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柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
来源:世界新聞網 | 作者:陳巧倫 | 2011/12/6 12:56:00 | 浏览:3881 | 评论:0

柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
柏克萊加大華裔天文物理學家馬中珮和研究生麥克康乃爾(Nicholas McConnell)5日發表論文,指出研究小組在距離地球3億光年的銀河系,觀測到兩個質量各相當於太陽100億倍的超級大黑洞,震驚全球天文學界。

柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
图为马中佩与3岁的儿子在加州史丹佛家中合照。(中央社)

柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
銀河系中心(圖片:柏克萊加大天文所提供)

柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
馬中珮觀測發現的龐大黑洞,不只有能力吞噬行星和恆星,同時也能吸進小星系。圖為超大黑洞的意象圖。(美聯社)

柏克萊加大華裔女天文物理學家馬中珮發現銀河系超大黑洞
在這張新觀測到的黑洞分解圖中,顯示在最亮的星系團之一NGC 3842(左上)裡,超大黑洞周圍被無數星體包圍(中),它的吸力範圍則達到冥王星繞太陽軌道(右下)的七倍。(Getty Images)

  這兩個黑洞分別位在NGC 3842和NGC 4889星系,位在銀河系的中心地帶,離地球有3億光年。目前天文學家一共發現了有63個黑洞,上一次發現最大的黑洞是33年前在M87星系,但質量僅有新發現黑洞的一半。紐約時報指出,這個新發現有助在銀河系形成與演化過程中,黑洞扮演的角色。劍橋大學宇宙學家瑞斯(Martin Rees)說,這是一點一滴,得來不易的新發現,可能還會有更大的黑洞。

  馬中珮指出,因為黑洞是看不到的,必須依據離黑洞最近的星球軌道的反射來測量它,觀測的星球必須距離黑洞1000光年之內。但是畢竟是在地球的3億光年以外,所以研究團隊必須觀察得非常仔細,才能夠準確測量黑洞的質量。

  依據理論,越大的星系中會發現越質量越大的黑洞,當星系軌道碰撞爆炸時,黑洞會相互吸引合併,產生更大的黑洞。馬中珮說,發現到這兩個超級大黑洞,更讓人對宇宙感到不可思議。「就好像是看到一個人長到9呎高,你會很好奇他怎麼能夠長這麼大」,「是父母親也很高,還是營養很好?」。

  研究計畫在四年前展開,由馬中珮教授領軍,組成八人研究小組,小組成員包括來自柏克萊、加大、德州大學奧斯汀分校、多倫多大學、密西根大學以及亞利桑納州國家光學天文台的研究生和教授。利用位在夏威夷的雙子星(Gemini)和KECK天文望遠鏡觀測,再運用電腦模擬和數據分析輔助,才得到這驚人的研究結果。

  馬中珮教授表示,由於全世界的天文研究,都必須借重這些高倍數天文望遠鏡,這項研究計畫在每半年之中,只能排到三、四個夜晚使用望遠鏡。望遠鏡每晚運作費用平均是10萬元,若是天氣不好或是需要維修設備,就等於半年沒有新資料,她笑說「這些數據得來不易」。

  麥克康乃爾認為,這個新發現再度拓展了天文學的領域。馬中珮教授覺得,如今科技發展成熟,使用高倍數望遠鏡來觀察黑洞的形成和演化,令人更感驚奇。她目前手中仍有許多研究計畫進行,預計下個月將再發表一篇黑洞相關研究論文。「也許在未來幾年,還會再發現幾個超大的黑洞」,不過,這大概已經到極限了。

  這項研究結果原訂12月8日在國際學術期刊「自然(Nature)」中公布,但英國倫敦泰晤士報搶先在4日報導,引起學術界震驚,也使柏克萊加大不得不將發表記者會提前於5日中午,並以電話會議方式舉行。


相关讯息:美國太空總署(NASA)證實 太陽系外發現超級地球

  美國太空總署(NASA)3日證實在地球的太陽系之外,發現一個各種重要條件與地球極為類似,可以讓生命存在的星球。

  科學家說,這顆凱普勒22b行星(Kepler-22b)表面溫度約為華氏72度(攝氏22度),上面可能有水和陸地。

  這顆由NASA的凱普勒搜尋行星天文望遠鏡發現的星球,運行軌道位於適合居住的地帶,因此很可能有生命存在。

  這是凱普勒計畫首次證實在地球的太陽系之外,發現位於溫度適中的可居住地帶的行星。

  天文學家以前曾兩度宣布在這種地帶發現行星,可是兩者存在生命的可能性都很低,其中一個引起爭議,另一個太接近可居住地帶的高溫邊緣。

  法國天文學家今年稍早證實發現第一個符合維持生命的重要條件的星球,不過2009年發現的凱普勒22b是NASA第一個證實的這種行星。

  所謂的證實意指天文學家曾三度看到這顆行星從其恆星前面經過,不過這並不表示專家知道這顆行星確實存在生命,只是其各種條件適合生命存在。

  這種行星與其恆星的距離適中,溫度不會太高或太低,能夠維持水份存在,其表面也有能夠維持生命的恰當溫度和大氣。

  在距地球大約600光年外的凱普勒22b,每290天環繞其恆星一周,體積約為地球的2.4倍,使其成為「超級地球」。科學家還不確定它究竟是由岩石、氣體或液體組成。

  NASA說,以前發現的兩個可能存在生命的行星,其恆星都比我們的太陽小,溫度也較低,而凱普勒22b是迄今所發現,在與我們的太陽非常類似的恆星的可居住地帶中間運行的最小行星。

华裔天文物理学家马中珮:我们稀有珍贵(刘海平)

16岁获得台湾青少年小提琴大赛冠军、高中二年级获得麻省理工学院物理系入学资格、35岁获得美国大学终身教职,44岁发现人类迄今为止所知宇宙最大两个黑洞……创造这一串令人惊羡的成绩的,正是伯克利加州大学华裔女天文物理学家马中珮。

著名的《自然》期刊于12月8日刊登了马中珮和研究生Nicholas McConnell共同发表的论文,内容是研究小组在距离地球3亿光年的银河系,观测到两个质量各相当于太阳100亿倍的超级大黑洞。

从事黑洞研究的科学家很多,观测到却并不容易,上一次发现最大的黑洞是33年前,马中珮研究组新发现的黑洞质量是上一次发现的两倍。四年前,马中珮请来多位具有专长的研究员组成研究小组,申请天文望远镜的观测时间,大家对大黑洞的研究都充满兴趣。

马中珮称,很大的黑洞住在很大的银河系中,那些银河系均为大家所知,我们就到附近好几百万、好几亿光年之外的银河,看其中心有没有黑洞的现象。她的发现震动天文界,也让天文爱好者兴奋不已,而黑洞本身对普通人来说也非常神秘。其实地球所在的银河系中心也有黑洞,但比马中珮小组观测到的黑洞小2500倍,好在离地球有2万5000光年,不会让大家“掉进去”。

黑洞和银河系关系紧密,越大的银河中能找到的黑洞也越大。马中珮指出,在了解黑洞的同时也能帮人类了解银河系的产生。她目前的研究成果,只是在分析了三个银河系的基础上完成,正在分析的还有五六个银河系的数据。由于天文望远镜在夏威夷的天文台,同时也需要排期等待,希望未来能够观测到十多个甚至二十多个银河系的黑洞。

黑洞大,银河系大,与浩瀚无垠的宇宙相比,地球上的经济、环保以及党派之争等问题变得如此渺小。马中珮说:“银河系中有上万个星球,太阳系只是其中之一;而宇宙中又有上亿个不同的银河系,我们真的是很渺小。” 除此之外,在研究暗物质和暗能量的过程中,发现我们所知的元素周期表中的元素只占宇宙的4%,她说:“这表示96%的那些不发光的都是人类看不到的暗物质或者暗能量。”如今,人类也在寻找外星生物,从这个角度来看,我们虽然渺小但也稀有而珍贵。

马中珮自言最幸运的是在十二三岁时就立志要当物理学家。四岁就学习小提琴的她,对天文物理和音乐都非常着迷,但是“物理学家可以玩音乐,音乐家却无法研究科学”的想法,最终让她选择了研究物理为终身职业。

马中珮出身新闻世家,父亲马骥伸是台湾知名新闻学者,母亲是资深媒体人黄肇珩。马中珮在北一女中读高二时就赴美求学,在麻省理工学院攻读天文物理及宇宙学,直至博士毕业;博士后在加州理工学院完成。在宾州大学天文及物理系先后担任助理教授和副教授。2002年开始在伯克利加大出任天文物理学教授。

左手写字、右手拉琴的马中珮不仅将物理研究和小提琴“玩得转”,也未错过自己人生的精彩。她与先生因为音乐而相识,先生在大学担任音乐系教授,是一位中提琴家。夫妇两人每年都应邀到南湾的天文台年度演奏会参加四重奏表演。如今三岁的儿子活泼可爱,也开始学习拉提琴,但是马中珮却从不勉强儿子,因为她深知“学琴很苦”,一切要从兴趣出发。

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