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大英雄天團在泛科學

活躍星系核・2015/02/02 ・2249字・閱讀時間約 4 分鐘・SR值 488 ・五年級

文/張鳳茹蕭汎如

去年十月底至今有去舊京山旅遊的朋友，可能會聽到當地居民討論一起關於卡拉漢博士的案子，甚至推薦你去存放時空傳送門殘骸的景點拍照留念。這起案件中還有幾位重要人物，但他們相當低調，民眾往往只注意到經常跟在他們身旁、長得像大型會走路棉花糖的醫療用機器人。

這次泛科學團隊非常榮幸邀請到這幾位低調的宅宅－阿廣、阿費、哈妮蕾夢、芥末、雷葆（下圖由左下順時鐘），也就是大家時有所聞的「大英雄天團」，來分享他們各自在科學上的想法。

另外阿廣還帶來了從哥哥阿正的電腦中翻到的錄音檔，讓我們有機會聽聽阿正怎麼說，也節錄一段在本文最末。

古靈精怪阿廣

Q：請問Hiro，除了高額獎金的誘惑之外，格鬥機器人到底有什麼魅力啊?
A：和哥哥設計的杯麵(大型會走路的棉花糖！)不同，格鬥機器人講求的是：裝甲、力量還有速度！但是，這也是最基本的條件，而且一般來說，難以同時存在，像是「曾經」稱霸舊金山地下世界機器人格鬥賽的阿山老大，他的大塊頭機器人就是很好的例子。我設計的格鬥機器人可不一樣！我認為，格鬥擂台的獲勝的技巧，在於出奇不意的戰術攻擊！欸嘿！這就需要非常快速移動的能力了。然而，若想要格鬥機器人擁有敏捷的身手，就得拋棄笨重的裝甲，最終勢必得會面臨力量不足的窘境。總之，就看你要點滿哪個技能啦，如果要我來選的話，當然是大腦遠勝於一切，比起安穩的強壯金剛機器人，我更愛能夠完成我的戰術指令的機器人。這就是格鬥機器人的魅力，滿足設計者的每一個小小夢想！對了！聽說Robot Boxing League(RBL)競賽在台灣和香港也逐漸盛行呢！實在超級酷！

更多細節請看：《大英雄天團──站上機器人格鬥擂台》

色彩魔法師哈妮蕾夢

Q：很多粉絲形容你是把科學當藝術來念，很好奇你是否曾想過從事設計，又你對色彩的熱情是否對科學研究有影響？
A：與其問我的色彩品味對研究工作的影響，不如來說說繽紛的科學世界如何開拓我的視野，我實在對化學材料的多變深深著迷，比方說改變溫度就可以重複塑形的記憶塑膠、改變張力導電性就會不一樣的碳原子，或是可以自我修復的水膠，就像關注流行穿搭一樣！你永遠不知道類似的配件排列組合之後，又會蹦出什麼最新潮流！像我現在做關於非晶質金屬的事情，也可以說是鎵合金和電壓混搭出來的新潮流呀！

更多細節請看：《大英雄天團－液態金屬》

變裝阿費

Q：你本身沒有從事科學研發工作，但對於科學的瘋狂及親身試驗的精神，與大英雄天團的其他成員相較卻有過之而無不及，想請問是什麼原因讓你常保這樣義無反顧的動力呢？
A：其實也沒什麼特別的啦，就小時候太無聊了，只有管家陪我玩，就開始胡思亂想自己有超能力，可以變身長出外骨骼什麼的，在世界各地冒險。後來遇到這群宅宅，當時他們正在做「動力服」，超酷的阿，就是那個時候一天到晚跟他們窩在實驗室，才會被說內褲反穿啦！只不過後來發現不是要拿來冒險，是要拿來幫助別人走路的……

一絲不苟芥末

Q：聽說你連半夜過馬路遇到紅燈都不會闖，是一個非常有原則的人，那如果有狀況和你心中所秉持的原則衝突的話，你會怎麼辦?
A：你問到重點了，其實到現在我也還不知道該怎麼辦。我是愛好和平的人，但我最自豪的是能夠發展出手持式雷射武器……雷射很好用，用在顯微鏡上可以看到很小的東西，用在3D光嫁接上有很高的精確度，用在印刷品除墨可以節省很多紙張，反正我不可能放棄研發更多雷射的應用。對了，你不覺得結合雷射雕刻與3D列印的工藝品很美嗎？

更多細節請看：《大英雄天團－雷射武器》

神形蛋葆

Q：你發明的無阻力單車，騎乘的時候是否安全呢?為什麼想要發明無阻力單車?
A：就老實跟你說吧，我實在受夠了鍊條的折磨。速度卡卡的不順暢就算了，有時候還會「落鏈」，修它還要弄髒手（其實我不會修QQ）！因為我超喜歡騎腳踏車，除了非常環保之外，我很享受自己身體持續運轉的那種刺激感，會讓我整個人都充滿活力。所以，我就開始思考，有沒有辦法能夠克服鍊條的阻礙，發明出磁浮單車呢？目前也都還在改良的階段啦。你不要問我安不安全，你知道的，「科技始終來自於人性」，當然，一個東西是否危險，最重要的就是看使用它的人技術好不好囉！

更多細節請看：《大英雄天團──未來世界的磁浮自行車》

阿正

Q：請問阿正如果還有機會的話，會希望替杯麵增加什麼功能，或是改良什麼地方呢？
A：杯麵啊…….我希望它可以更為直覺的偵測到受傷的人的需求，除了單純的讓傷者自行評估傷痛等級一分到十分，也可以更具有人性化的自動分級的功能。還有最讓我頭痛的一點就是，杯麵有點太胖啦，在圓圓的療癒系外型和功能敏捷的救護機器人的天平上，其實我也非常苦惱呢。理想中的長照機器人，究竟該具有什麼不可或缺的特質呢？又有哪些可以增加的特殊功能呢？我想我是有點江郎才盡啦！希望阿廣可以幫我，讓杯麵能夠幫助更多的人，讓醫療救護更為普及、迅速而且照護到每一個人。

更多細節請看：《大英雄天團──Baymax V.2理想中的長照機器人》

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活躍星系核

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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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什麼是「造父變星」？標準燭光如何幫助人類量測天體距離？——天文學中的距離（四）

CASE PRESS ・2021/10/22 ・3033字・閱讀時間約 6 分鐘

撰文｜許世穎

「造父」是周穆王的專屬司機，也是現在「趙」姓的始祖。以它為名的「造父變星」則是標準燭光的一種，讓我們可以量測外星系的距離。這幫助哈柏發現了宇宙膨脹，大大開拓了人們對宇宙的視野。然而發現這件事情的天文學家勒梅特卻沒有獲得她該有的榮譽。

宇宙中的距離指引：標準燭光

經過了三篇文章的鋪陳以後，我們終於要離開銀河系，開始量測銀河系以外的星系距離。在前作＜天有多大？宇宙中的距離（3）—「人口普查」＞中，介紹了距離和亮度的關係。想像一支燃燒中、正在發光的蠟燭。距離愈遠，發出來的光照射到的範圍就愈大，看起來就會愈暗。

我們把「所有發射出來的光」稱為「光度」，而用「亮度」來描述實際上看到的亮暗程度，而它們之間的關係就是平方反比。一旦我們知道一支蠟燭的光度，再搭配我們看到的亮度，很自然地就可以推算出這支蠟燭所在區域的距離。

舉例來說，我們可以在台北望遠鏡觀測金門上的某支路燈亮度。如果能夠找到到那支路燈的規格書，得知這支路燈的光度，就可以用亮度、光度來得到這支路燈的距離。如果英國倫敦也安裝了這支路燈，那我們也可以用一樣的方法來得知倫敦離我們有多遠。

我們把「知道光度的天體」稱為「標準燭光（Standard Candle）」。可是下一個問題馬上就來了：我們哪知道誰是標準燭光啊？經過許多的研究、推論、歸納、計算等方法，我們還是可以去「猜」出一些標準燭光的候選。接下來，我們就來實際認識一個最著名的標準燭光吧！

「造父」與「造父變星」

「造父」是中國的星官之一。傳說中，「造父」原本是五帝之一「顓頊」的後代。根據《史記‧本紀‧秦本紀》記載：造父很會駕車，因此當了西周天子周穆王的專屬司機。後來徐偃王叛亂，造父駕車載周穆王火速回城平亂。平亂後，周穆王把「趙城」（現在的中國山西省洪洞縣一帶）封給造父，而後造父就把他的姓氏就從本來地「嬴」改成了「趙」。因此，造父可是趙姓的始祖呢！（《史記‧本紀‧秦本紀》：造父以善御幸於周繆王……徐偃王作亂，造父為繆王御，長驅歸周，一日千里以救亂。繆王以趙城封造父，造父族由此為趙氏。）

回到星官「造父」上。造父是「北方七宿」中「危宿」的一員（圖一），位於西洋星座中的「仙王座（Cepheus）」。一共有五顆恆星（造父一到造父五），清代的星表《儀象考成》又加了另外五顆（造父增一到造父增五）。^[3]

英籍荷蘭裔天文學家約翰‧古德利克（John Goodricke，1764-1786）幼年因為發燒而失聰，也無法說話。1784 年古德利克（John Goodricke，1764-1786）發現「造父一」的光度會變化，代表它是一顆「變星（Variable）」。2 年後，年僅 22 歲的他就當選了英國皇家學會的會員。卻在 2 週後就就不幸因病去世。^[4]

造父一這顆變星的星等在 3.48 至 4.73 間週期性地變化，變化週期大約是 5.36 天（圖二）。經由後人持續的觀測，發現了更多不同的變星。其中一群變星的性質（週期、光譜類型、質量……等）與造父一接近，因此將這一類變星統稱為「造父變星（Cepheid Variable）」。^[5]

圖二：造父一的亮度變化圖。橫軸可以看成時間，縱軸可以看成亮度。圖片來源：ThomasK Vbg^[5]

勒維特定律：週光關係

時間接著來到 1893 年，年僅 25 歲的亨麗埃塔‧勒維特（Henrietta Leavitt，1868-1921）她在哈佛大學天文台的工作。當時的哈佛天文台台長愛德華‧皮克林（Edward Pickering，1846-1919）為了減少人事開銷，將負責計算的男性職員換成了女性（當時的薪資只有男性的一半）。^[6]

這些「哈佛計算員（Harvard computers）」（圖三）的工作就是將已經拍攝好的感光板拿來分析、計算、紀錄等。這些計算員們在狹小的空間中分析龐大的天文數據，然而薪資卻比當時一般文書工作來的低。以勒維特來說，她的薪資是時薪 0.3 美元。順帶一提，這相當於現在時薪 9 美元左右，約略是台灣最低時薪的 1.5 倍。^[6][7][8]

勒維特接到的目標是「變星」，工作就是量測、記錄那些感光板上變星的亮度。她在麥哲倫星雲中標示了上千個變星，包含了 47 顆造父變星。從這些造父變星的數據中她注意到：這些造父變星的亮度變化週期與它們的平均亮度有關！愈亮的造父變星，變化的週期就愈久。麥哲倫星雲離地球的距離並不遠，可以利用視差法量測出距離。用距離把亮度還原成光度以後，就能得到一個「光度與週期」的關係（圖四），稱為「週光關係（Period-luminosity relation）」，又稱為「勒維特定律（Leavitt’s Law）」。藉由週光關係，搭配觀測到的造父變星變化週期，就能得知它的平均光度，能把它當作一支標準燭光！^[6][8][10]

圖四：造父變星的週光關係。縱軸為平均光度，橫軸是週期。光度愈大，週期就愈久。圖片來源：NASA ^[11]

從「造父變星」與「宇宙膨脹」

發現造父變星的週光關係的數年後，埃德溫‧哈柏（Edwin Hubble，1889-1953）就在 M31 仙女座大星系中也發現了造父變星（圖五）。數個世紀以來，人們普遍認為 M31 只是銀河系中的一個天體。但在哈柏觀測造父變星之後才發現， M31 的距離遠遠遠遠超出銀河系的大小，最終確認了 M31 是一個獨立於銀河系之外的星系，也更進一步開拓了人類對宇宙尺度的想像。後來哈柏利用造父變星，得到了愈來愈多、愈來愈遠的星系距離。發現距離我們愈遠的星系，就以愈快的速度遠離我們。從中得到了「宇宙膨脹」的結論。^[10]

圖五：M31 仙女座大星系裡的造父變星亮度隨時間改變。圖片來源：NASA/ESA/STSci/AURA/Hubble Heritage Team ^[1]

造父變星作為量測銀河系外星系距離的重要工具，然而勒維特卻沒有獲得該有的榮耀與待遇。當時的週光關係甚至是時任天文台的台長自己掛名發表的，而勒維特只作為一個「負責準備工作」的角色出現在該論文的第一句話。哈柏自己曾數度表示勒維特應受頒諾貝爾獎。1925 年，諾貝爾獎的評選委員之一打算將她列入提名，才得知勒維特已經因為癌症逝世了三年，由於諾貝爾獎原則上不會頒給逝世的學者，勒維特再也無法獲得這個該屬於她的殊榮。^[12]