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跟星空賽跑! 天文馬拉松第十年

劉珈均
・2015/04/02 ・4111字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 516 ・六年級
墾丁梅西爾(劉紀忠攝)
貓鼻頭公園的梅西爾馬拉松現場。圖/劉紀忠攝。

夜晚行駛於墾丁的縣道上,左轉拐進往貓鼻頭公園的小路,會瞬間撞進一團漆黑──以及滿天星空!今年春分晚上,天文圈的盛事「梅西爾馬拉松」(Messier Marathon )就在這低調展開,十幾位天文迷通宵達旦,自力查星圖尋找星體,挑戰用一晚的時間觀測「梅西爾星表」上全部110個深空天體。

這任務並不簡單,多數梅西爾星體並非肉眼可見,必須透過大口徑望遠鏡觀測,參賽者從入夜時分到隔天清晨,一晚觀測110個天體,相當於一小時看十來個,平均5至6分鐘就要找到一個。不過,觀星節奏也是有區間的,星星隨時間遞移,有其觀測順序,參賽者黃冠夫說:「會稱做馬拉松就是因為你無法一口氣跑完全部,必須等它慢慢出來。」

台北市天文協會總幹事劉志安在雲南二度達成觀測全部星體的挑戰,屏東市唐榮國小校長施世治與嘉義高中地科老師黃冠夫在墾丁受天氣影響,分別觀測到102與101個。

舉辦梅西爾馬拉松有重重條件,首先是緯度,其次為時間、月相與天氣。現任台北市天文協會常務理事、十年前發起台灣梅馬的陶蕃麟說,北緯20至30度之間的地區最適合舉辦梅馬,過了這區域就無法於一晚之內觀測到全部星體;3月下旬至4月初的時間點最適當,否則部分星體會淹沒於暮光或曙光,活動也得盡量選在朔月以避開月亮這大光害;氣象就得看運氣了,台灣屬海洋型氣候,參賽者常常得在時間與雲氣的縫隙中抓住天體。

18世紀彗星獵人的「詐騙集團目錄」

梅西爾(Charles Messier)是18世紀的法國天文學家,畢生致力搜尋新彗星,有些星體看起來是雲霧狀的模糊團塊,易與彗星混淆,梅西爾追蹤了幾個月才發現不是彗星,備感困擾。為了避免浪費時間在這些冒牌傢伙身上,他將之列成一份目錄以區分這些「詐騙集團」(星體編號的M即為梅西爾首字母)。

當年,梅西爾用的只是口徑5公分的小望遠鏡,解析力不佳,當時對天體的認識也不如今天,所以最初的星表包含了現今所知的星雲、星團和星系,還有一對雙星。梅西爾初衷是為了方便搜尋彗星,但此「梅西爾星表」反而變成梅西爾最廣為人知的成果,也成為今日天文迷觀測深空天體的入門表單(好啦,平衡一下,梅西爾一生觀測過44顆彗星,其中13顆是新發現的。而那年代總共僅有50顆彗星曾被觀測過)。

最初梅西爾馬拉松由美國一批業餘天文學家於70年代發起。1976年美國賓州的霍弗德(Tom Hoffelder)和瑞藍(Tom Reiland)兩人注意到,三月下旬到四月初這段期間,由天黑至黎明,梅西爾天體會全部依序出現,從M77開始至M30結束,可在一夜之間瀏覽完畢。

1977年兩人首度嘗試,但均未成功,1993年亞利桑那州的「巨人柱天文俱樂部」(Saguaro Astronomy Club)舉辦全州的梅馬,開始推動這項觀測競賽,其他地區也有天文迷跟進,梅西爾馬拉松才漸漸推廣到其他地區與國家如西班牙、印度北部,而目前梅馬最活躍的地方仍是美國。

快!不能輸在起跑點!

剛入夜與晨曦時分很關鍵,觀星者必須與時間賽跑,M77、M74、M32、M110等很快就沉入地平線了;相反的,M30、M55、M75等星體則出現於東方泛白之時,不久便被晨光淹沒。最有挑戰性的是室女座區域由一連串星體組成的「馬卡萊恩長鍊(Markarian’s Chain)」以及后髮座附近,這些區域的天體又多又雜,十來個天體集中在一起,附近也沒亮星,一旦「迷路」,尋星路徑可能就得重來一次,考驗選手對夜空的熟悉度。

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傍晚時墾丁雲層厚重,讓參賽者錯失了M31、M32、M110、M52。圖/邵意翔攝。
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參賽者正在調整望遠鏡,使尋星鏡中心和主鏡畫面一致。圖/邵意翔攝。

比賽採榮譽制,何謂「看見」是自由心證,參賽者找到天體後自行於大會發放的表格填入觀測時間,會後再交由大會統計成績。活動禁止使用追蹤或自動尋星設備(如進階赤道儀有「Goto」功能,只需要輸入目標天體編號,望遠鏡就會自動對準該星體),只能自力查圖表找天體。不過,天文迷之間流傳著一份「秘笈」,上有各星體亮度、找尋哪顆參考星、建議觀測順序等實用資訊。

黃冠夫自第二屆就開始參加,已是個梅馬老手,前兩年達成109與108個,逼近達標。他號稱十秒就能找到一個天體,還被其他人譽為「人體GOTO」。只見他拿著平板電腦,熟練的查看星圖軟體,鎖定方向,抓過口徑40公分的望遠鏡,目標天體已出現在目鏡視野裡了。一旁選手也忍不住表示:「他真的很扯!我們找了十幾分鐘的星體他一下子就找到了!」只可惜天氣不夠完美,有雲氣阻擋,「今年能破100就不錯了。」黃冠夫說。

他先找到一顆附近的亮星作為參考星,再參考星圖,對照視野裡與星圖中的星星排列形狀,將望遠鏡的圓形「視野」一步步朝目標方向靠近。有些位在偏遠暗處的星體附近完全沒亮星,要移十幾步才找的到。

他解釋,人的大腦有內建「自動疊圖功能」,會將兩眼視覺合成為一個畫面,就像一邊看著顯微鏡一邊繪圖,視覺上會覺得物體上方似乎鋪了描圖紙,自己只是照著描;同樣的,以慣用眼看著夜空中的星星,另一眼望進尋星鏡一邊調整望遠鏡角度,會發現有兩顆星星想要疊合在一起,善用這技巧就能快速將望遠鏡瞄準參考星。

除了星體繁雜的區域需要一鼓作氣不間斷的觀測,黃冠夫口中的「發霉的星星」也是具挑戰性的對象,有些星系如M109,其型態沒有明亮的點狀核心,視覺上看起來是霧霧的團塊,「很多人不是看不到,而是看到了也不知道。必須靠星圖才會知道這霧霧的亮點不正常,是個星系(而不是一般星星)。」

「我老婆說我看到星星時,聲音就會高八度。」施世治身兼屏東天文協會會長,過去最好的戰果是觀測到105個天體,他笑著說:「那次前面沒抓到,後面睡著了。」有感於資源落差,他長期在屏東的小學推廣天文活動,帶小朋友看星星,去年還發起「天文聯盟學校」,逢天文奇景時會在網路直播。

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許多參賽者於黑暗中就著紅光查找星表資料。圖/邵意翔攝。
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參賽者找到天體後自行在大會發的表格記錄下觀測時間,會後交由大會統計成績。圖/楊偉攝。

梅西爾馬拉松場地沒有路燈,即便相距不到一公尺,仍看不清對方的臉,黑暗中只見一盞盞來自於腳架末端或觀星者頭燈的微小紅光,幾副桌椅上擺滿星表資料。雖然這不是氣喘吁吁跑步的馬拉松,但通宵整晚也相當考驗體力,夜越來越深,有時觀星告一段落,參賽者會邀請其他人一起用望遠鏡看木星、土星等別的星體,或趁機休息一下,到車上或帳篷打個盹。

除了正式的參賽者,19所高雄市高中天文社組成的「高雄天文幫」與一些天文迷也在現場徹夜觀星,累了就以天為被就地而眠,伴著幾種蟲鳴、海浪聲、快門線嗶嗶聲、望遠鏡尋星的聲音(天文攝影使用)。

「看久了就會跟星星很熟」 十年來僅劉志安達成挑戰

截至2014年,全球只有87個人次達成梅西爾馬拉松的挑戰,其中不乏重覆達標的人,如梅馬創始人之一麥克赫茲(Don Machholz)就完成了六次。而台灣舉辦梅馬十年以來只有劉志安一人於前年達成,只是他是賽後一個禮拜到昆陽觀星時自力挑戰,所以沒列入正式登記,今年他與陶蕃麟代表協會到雲南協辦活動,劉志安也再度成功觀測到110個星體。

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劉志安觀測前調整望遠鏡。高美古天文台海拔3200公尺,為乾燥的大陸高原型氣候,適於觀星,但溫差相當大,白天20℃,入夜後降到0℃左右,不過這對常上山觀測的劉志安而言不是問題:「感覺跟在武嶺停車場差不多。」圖/楊偉攝。

他自第一屆梅馬就開始參與,對當時情況仍記憶猶新,主辦單位因陣雨中止比賽,他與朋友將箱型車的後車箱蓋拉起,作為遮雨棚躲雨,雲飄動得很快,陣雨結束,他們繼續在雲氣縫隙尋找星體,克難之下也看到了52個,「感覺像在玩打地鼠一樣!」

問及觀星技巧,劉志安說:「看星星久了就會跟星星很熟!」他自第一屆梅馬舉行前就常常上山看星星、自己找目標觀測,累積了十幾二十年,他現在可以不靠星圖就找到六成以上的梅西爾星體。參賽者之間流傳的必備觀星「秘笈」作者也正是劉志安,他謙虛的解釋,那是為演講或授課而製的講義,不知怎地就傳開了。

劉志安向來被視為第一位完成梅馬的亞洲人,不過,他說近日結識了馬來西亞華僑林香耀,他在2001年參加亞利桑那州的梅馬就完成110個天體觀測,算起來他才是第一位完成梅馬的亞洲人。他與林香耀相約明年挑戰最高境界的「記憶梅西爾馬拉松賽」(Messier Memory Marathon, MMM),也就是完全不靠星圖,單憑記憶搜尋梅西爾天體!

台灣梅馬第十年 同步跨點到雲南

回顧台灣過去活動歷程充滿不少波折,第一年天氣不佳,還下起陣雨,主辦單位決定中止競賽,三位選手在風雨中繼續奮戰;有一年與春吶活動撞場地,只好臨時移換陣地,在夜遊遊客與聲光干擾下進行;前年天氣晴朗,整晚星光燦爛,唯獨日出前東方一片雲朵遮擋了最後一個目標M30,使得兩位好手劉志安與黃冠夫以109個天體飲恨。

自2006年起,台北市立天文協會已主辦了十年的梅西爾馬拉松,天文協會今年還與雲南高美古天文台合作,協辦中國第一屆梅馬。陶蕃麟述說當時發起梅馬的契機:「看星座只是初階入門,要進階就要導入目標觀測。」台灣業餘天文活動多以星空觀賞或天文攝影為主,而梅馬可讓參賽者熟悉望遠鏡操作,提升業餘觀測程度,從較容易的明亮目標進入星雲、星團、星系等暗弱天體的領域,進而培力參與月掩星、小行星掩星等更高階且需要大量業餘人士參與的觀測活動。

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雲南高美古天文台梅馬現場的星軌。圖/楊偉攝。
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貓鼻頭公園梅馬現場的星軌,來自墾丁的光害襲上了北邊夜空,有四五年參賽經驗的莊宗憲說今年光害特別嚴重。圖/邵意翔、劉珈均攝。
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在貓鼻頭公園時,身旁有人這麼說:「看到遠方天體在眼前閃動,幾億年前的光就這麼砸在你眼睛上,不覺得很感動嗎?」。照片為雲南高美古天文台的梅馬現場。圖/楊偉攝。

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。


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Omicron 變種病毒從哪來?打疫苗有用嗎?Omicron相關研究彙整

台灣科技媒體中心_96
・2022/01/22 ・2931字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國內境外移入已出現變種病毒 Omicron 案例,引發國人擔憂。至去年 12 月中為止,我們僅略知 Omicron 會造成曾染疫者再次染疫的風險增加,不過,初次感染比率卻下降,而 Omicron 病毒的傳播力尚待研究證實。

另一方面,Omicron 變種病毒從去年底爆發全球疫情至今,大家最關注的就是新冠疫苗的保護力是否會因為 Omicron 病毒而失效。科學家在 2021 年底初步用施打疫苗的血清做測試,發現這些血清對 Omicron 病毒的抗體反應有下降;但台灣科技媒體中心綜整至今(2022)年陸續發布尚未同儕審核的預印本研究,發現人體由疫苗或感染病毒獲得的 T 細胞免疫反應,並沒有因為 Omicron 變種病毒而受到太大的影響,表示人體過去打疫苗或受新冠病毒感染後,仍帶有一定程度的保護力。

人們施打疫苗或受新冠病毒感染後,面對Omicron 仍帶有一定程度的保護力。圖/envato elements

「台灣科技媒體中心」彙整 Omicron 相關科學文獻,提供國人參考,增加對最新變種病毒的認識。

Omicron 從哪來?這次變種有什麼特徵?

Omicron 變種病毒在 2021 年 11 月 26 日,由 WHO 正式命名。科學家觀察 Omicron 的序列時發現,它與之前的變種病毒相較,突變位置的數量最多。造成全球大流行的 Beta 和 Delta 病毒,改變棘蛋白功能的突變分別是 10 個和 9 個,而 Omicron 有 36 個,這是引起科學家們擔憂的最主要原因。

研究發現,Omicron 病毒在南非,「再感染」的風險增加,但這並不能說明是因為 Omicron 病毒的傳播力變強。南非流行病模擬暨分析中心(SACEMA)於 12 月 2 日,發表尚未經同儕審核的研究,根據 11 月 1 日至 27 日間的數據指出,南非當地曾經感染新冠病毒者,又再感染 Omicron 病毒的風險較高。推測應是從自然感染新冠病毒獲得的免疫力,對抗 Omicron 的效果下降。該研究提醒,雖然再感染率上升,初次感染比率卻下降,研究無法回答再感染率增加的原因,也無法說明 Omicron 免疫逃脫的程度。

南非國家傳染病研究所(NICD)病毒學家潘妮.摩爾(Penny Moore)認為,南非的新冠疫苗覆蓋率較低,再感染率高,所以關鍵在於感染後的症狀與重症程度。雖然目前 Omicron 在南非案例增加快速,但在英國主要流行的變種病毒還是 Delta,因此很難從案例數字看出 Omicron 的傳播狀況。

(示意圖)圖/envato elements

Omicron 會讓疫苗失效嗎?

目前科學家是依據觀察抗體量,來判斷疫苗的作用,而其中的原理,長庚大學臨床醫學研究所教授顧正崙說明:在對抗致病性微生物的戰爭中,後天免疫系統由 B 細胞產生的抗體與 T 細胞的細胞免疫,組成兩個交叉火網。新冠疫苗可以誘發 B 細胞產生抗體,抗體主要中和病毒預防感染。

Omicron 由於在棘蛋白上有高達 30 個以上的突變,由疫苗誘發中和抗體的能力對 Omicron 的結合能力下降,這點也在大量的體外抗體中和實驗中所證實,解釋為什麼接受過疫苗的人仍會被 Omicron 感染;尤其是 AZ 疫苗這種抗體誘發抗體能力較低的疫苗,幾乎沒有辦法有效預防感染。

國立陽明交通大學微生物及免疫研究所退休教授 黃麗華 也說明,相反的,T 細胞辨識的不是棘蛋白結構,而是呈現在細胞表面上的小片段蛋白質(約 10~24 個胺基酸)。棘蛋白中,約估有數十條小片段可被呈現在細胞表面,可被輔助型及殺手型 T 細胞所辨識。

Omicron 病毒在棘蛋白上雖然有 30 多個突變點,但其中可能影響T細胞功能的分別只有 28% (輔助型 T 細胞)及 14% (毒殺型 T 細胞)而已。換言之,絕大部分因疫苗引發的 T 細胞仍可充分辨識被 Omicron 病毒感染的細胞、並且將之清除。T 細胞反應沒有因 Omicron 病毒而受到太大的影響。(但若未來突變持續增加,呈現在細胞表面上的小片段蛋白質受到更多影響時,T 細胞反應有可能也會隨之降低。)

Omicron 的突變能讓抗體結合力下降,但對T細胞的辨識功能影響不大。圖/envato elements

這樣的研究也解釋了為什麼 Omicron 病毒雖然能造成接受疫苗後的人得到突破性感染,造成感染人數大幅上升,但是由於 T 細胞免疫還是能有效對抗感染,比起未接種疫苗者,這些確診者多為輕症或無症狀。

我應該接種第三劑疫苗嗎?第三劑如何挑選?

中興大學獸醫病理生物學研究所所長吳弘毅 指出,Omicron 會快速流行有許多原因,例如南非疫苗覆蓋率低,各國的防疫措施不同也是影響的重要因素。而判斷 Omicron 影響疫苗效果的關鍵在於,疫苗是何時施打的,因為較早施打疫苗者產生的抗體會逐漸下降。國內病毒專家施信如 則表示,台灣現在的相對優勢是,大多數人最近已施打完第二劑,保護力較高。

但兩人皆認為,提高現階段的保護力,國內最早施打疫苗的第一線人員與高齡老人,可加打第三劑作好保護、提升抗體濃度。另外,較早施打 AZ 疫苗的人,也需要盡快打第三劑。

在第三劑挑選上,施信如說明,AZ 疫苗是利用「腺病毒載體」,免疫系統再次辨認腺病毒時容易消滅疫苗載體,而減低 AZ 疫苗的效果,可能不適合作為第三劑。反過來說,原先打 mRNA 疫苗的,可以第三劑再打 AZ 疫苗,也應該考慮其他種類和品牌的疫苗,包含 Medigen(高端)與 Novavax,蛋白質疫苗也可以是很好的選擇,而不是僅限 AZ、BNT 和莫德納。

國內最早施打疫苗的第一線人員與高齡老人,可加打第三劑作好保護。圖/envato elements

此外她也提醒,疫苗施打策略應該考量全球疫苗的整體覆蓋率,富國可以一直補打第三劑疫苗,但這次 Omicron 疫情來自的非洲,相對之下較沒有量能施打第三劑,應要趕緊提升其他各國(窮國)第二劑疫苗的施打率,並持續關注這些疫苗覆蓋率低的國家的病毒變異。

吳弘毅則表示,以整體來看,未來,我們可能需要如同流行性感冒疫苗一樣,每年固定的月份同時補打新冠疫苗,讓全球的抗體或免疫能力同步。

Omicron 的研究還在進行中

有關 Omicron 的突變對傳播力、各廠牌疫苗的影響,以及感染後的情況,科學證據都還在累積當中。「台灣科技媒體中心」強調,目前應有效評斷最新研究證據的可信度與推論程度,國人不宜在未有足夠證據的狀況下,急於做出對於 Omicron 病毒的評判。

施信如與吳弘毅也表示,從現在 Omicron 有限的資料來看,Omicron 是否會對台灣造成嚴重影響仍未知,必須考量台灣的疫苗覆蓋率、防疫策略以及醫療量能。同時,台灣也須嚴密監測各國 Omicron 的疫情狀況和最新研究,以協助政府進行政策判斷。至於一般民眾則需有心理準備,防疫是長期的工作,勤洗手和戴口罩仍然是最重要的防疫基本方式,如此才能盡量降低接觸病毒的量。

勤洗手和戴口罩仍然是最重要的防疫基本方式。圖/envato elements


 

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