文為【2019 攻略】一年只有一次!中研院開放參觀這樣玩,泛科學為宣傳推廣執行單位

文章難易度
研之有物│中央研究院_96
253 篇文章 ・ 2219 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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發現最靠近地球的黑洞:Gaia BH1
全國大學天文社聯盟
・2022/11/30 ・2897字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 文/林彥興|清大天文所碩士生、EASY 天文地科團隊主編、全國大學天文社聯盟監事

本月初 [1],「最靠近地球的黑洞」這個紀錄被刷新了!以天文學家 Kareem El-Badry 為首的團隊,利用蓋亞(Gaia)衛星極度精準的天體位置資料,加上多座望遠鏡聯合進行的徑向速度量測,成功確認了約 1550 光年外位於蛇夫座的一顆恆星,正與黑洞互相繞行,打破離地球最近的黑洞紀錄。

狩獵隱身巨獸的方法

人類搜尋黑洞已經有數十年的歷史。對於正在「進食」,也就是正在吸積物質的黑洞,由於其周遭的吸積盤和噴流等結構會在無線電、X 射線等多個波段發出強烈的電磁輻射,因此相對容易看到;但沒有在進食的黑洞,就要難找許多。

畢竟黑洞之所以被叫做黑洞,就是因為它本身幾乎不會發光。想要尋找這些「沉默」黑洞的方法,通常只能靠著黑洞的重力對其週遭的影響,間接推測黑洞的存在。

其中最常見的方法,就是尋找「繞著看不見的物體旋轉的恆星」。一般來說,恆星在天空中移動的軌跡應只受恆星的視差和自行影響,但如果恆星在與另一個大質量的天體互相繞行,比如我們的目標:沉默的黑洞,那恆星的軌跡就會受到黑洞影響。

因此觀測恆星的移動軌跡,是尋找沉默黑洞的重要方法之一。這個方法最著名的例子,就是 2020 年諾貝爾物理獎得主 Reinhard Genzel 與 Andrea Ghez 藉由長時間觀測銀河系中心的恆星運動(位置與徑向速度),從而確認了銀河系中心超大質量黑洞的存在。

UCLA 的銀河中心觀測團隊即是以觀測恆星的運動確認銀河系中央超大質量黑洞的存在。圖/UCLA Galactic Center Group – W.M. Keck Observatory Laser Team

但由於方法間接,用這類方式尋找黑洞時往往很難確定那個「看不見的物體」到底是不是黑洞。舉例來說,2020 年歐南天文台的天文學家宣布發現 HR 6819 是一個包含黑洞的三星系統,卻在更多更仔細的研究後遭到推翻。因此從恆星的運動來尋找「黑洞候選者」相對不難,但是想要消滅所有其他的可能性,「確定」黑洞的存在,就不是一件容易的事。

多方聯合|鎖定真身

那麼,這次的新研究是怎麼「確定」黑洞的存在的呢?

第一步,天文學家們先把目標鎖定在「形跡詭異」的恆星。因為當一顆恆星與黑洞互相繞行時,恆星在天上的運行軌跡會因為黑洞的引力而有週期性的擺盪。所以,如果我們看到有個恆星的軌跡歪歪扭扭,這顆恆星很可能就是受到黑洞重力影響的候選者。

而目前,蓋亞衛星(Gaia)提供的天體位置資料是當之無愧的首選。蓋亞是歐洲太空總署(ESA)於 2013 年發射的太空望遠鏡,與著名的韋伯太空望遠鏡一樣運行在日地第二拉格朗日點。

但與十項全能的韋伯不同,蓋亞是「天體測量學 Astrometry」的專家,專門以微角秒等級的超高精確度測量天體的位置。每隔幾年,蓋亞團隊就會整理並公布他們的觀測結果,稱為資料發布(Data Release)。目前最新的「第三次資料發布 DR3」之中,就包含了超過 18 億顆天體的海量資料。

歐洲太空總署(ESA)的蓋亞衛星(Gaia)是當前測量天體位置和距離無庸置疑的首選。圖/ESA/ATG medialab; background: ESO/S. Brunier

經過篩選,團隊發現一顆名為 Gaia DR3 4373465352415301632 的恆星看起來格外可疑。這是一顆視星等 13.77(大概比肉眼可見極限暗 1300 倍,但以天文學的角度來說算是相當亮)、與太陽十分相似的恆星,距離地球約 1550 光年。

畫面中央的明亮恆星即是這次的主角 Gaia BH1。圖/Panstarrs

找到可能的候選者後,團隊一方面翻閱過去觀測這顆恆星的歷史資料,另一方面也申請多座望遠鏡,進行了四個月的光譜觀測。同時使用從蓋亞衛星的位置(赤經、赤緯、視差)以及從光譜獲得的徑向速度資訊,團隊可以精確地計算出這顆恆星應當是正在繞行一個 9.6 倍太陽質量的天體運轉。

這麼大的質量,卻幾乎不發出任何光,黑洞幾乎是唯一可能的解釋。

但以現有的觀測資料,天文學家仍不能確定它到底是一顆黑洞,還是有兩顆黑洞以相當近地軌道互相繞行,然後恆星再以較大的軌道繞著兩顆黑洞運轉。但無論是一顆或兩顆,Gaia BH1 都刷新了離地球最近黑洞的紀錄,距離僅有 1550 光年,比上一個紀錄保持人(LMXB A0620-00)要近了三倍。從銀河系的尺度來看,這幾乎可說是就在自家後院。

結合蓋亞與其他多座望遠鏡的光譜觀測,天文學家可以計算出 Gaia BH1 在天空中的移動軌跡(左圖黑線)與其軌道形狀(右圖)。注意除了恆星與黑洞互繞所造成的移動外,恆星在天上的位置也受視差和自行影響,兩者在左圖中以藍色虛線表示。圖/El-Badry et al. 2022.
天文學家計算出的 Gaia BH1 徑向速度(RV)變化(黑線)與觀測結果(各顏色的點)。圖/El-Badry et al. 2022.

更多黑洞就在前方

最後讓我們來聊聊,找到「離地球最近的黑洞」有什麼意義呢?

「離地球最近的黑洞」這個紀錄本身是沒有太多意義的。雖然說從銀河系的尺度來說,1550 光年幾乎可說是自家後院,但是這顆黑洞並不會對太陽系、地球或是大家的日常生活產生任何影響。既然如此,為什麼天文學家還會努力尋找這些黑洞呢?

其中一大原因,是因為尋找這些與恆星互相繞行的黑洞,可以幫助天文學家了解恆星演化的過程。在銀河系漫長的演化歷史中,曾有數不清的恆星誕生又死亡。我們看不到這些已經死亡的恆星,但可以藉由這次研究的方法,去尋找這些大質量恆星死亡後留下的黑洞 [2],從而推測雙星過去是如何演化,留下的遺骸才會是如今看到的樣子。

除了 Gaia BH1,天文學家也在持續研究 Gaia DR3 之中其他「形跡可疑」的恆星/黑洞雙星候選系統。而隨著蓋亞衛星的持續觀測,更多這類黑洞候選者將會越來越多。研究這些系統,將幫助天文學家進一步了解雙星系統演化的奧秘。

註解

[1] 嚴格來說,論文九月中就已經出現在 arXiv 上了。

[2] 嚴格來說,恆星質量黑洞(stellar mass black hole)是大質量恆星的遺骸。超大質量黑洞(supermassive black hole)就不一定了。

延伸閱讀

  1. El-Badry, K., Rix, H. W., Quataert, E., Howard, A. W., Isaacson, H., Fuller, J., … & Wojno, J. (2022). A Sun-like star orbiting a black hole. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society518(1), 1057-1085.
  2. [2209.06833] A Sun-like star orbiting a black hole
  3. Astronomers Discover Closest Black Hole to Earth | Center for Astrophysics
  4. The Dormant Stellar-Mass Black Hole that Actually Is | astrobites
  5. Astronomers find a sun-like star orbiting a nearby black hole
  6. 狩獵隱身巨獸:天文學家發現沉默的恆星質量黑洞? – PanSci 泛科學
  7. 「最靠近地球的黑洞」其實不是黑洞
  8. 人們抬頭所遙望的星空是恆定不變嗎? – 科學月刊Science Monthly

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培育屏東數位能量——屏東縣政府跨域數位爭霸戰頒獎典禮暨成果展
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/24 ・650字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「屏東縣跨域數位爭霸戰實戰競賽」頒獎典禮暨成果展於11月19號完美落幕。為培育屏東青年數位能力,屏東縣政府特別推動「跨域數位人才培育計畫」,主題包含「AVR 應用」、「數位光影技術」、「智慧物聯」、「自媒體影音串流」及「數位媒體應用」五大類,以透過學習數位工具提升履歷競爭力。更延伸計畫辦理「屏東縣跨域數位爭霸戰實戰競賽」,參賽隊伍都是在屏東就學或就業之青年報名,提供競賽總獎金30萬元,鼓勵與培育屏東的數位人才發揮創意,將屏東的故事透過數位方式展現出來。

本次參賽作品精采多元,展現屏東青年設計的創意及數位能量。包括影片拍攝屏東美食美景的「屏安米樂」及「做伙憩屏東」,利用線上展覽介紹屏東單車路線的「屏東單車旅遊趣」,以及獲得潛力獎的團隊「Animation Pingtung」、「斯卡羅」及「禁忌之戀」,第三名則是由透過線上迷宮遊戲的模式融入屏東各個區域的特產、美食的「屏藏物語」,第二名則是製作了年底即將啟動的屏東數位青創中心外牆,運用非常吸睛的光雕影像結合屏東元素的「光點屏東∞斑雕共構」,第一名殊榮則由屏東科技大學餐旅管理系的「鐵橋記」獲得,同學們運用實境解謎搭配Line機器人,透過遊戲方式介紹高屏溪的歷史。

每個團隊皆發揮獨特創造力,在課程中從0到1扎根數位技能、從無到有創造屬於自己的成果,屏東青年人才有目共睹,展現屏東縣政府陪伴青年,提供良好的創業環境與資源,有望未來提升屏東競爭力!

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跨越五十年的醣化學之旅——翁啟惠院長專訪
研之有物│中央研究院_96
・2022/11/19 ・7078字 ・閱讀時間約 14 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

台灣知名科學家:翁啟惠院長

如果問民眾「臺灣有哪些知名的科學家?」翁啟惠肯定是經常出現的答案。翁啟惠是國際知名醣化學家,曾擔任兩屆中央研究院院長,任期內積極將基礎科學與生醫產業串連起來。另一方面,翁啟惠也是投身研究 50 年的資深學者與好老師,共培養超過 500 位優秀弟子;他同時也是中研院、美國國家科學院的院士,更獲得沃爾夫化學獎、威爾許化學獎、四面體化學獎等榮譽。中研院「研之有物」專訪院內基因體研究中心合聘特聘研究員翁啟惠院士,向讀者介紹他一路走來的心路歷程。

圖│研之有物(資料來源|翁啟惠)

從臺大、中研院到 MIT的化學之旅

翁啟惠學術能量依舊飽滿,他是斯克里普斯研究院(Scripps Research)與中研院合聘的研究人員,兩邊各自都有實驗室和學生,受訪當天他本人在美國加州,透過視訊與「研之有物」團隊連線。

至今已 74 歲的醣化學大師翁啟惠,他是嘉義出生的子弟,初中考上臺南一中,高中三年級本已保送清華大學化學系,不過因為想挑戰臺大醫學系而赴考,可惜生物不好,加上自己喜歡化學,便進了第二志願臺大農業化學系。大學畢業,退伍後他隨即投身於科學研究,算算日子,已經是漫長的 50 年時光。

翁啟惠原本就喜歡研究,他退伍後跟著恩師臺大化學系王光燦教授擔任助教一年後,再跟王教授來到中研院擔任助理,當時(1972 年)正值中研院生物化學研究所草創時期。後來翁啟惠升任「助理研究員」(類似大學的講師,目前已無此職位),前後服務長達 8 年,期間於 1977 年在職獲得碩士學位,碩論主要為臺灣蛇毒蛋白的合成,是翁啟惠多年來的研究成果。

王光燦(左)帶領翁啟惠(右)進入化學的研究殿堂,圖為 1999 年王光燦的退休餐會上,翁啟惠贈與恩師紀念品。
圖│翁啟惠

儘管翁啟惠出國前已發表超過 30 篇論文,小有所成,他依然希望更上層樓,因此 1979 年前往美國的麻省理工學院深造,接受恩師化學系教授喬治·懷特賽茲(George M. Whitesides)的指導。翁啟惠回憶,自己後來教育學生的理念與作法,多源自懷特賽茲的啟發。具備相當基礎之下,翁啟惠花費 3 年取得有機化學博士學位,又經歷 1 年哈佛大學的博士後研究,1983 年他就成為德州農工大學(Texas A&M University)的助理教授。

冷門且困難的「醣化學」

翁啟惠擅長的領域是「酵素化學」與「醣化學」,醣化學是什麼呢?翁啟惠解釋,維繫生命的蛋白質、核酸、脂質、醣類這些物質,以醣類最為複雜。除了材料化學的應用之外,翁啟惠選擇探索醣分子在生物醫學方面的應用。

醣類的結構變化多端,而且不容易人工合成。而翁啟惠的過人之處,正是出色的醣類合成能力!後來讓他奠定宗師地位的一鍋式酵素合成法程式化一鍋合成法醣晶片,到最近的廣效去醣化疫苗等研究主題,都歸功於他堅強的化學合成基礎。

我們已經知道翁啟惠是醣化學的先驅,不過其實到博士畢業前,他大部分仍著重於蛋白質的合成,直到獨當一面後,才正式投身醣類。因為在當時的學界,核酸、蛋白質才是顯學,醣化學是非常冷門的領域,即便今日也不算太熱門,更是難以想像應用於研究疾病。

因此,翁啟惠早期在美國當助理教授時,曾經無法申請到研究經費,甚至有計畫評審認為他誤入歧途,所幸他的前瞻理念於 1986 年受到美國總統年青化學家獎(Presidential Young Investigator in Chemistry)的賞識,支持他站穩腳步,1987 年升任教授,才有後來的持續突破。

使用「酵素」來合成醣類

過去醣類研究不但冷門,而且難以合成,翁啟惠為什麼有勇氣選擇如此困難的題材?他的信心來自「酵素」 ,也就是生物用來催化反應的特殊蛋白質。傳統化學手段難以合成的複雜產物,有機會利用酵素來克服。

翁啟惠提到,1970 年代分子生物學興起,新問世的基因改造潛力無窮,人造胰島素開啟生技產業的濫觴;但是 1980 年代時,化學家多半仍很少接觸基因重組技術。他算是首波使用基因重組酵素,實現醣分子的化學合成。

翁啟惠強調,很多新聞報導說他是生物醫學或生物科技專家,但其實他本質上一直是化學家,探索分子層次的操作,研究醣分子與醣蛋白的有機合成,只是醣化學研究的應用涉及生物醫學領域,介於化學和生物的交界。

做出過人成績後,翁啟惠成為各大研究機構爭邀合作的化學人才,本來預備前往加州的史丹佛大學。不過同樣在加州的斯克里普斯研究院(Scripps Research)半途冒出,院長勒納(Richer Lerner)親自邀請他過去瞧瞧。當時擅長生醫的 Scripps 想拓展至化學領域,正在招募人才,而涉足生物的化學專家翁啟惠正是合適人選。

Scripps 研究院是世界最好的研究機構之一,只收博士生,不僅有多位諾貝爾獎得主,更培育出不計其數的人才。翁啟惠回憶,他原本也對 Scripps 研究院不熟,Scripps 當時還沒有化學部門,但沒想到相談甚歡,1989 年他受邀擔任新成立的化學系講座教授,一做就做到 2006 年。現在,Scripps 研究院在化學生物領域是全美第一。

圖│翁啟惠

Scripps 研究院不僅環境怡人,學術資源也豐沛,讓翁啟惠能專注研究,而不必為經費擔憂。如今,他再度成為 Scripps 研究院的講座教授(Chair Professor),美國講座教授會有一筆來自民間的捐助基金,有充裕的學術資源可供自由運用。翁啟惠感慨地說,臺灣的學術捐款多為建造大樓等硬體,可是支持人才更重要, 這是未來臺灣值得學習的方向。

醣化學原本是乏人問津的領域,然而翁啟惠開創了醣分子的有機合成方法,讓醣化學逐漸受到重視,他也獲得一系列耀眼成就。翁啟惠 2002 年當選美國國家科學院的院士,接著又榮獲多項化學領域的一級大獎:2014 年得到沃爾夫獎(The Wolf Prize),2021 年是威爾許獎(Welch Award),2022 年又獲頒四面體獎(Tetrahedron Prize)。

翁啟惠近年在化學領域不斷獲獎,也讓許多人好奇,再來會是諾貝爾化學獎嗎?

對於這個問題,翁啟惠認為可遇不可求,得獎也講究機運。不過每次獲獎,他都覺得是很好的鼓勵,激勵他繼續往前走。更重要的是,翁啟惠不是單打獨鬥,每次獎項表揚的成就,背後都是整個團隊的努力,因此這些榮譽正是對他整個團隊的肯定。

教師之夢:遍布全世界的學生

說到培養人才,這也是翁啟惠的強項,可惜過去媒體報導翁啟惠時卻很少觸及教育。談論如何作育英才的心得,翁啟惠眼睛炯炯有神,隔著太平洋都能感受到湧出螢幕的教育熱情。

翁啟惠表示他小學時就想當老師,也是一輩子的志願。看到學生有成就,就會覺得很欣慰。他至今指導過的學生與博士後超過 500 位,遍及世界各地,包含美國、日本、韓國、英國、法國、德國、比利時等國家。儘管他自嘲也不是全世界都有,像是北韓就沒有學生。

翁啟惠對教學的想法,奠基於博士班老師懷特賽茲和自己長年的實踐經驗。談到臺灣學生,他特別指出必須加強兩點訓練:獨立思考與表達能力

表達為什麼重要?試想,一個人花費多年辛苦取得學位,去應徵工作,卻只有幾分鐘能夠展現。善於表達,才能讓人覺得你的工作重要,呈現意圖以實現目標。而翁老師的第一課,總是在他與學生第一次碰面立刻開始:「為什麼找我當指導教授?」。給他滿意的回答,才能成為他的學生,成績並非最優先的考量。

翁啟惠(左1)對教學的想法,奠基於博士班老師懷特賽茲(右1)和自己長年的實踐經驗。談到臺灣學生,他特別指出必須加強兩點訓練:獨立思考與表達能力。
圖│翁啟惠

培養學生獨立思考與研究的能力

翁啟惠的指導理念是「指示不要太詳細」,讓學生自己想問題、找資料、設計實驗。他只負責給大方向、從旁協助。因為講的太過具體,反而會限制學生獨立發展的空間。

翁啟惠更精闢地剖析: 由學生獨立完成的成果,才會認為是自己的成績。否則即使成果再好,學生也可能覺得那是老師的東西,不是自己的成就。當學生獲得成功經驗,對自己有信心,此後便能更加獨立,建立正向循環。

另一方面,由於學生有大片空白可以填補,所以想法和能力不會受到過去積習所影響。翁啟惠提到,他有很多超乎預期的重要研究,是來自學生自己的嘗試。例如,研發出自動化一鍋式合成醣分子的歐曼(Ian Ollmann),原本在博士班四年級仍苦無突破,翁啟惠建議他發揮寫程式的專長,果然順利完成發表,後來甚至還轉戰高科技龍頭蘋果公司,至今已工作超過 20 年。

不過,讓學生自己摸索,失敗怎麼辦?翁啟惠認為失敗為成功之基礎,學生經歷失敗,才能培養耐心,累積應付挫折的經驗,打下未來成功的基礎。做研究的關鍵在於興趣,只要保持興趣,失敗也能學到新東西,而成功則能增強信心,有利於繼續成功。翁啟惠也鼓勵學生,與其等待老師指導,不如勇於嘗試、放手去做。

程式化一鍋多醣合成技術示意圖。
圖│研之有物(資料來源|中研院基因體中心資訊組)

研究院院長時期:積極推動產學交流與合作

翁啟惠任職 Scripps 研究院的期間,茁壯為世界第一流學者,各國爭相合作。如此耀眼的旅外人才,自然也受到當時中研院院長李遠哲賞識,促成翁啟惠於 2003 年回到臺灣,並在 2006 年到 2016 年擔任了兩屆院長。

翁啟惠除了提升中研院的學術水準,他最重要的任務莫過於推動生物科技產業。因為翁啟惠認為產學互利共生很重要,有好的產業才能吸收廣泛的人才,例如臺灣的半導體產業,可以讓理工科系學生不愁出路,產生正向循環。

但另一方面,生物科技已成為各個科技大國的明星產業,臺灣每年有大批醫藥、生技的人才,卻沒有相應規模的產業,無法人盡其才。

為了推動生技產業,法規制度與產學合作園區都不可或缺。翁啟惠參考美國 1980 年的拜杜法案(Bayh-Dole Act),與專家合作完成臺灣版本的法規,將產學合作、技術轉移制度化。

法規的主要精神,就是由政府補助學術研究,做出初步成果後,再技術轉移給業者尋求商業化,後續再回饋給學術形成正向循環。園區方面,國家生技研究園區、中研院南部院區,都隨著翁啟惠的規劃步上軌道,讓基礎研究和產業創新能夠連結。

當然,產學間的轉換並不總是那麼順利。不過翁啟惠認為,如果學者發表的論文成果,同時也能促進產業,讓社會一同受益更好。這倒不是說所有學者都要投入產學合作,而是要慢慢建立起產學合作的文化,將研發成果回饋給社會。

往好處看,臺灣的生技產業與產值都持續進步中,而這條路依然任重而道遠。

產學合作的新潛力

翁啟惠是純學術研究出身,為什麼後來卻相當熟悉產學合作呢?時光要回溯到 1985 年。那時翁啟惠獲頒席艾勒學者生物醫學獎(Searle Scholar Award in Biomedical Sciences)——這是他少數獲得的生醫獎項之一,加上總統年青化學家獎,使他在美國學術界站穩腳步,也讓他有擔任企業顧問的機會。

從杜邦公司開始,初出茅廬的翁啟惠自認什麼都不懂,跟著前輩們邊看邊學,解決一家又一家企業的疑難雜症,而業界的顧問經驗同時也支持著自己想做的研究。翁啟惠逐漸累積產業經驗後,發現產學目標很不一樣,學者要優先發表論文,企業則是產品導向,講究解決問題。

訪談之中,翁啟惠回顧幾件很有意思的顧問經驗。例如,有公司希望解決可樂中代糖「阿斯巴甜」(Aspartame)在高溫下產生甲醇毒素的問題。也有公司想要改良汽車外層鍍膜,避免鳥糞腐蝕。

另外還有一個香菸公司的邀請讓翁啟惠印象深刻,那時很多重度菸癮者抽到頭痛,產品只能先緊急下架,菸商損失慘重;後來查明是製菸的紙漿中存在微量有害物質,若短時間抽很多根菸,大量攝取下會有立即危害。

這些顧問工作,很多都和翁啟惠醣化學的本業無關,卻帶給他開闊的視野與企業經驗。我們也可以注意到,美國政府與產業界相當有心培育有潛力的人才,即便尚無業界經驗,也願意讓新人去嘗試擔任顧問。

翁啟惠提到,美國東岸的新英格蘭周邊,是產業歷史最悠久的地區,也分佈許多老牌大企業;西岸的加州則不同,主要是新創小公司。不同地方各有特色,衍生出多變的產學文化。

相比之下,臺灣也具備潛力,就看經營出什麼文化。翁啟惠認為,我們已經建立民主自由的社會,若要更上層樓,臺灣萬萬不可孤立,要主動與國際交流,並發展自己的特色。

有交流,創意的火花才有可能碰撞,或許那個坐在你隔壁的人,就是未來的合作夥伴!翁啟惠提到,總部位於加州聖地牙哥,以基因定序闖出名號,至今仍蓬勃發展的因美納(Illumina)公司,其共同創辦人沃特(David Walt),正是他在麻省理工學院實驗室的同儕!有次邀請沃特到 Scripps 演講,剛好聽眾中有兩位感興趣的投資者,演講結束之後,沃特便與兩位投資者私下討論,就創辦了 Illumina 公司。

醣無所不在!未解的謎題還等著研究

儘管投身學術研究 50 年,醣化學將近 40 年,翁啟惠絲毫沒有停下腳步的意思。當訪問到「醣化學還有什麼潛力?」,一如談教育時的熱情,翁啟惠又展現出科學家對研究的熱愛。

在翁啟惠眼中,醣類有太多謎團等待解答。生物基因以 DNA 承載遺傳訊息,製作蛋白質行使功能,但是時常還要加上醣的參與,偏偏醣類不像核酸、蛋白質容易摸索。醣分子無法複製,只能用化學合成,細胞表面佈滿的醣分子結構不對,功能就不同。

以抗體為例,抗體是一種醣蛋白,我們知道抗體靠著專一性辨識去附著目標,消滅病毒。相對卻少有人意識到,抗體的一端附著目標後,另一端還要連接免疫細胞轉入後續反應才能消滅病毒,這步正是依靠醣分子,因此醣類會影響抗體的免疫功能

相對的,病毒需要依賴宿主細胞以便大量複製。不同細胞會賦予蛋白質產物不同的醣化修飾。研究發現即使遺傳物質相同的病毒,假如病毒外頭的醣化修飾不同,也會影響感染能力及免疫反應。由上呼吸道細胞產生的新冠病毒,感染力就比其他細胞更強。

對於開發疫苗,翁啟惠近年投入不少心血。疫苗刺激產生的抗體講究專一性,研發者要想辦法針對病毒結構來調整抗體及 T 細胞反應。翁啟惠與研究團隊的思路卻是另闢蹊徑,並非將病毒露出來的表面設為目標,而是要去掉病毒外層的「醣」衣,也就是「去醣化疫苗」。

因為病毒暴露在外的部分會持續改變,躲避特定抗體,但是被醣基包裹的位置不太會變,或許是人體免疫記憶更好的訓練對象。以此概念製成的蛋白質或 mRNA 疫苗,若是成功,便有機會成為所謂的「廣效疫苗」,接種一款疫苗就能應付病毒的多型變化,特別是難纏多變的流感病毒、冠狀病毒(例如 SARS-CoV-2)。

新冠病毒(SARS-CoV-2)的棘蛋白上面有醣化修飾(標示為橘色),醣基包裹的位置不太容易突變,因此去除表面的醣化修飾之後,可以進一步製成廣效疫苗。
圖│研之有物(資料來源|翁啟惠、中研院基因體中心)

除此之外,翁啟惠團隊也持續開發廣效癌症疫苗。用抗體對付癌症的想法十分誘人,其難處在於,疫苗刺激產生抗體,辨識外來入侵的異物加以攻擊;但是癌細胞是人體細胞變異産生,上頭存在的成分正常細胞常常也有,設定癌細胞打擊,反而會造成自體免疫的悲劇。

好消息是,癌細胞外頭有些醣化修飾,不同於正常細胞。翁啟惠的隊伍尋獲 Globo H 等幾個醣類分子,適合作為疫苗針對的目標。相關技術已經轉移給業者,正在進行第三期人體臨床試驗。這些圍繞醣分子作文章的創新疫苗令人期待,最終是否能投入實戰,仍有待分曉。

關於醣化學,翁啟惠將持續探究細胞表面醣分子所扮演的角色,以及醣分子和疾病的關係。

給年輕學生的話:「興趣是研究的動力

翁啟惠語重心長地提到,醣化學領域如今的樣貌取決於他們這些開拓者,未來則要看能否引發年輕人的興趣,因為未來是年輕人的。

現今教育強調跨領域,翁啟惠自己無疑也是跨領域的知名化學家,但是他提醒年輕人,跨領域絕對不等於什麼都要學、都要會。基礎還是要打好,跨領域的關鍵是有能力與其他領域的人互動合作。

翁啟惠近期便以國家生技醫療產業策進會會長的角色,積極促進醫界與電子業的對話。因為醫界知道市場需求,但不懂得製造;電子業擅長製造,但是對醫療需求沒有深刻理解。他希望營造合作交流的環境,創造新的可能性。

最後,翁啟惠提醒學生,做研究一定要長期投入,深入鑽研,若是短短幾年就轉換領域,只會愈來愈迷茫。興趣對研究生涯最重要,有興趣才有動力,而興趣的培養則來自日常的自我探索。

翁啟惠建議學生在跨領域之前,基礎還是要打好,而跨領域的關鍵是有能力與其他領域的人互動合作。
圖│翁啟惠
研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook