主持人:香港電台公共事務組
嘉賓:香港大學物理學系副教授吳志勇
「大家好,我是吳志勇教授,我是港大物理學系副教授,我是一位天文學家,我主要觀測宇宙裏面比較極端的天體,譬如一些超新星爆炸的遺骸,以及脈衝星、脈衝星風雲等。 其實一般的星星,大家看見天上的星星和人類一樣有壽命,它完結後會變成另一種天體,例如太陽過多五十億年後會變成白矮星,我研究的是大質量的行星,八至十倍太陽質量的行星,它們燒光燃料之後,就會有很劇烈的超新星爆炸,剩下的可能變成黑洞或者變成脈衝星,我研究的方向主要是觀測這些超新星的遺骸,以及這些脈衝星,我會用國際上主要的太空望遠鏡,以及射電望遠鏡去觀測這些星的遺骸。 這些星的特別之處就是它們其實好細小,好像香港島這樣細小,但是質量很大,即是想像將太陽置於香港這樣細小的地方。 」
這些如此緻密的星體,對於科學家研究一些極端的重力、磁場等會有很大幫助,因為在地球上,永遠提供不到這樣極端的環境去進行物理學研究。
「我研究的最主要範疇是看這些脈衝星上面,它們有很強的磁場,它們亦轉得很快,那麼它們會將粒子加速到很高能量,這樣在宇宙會形成所謂的宇宙射線。 宇宙射線被發現超過一百年,它們的來源是怎樣的,人們未太清楚。 目前最主流的學說,是指這些在銀河系的粒子會在脈衝星附近,以及在超新星遺骸的擊波裏面加速,它們來到地球之後形成了高能的粒子,其實對我們的生活也會有一點影響。 譬如我們常用到的碳-14年代測定法,是由於這些高能粒子不斷撞擊地球的碳-14原子,不斷產生碳14,才做到測定時間。」
傳統天文學幾千年以來,都是觀測可見光為主,不過,最近的一百年間,已經超越了可見光,進而透過電磁波,甚至中微子等理解天體。
「即是由射電一路到可見光、紅外、紫外、X射線、伽瑪射線都有,現時這被稱為多波段觀測,可觀察一個星體不同波段發出來的強度、能量,估計它背後的物理狀況,但新的趨勢不止多波段,除了電磁波之外,還有其他中微子、重力波等,或者宇宙射線,即是將幾個不同方向組合起來去觀測天體,它的背後有甚麼正在發生,這超越了可見光的範圍,亦超越了電磁波的範圍,有些東西是從電磁波中觀察不到的,例如中微子,現在我們已經有中微子天文台。譬如我研究的脈衝星,如果兩粒脈衝星撞在一起時,它們會產生很強的引力波,事實上現時已觀測到有幾個這樣的事件,而重要性是在於其實很多重的金屬會在這個過程中誕生,估計有大部分重的元素會在超新星爆炸的時候誕生,以及會在兩個脈衝星碰撞的時候誕生,這些都會導致很強烈的引力波,這亦都可以解釋到很多重的元素,在宇宙如何誕生,以及在地球觀測到的,例如金、銀、銅,這些重的元素是如何在宇宙中產生。」
未來影響天文學發展的一個重要因素,在於學者會運用到不少新型的望遠鏡。
「今後五至十年,會陸續有很多新的望遠鏡落成,最主要譬如我從事射電的方向,有一個名為平方公里列陣,具備多支望遠鏡,會在南非和澳洲分別建設多支望遠鏡,規模屬史無前例的大。它當初的計劃是收集面積達一平方公里,它會每天觀察天上星的變化。 這樣大的望遠鏡會收集到很多數據,可能一秒鐘一個terabyte (TB),一個一TB的硬碟,一秒鐘就填滿了,這樣大量的數據究竟如何儲存和分析,是未來我們關注的趨勢,以及未來研究的課題。 現時科學家嘗試用人工智能的辦法去分析,可能只會保存有用的數據,即時篩選,否則很快就填滿硬碟,數據產生速度太快,難以保存太多。 現時新型的望遠鏡會每日觀天,看星的光度有何變化,這亦是未來的大方向,因為現在我們有這樣的儀器,有條件和運算能力,可以每晚觀天,每晚拍一張照片,然後看光度有何變化,這是屬於Time-Domain Astronomy,即是時間性的天文學。從前並不是這樣的,從前可能隔幾十年,才有人拍某個天區的一張照片,現在可以做得很頻密。」
主持人:香港電台公共事務組