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下一站:黑洞

活躍星系核_96
・2014/11/26 ・1542字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 480 ・五年級
  • 文/卜宏毅│加拿大圓周理論物理研究所博士後研究員,事件視界望遠鏡核心成員

如果你知道近期上映的電影星際效應(Interstellar)裡逼真的黑洞場景(圖一) 可是由物理大師基普索恩親自參與理論計算模擬出來的,那就不難理解為什麼這部「鉅作」不止讓科幻迷瘋狂,還讓科學家讚嘆有加! 如果你是理工系的學生,也許你第一次聽過索恩的大名,是因為他對相對論或引力波的研究,甚至是和霍金的打賭。而索恩對蟲洞理論的想法,也曾經被用來拍攝1997年有名的電影:接觸未來(Contact)。嗯~就算你是第一次聽到索恩的大名,也不難想像他是多有名的人物了吧!

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圖一:索恩在「星際效應」電影中對黑洞的想像(圖片來源:Paramount Pictures)。觀測到類似電影中所描述的場景: 黑洞彎曲周遭光線而造成的剪影,其實是許多天文學家的夢想。

而現實生活中,一些天文學家還真的扮演著索恩在電影幕後的角色呢:預測黑洞彎曲周遭光線而造成的剪影(圖二與圖三)。為什麼這個工作是重要的呢?難道是因為不能像電影中乘坐太空船到黑洞附近一睹其面貌,所以天文學家要自己過過乾癮嗎?不是的!其實用超高解析度的望遠鏡直接觀測到黑洞附近特有時空特徵造成的影像,這個願望不但不科幻,而且還是目前天文界在努力的目標之一!例如近在眼前的中研院天文所正在與國際合作的格陵蘭望遠鏡計劃,就正在致力於這令人興奮的目標呢!

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圖二:黑洞剪影的一個例子,聚集在盤面上的發光物質所發出的光,被位在中央的旋轉黑洞彎曲後所形成的影像。是不是很像圖一的畫面呢?(圖片來源:作者)

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圖三:黑洞剪影的另一個例子,由四面八方掉入黑洞的發光物質所發出的光,被位在中央的旋轉黑洞彎曲後所形成的影像。(圖片來源:作者)

話說回來,既然目前天文學界還在努力去「看」黑洞,那是不是說黑洞其實還沒被看到呢?而既然沒被看到,那我們又怎麼知道黑洞到底存不存在在宇宙中呢?啊哈!這是個好問題!想像一下,假如黑洞就像是位在花園一端的小蝸牛。而我們在花園的另一端,就算用肉眼看不見小鍋牛, 但我們還是可以透過小蝸牛對環境的影響,像是吃樹葉而讓樹葉搖動,或是明顯的「嘔吐物」(是的!黑洞除了除了能吸引物質,還可能在物質掉入黑洞前讓把它們往外噴出。 看看M87這個有名的例子吧!M87星系中心很可能存在一個約有六十億的太陽質量的黑洞(wow!),並正在活躍的產生著噴流!)等等,間接推論小蝸牛的存在!類似地,天文學家也是根據一些間接的證據,認為黑洞非常可能存在在宇宙中。說到這裡,各位是不是能夠理解,當我們能真的看到黑洞的身影(就像是看到小蝸牛本尊)會是多麼重大的事情,因為那將會是最直接證明黑洞存在的證據啦!

猶記得許久前作者的媽媽曾問作者說:研究黑洞到底可以做什麼?最後讓媽媽點頭微笑的滿意答案竟是:在以後太空旅行時遇到黑洞可以知道怎麼辦( 阿母~請您放心)!對未知宇宙和星際旅行的憧憬,也許是內建在每個人心中的小小夢想。這也是為什麼相關主題的科幻作品或天文發現,總能在人們心中產生漣漪…….

參考資料

  1. Interstellar
  2. 格陵蘭望遠鏡*與次毫米波特長基線干涉儀計畫

延伸閱讀

  1. The Greenland Telescope (GLT) Project*
    “Direct Confirmation of Black Holes with Submillimeter VLBI”
  2. Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
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