2022年度邵逸夫獎今日(5月24日)公布得獎?wù)呙麊?,其?span id="aftbcn6" class="wpcom_tag_link">天文學獎平均頒授給兩位在天體測量學有極大貢獻的天文學家,他們分別是瑞典隆德大學(Lund University)天文學及理論物理系隆德天文臺榮休教授萊納特·林德格倫(Lennart Lindegren)和愛爾蘭都柏林大學學院物理學院客座教授邁克爾·佩里曼(Michael Perryman)以表彰他們一生對天體測量學的貢獻,尤其是在歐洲太空總署依巴谷衛(wèi)星(HIgh Precision PARallax COllecting Satellite,縮寫為Hipparcos,全稱為「高精度視差采集衛(wèi)星」,中文按照縮寫,音譯為依巴谷衛(wèi)星)及蓋亞衛(wèi)星(Gaia)的構(gòu)想和設(shè)計中扮演的角色。于1989年發(fā)射的依巴谷衛(wèi)星,曾測量逾十萬顆恒星的位置和運動狀況,其精確度比地面天文臺高出兩個數(shù)量級。蓋亞衛(wèi)星于2013年發(fā)射,目前仍在運作,以其精確度更高的技術(shù),測量了數(shù)以十億計的恒星、類星體及太陽系天體的位置和轉(zhuǎn)動狀況。這兩項任務(wù)所得的成果豐碩,精準描繪出銀河系里恒星的分布及特性,以及為銀河系的形成及歷史提供獨有的見解,影響天文學及天體物理學里幾乎所有的分支。這個獎項亦旨在表彰所有令依巴谷衛(wèi)星及蓋亞衛(wèi)星得以成功的天文學家和工程師。自史前時代開始,測量行星及恒星的位置、距離及轉(zhuǎn)動都對天文學極為重要。早期托勒密(Ptolemy 約公元100–170),兀魯伯(Ulu? Beg 1394–1449)和第谷·布拉赫(Tycho Brahe 1546–1601)透過肉眼觀測而編制的星表,在過去兩個世紀,無論是數(shù)據(jù)的數(shù)量還是精確度,都由不斷提高的望遠鏡星表取替。然而,在二十世紀末,由地面光學望遠鏡所衍生的天體測量學在謀求進一步改進時,遇到難以克服的困難。這些困難來自大氣畸變、望遠鏡所受到的熱力及重力問題,不同望遠鏡的數(shù)據(jù)也難以整合處理。歐洲太空總署的依巴谷衛(wèi)星(1989–1993)開啟了精確太空天體測量學的時代。依巴谷衛(wèi)星將超過十萬顆亮星編入星表。它測量了這些恒星在天空中的視位置的年度變化,其微細度就相等于從香港望向北京,所見的一個拇指寬度。透過測量地球沿著軌道運轉(zhuǎn)時恒星視位置的細微變化(視差),依巴谷衛(wèi)星測定超過二萬顆恒星的距離,不確定性少于百分之十。歐洲太空總署的蓋亞衛(wèi)星于2013年12月啟動,其設(shè)計以依巴谷衛(wèi)星的設(shè)計準則為基礎(chǔ),但性能大幅提升。蓋亞衛(wèi)星所測量的恒星位置,數(shù)量比依巴谷多一萬倍,精確度亦是依巴谷衛(wèi)星的一百倍。蓋亞衛(wèi)星幾乎將整個銀河系里接近百分之一的恒星編入星表,目前已以視差為基準,測定超過五千萬顆恒星的距離,不確定性少于百分之十。視差是天文學里所有距離的基礎(chǔ),因此亦是測量宇宙規(guī)模最堅實的基礎(chǔ)。蓋亞衛(wèi)星項目的初始星表已于公眾平臺發(fā)放,有關(guān)的研究徹底改變了多個領(lǐng)域的天文學認知,并有望在任務(wù)結(jié)束之前(2025或之后),推出內(nèi)容更加豐富、數(shù)量更加龐大、精確度更加高的星表。蓋亞衛(wèi)星的宇宙普查,無論在數(shù)量還是質(zhì)量上,在未來數(shù)十年內(nèi)也無法被超越。蓋亞衛(wèi)星能夠測量恒星在天空上位置的微小變化,細如從香港望向北京,所見一絲頭發(fā)的寬度;它亦能測量恒星在天空中的運動,可測的幅度比由地球望向月球,所見太空人頭發(fā)生長的視速度還要小。蓋亞衛(wèi)星卓越的表現(xiàn),歸根于其獨有的設(shè)計,蓋亞衛(wèi)星是由兩個不同指向的太空望遠鏡組成,所得影像然后再由單一的探測器組合起來。太空望遠鏡每六小時轉(zhuǎn)動一次,每當有恒星影像劃過探測器的一個定點時,便會將精確的測量數(shù)據(jù)送回地球。為什么精確的天體測量學如此重要?這是因為它提供了天體的位置、速度及距離等基本數(shù)據(jù),為現(xiàn)代天文學及天體物理學里幾乎所有的分支奠下基石。恒星與地球精確的距離,讓我們能夠測量它們的絕對光度,繼而為恒星的內(nèi)部物理過程,如簡并星的內(nèi)部結(jié)晶,提供高敏感度的測量。恒星空間分布中的小規(guī)模不均勻性,提供了一個被破壞的恒星團的一瞥,也許類似于太陽誕生的地方。透過測量恒星的速度,我們能推斷出它們的銀心軌道,繼而獲得銀河系的形成歷史和神秘暗物質(zhì)在銀河系里分布的線索。蓋亞衛(wèi)星正在探測很久以前被銀河系瓦解的小型伴星系之殘骸,以及銀盤里恒星分布的不規(guī)則性,這有可能反映出最近幸存的伴星系或看不見的暗物質(zhì)團的干擾。蓋亞衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)讓我們能夠首次確定遙遠星團和矮星系的軌道。蓋亞衛(wèi)星將會提供大量輔助性的天文觀測數(shù)據(jù),包括十億顆恒星的全天多色測光普查、數(shù)百萬顆恒星的視向速度、數(shù)十萬顆變星的光變曲線、數(shù)千顆太陽系外行星的發(fā)現(xiàn)和測量、仔細程度前所未見的小行星及其它小型太陽系天體的普查、紀錄數(shù)十萬顆遙遠類星體的統(tǒng)一星表,以及對愛因斯坦重力理論嶄新而嚴格的測試。依巴谷衛(wèi)星和蓋亞衛(wèi)星的成功有賴許多人在過去半個世紀的共同努力。邵逸夫獎表彰其中二人,他們均為這兩項任務(wù)作出持續(xù)且關(guān)鍵的科學貢獻。萊納特·林德格倫在依巴谷衛(wèi)星的設(shè)計上提出許多構(gòu)想。他是負責分析依巴谷衛(wèi)星數(shù)據(jù)的兩個獨立團隊中其中一隊的主管,亦是依巴谷衛(wèi)星科學團隊和蓋亞衛(wèi)星科學團隊的成員,先后在任時間各達二十多年。邁克爾·佩里曼在1981至1997年期間擔任依巴谷衛(wèi)星的項目科學家,同時期出任依巴谷衛(wèi)星科學團隊的主席,并且是1997年一份描述依巴谷星表的論文的主要作者。佩里曼亦在1995至2008年間擔任蓋亞衛(wèi)星的項目科學家,1995至2000年間擔任蓋亞衛(wèi)星科學咨詢小組主席,并在2001至2008年間擔任蓋亞衛(wèi)星科學團隊的主席。林德格倫和佩里曼在九十年代提出蓋亞衛(wèi)星的構(gòu)想,在其科學及技術(shù)上的設(shè)計扮演著重要角色。
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