用次毫米電波望遠鏡尋找新生太陽的特徵–中研院天文所呂聖元教授

透過觀察宇宙中其他行星系統的形成過程,是探索太陽系起源的一個好方法。但是在新生的恆星與行星周圍,緻密的星際雲氣往往阻礙了可見光的傳遞,使得我們的光學望遠鏡「看不清楚」。於是觀察波長較長、同時也較不容易被這些緻密星際雲氣所影響的毫米、次毫米波段無線電波望遠鏡,就成為看清楚恆星與行星誕生區域的「利器」。在這些觀測利器的刺探之下,原始恆星、行星盤、以及行星系統中所含的分子都一一現形,為太陽系的演化過程提供許多珍貴又新穎的觀點。當然,也發現許多費解又有趣的疑問。*1,2,3

中研院天文所近幾年來參與好幾項與毫米、次毫米波段無線電觀測有關的國際合作計畫,包括位在夏威夷毛納基火山(Mauna Kea)頂的次毫米波陣列(Submillimeter Array, SMA)、位在南美洲智利阿塔卡瑪高原的阿塔卡瑪大型毫米波陣列(Atacama Large Millimeter Array, ALMA)、位在夏威夷毛納羅火山(Mauna Loa)的阿米巴陣列(Yuan Tseh Lee Array for
Microwave Background Anisotropy, AMiBA)、以及結合全世界多處毫米波及次毫米波單天線(Single Dish)及干涉儀(Interferometer)天文臺的次毫米波特長基線洲際干涉陣列天文臺(Submillimeter Very Long Baseline Array, Submillimeter VLBI)等等*4,5。

這些觀測計畫提供給我們許多過去不曾「看」到過的影像,提供我們對於探索宇宙奧秘的重要資訊,卻也因此揭開更多未解的謎題。其中最令我們感到好奇的,自然是類似太陽與地球這樣的行星系統,在宇宙中究竟如何形成與演化。或者是,宇宙終究竟還存在多少類似地球的行星,以及是否存在生命相關的訊息。這些都是我們相當好奇想要詢問,而次毫米無線電波觀測,則是目前最有機會提供給我們答案的觀測工具。

*1 中研院天文所(2015),天聞,2015秋季
https://sites.google.com/a/asiaa.sinica.edu.tw/iaaq-on-web/2015q3

*2 科技部(2015),天文觀測新世紀,宇宙誕生新視野

*3 呂聖元(2011),尋找宇宙中與生命相關的元素及有機分子,天文館期刊52期
http://outreach.asiaa.sinica.edu.tw/webimg/articles/15311182142.pdf

*4 呂浩元(2015),看不見的星光秘密 無線電波天文簡介,天文館期刊67期
http://outreach.asiaa.sinica.edu.tw/webimg/articles/no68p14-20.pdf

*5 中研院天文所,ALMA簡介
http://alma.asiaa.sinica.edu.tw/index_c.php

講者簡介(摘譯自中研院天文所網頁):
呂聖元教授為美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校天文學博士,曾經於美國加州理工學院擔任博士後研究員,自2002年起任職於中研院天文所,目前為副研究員。
呂教授的研究興趣在於恆星,特別是大質量恆星形成初期的演化過程,及這些恆星周圍的化學環境,藉此讓我們可以瞭解星際介質在溫暖環境下的化學特性及有機物的存在。
為了達成這樣的觀測目的,呂教授主要參與毫米、次毫米無線電波的觀測工作。
https://www.asiaa.sinica.edu.tw/people/cv_c.php?i=syliu

論文閱讀:
The ALMA Universe
https://goo.gl/v117Y2

Li, Z. Y., Banerjee, R., Pudritz, R. E., Jørgensen, J. K., Shang, H., Krasnopolsky, R., & Maury, A. (2014). The earliest stages of star and planet formation: Core collapse, and the formation of disks and outflows. Protostars and Planets VI, 173-194.
https://goo.gl/7DJ15c

CL, B., LM, P., WRF, D., AS, H., EB, F., JA, H., … & L-A, N. (2015). First Results from High Angular Resolution ALMA Observations Toward the HL Tau Region. Astrophysical Journal Letters.
https://goo.gl/rb56kg

Dutrey, A., Semenov, D., Chapillon, E., Gorti, U., Guilloteau, S., Hersant, F., … & Piétu, V. (2014). Physical and chemical structure of planet-forming disks probed by millimeter observations and modeling. Protostars and Planets VI, 317-338.
https://goo.gl/CyiD2C

電腦簡報:
https://goo.gl/vJi7Tc

演講錄影:
https://goo.gl/66dbMS

研習記錄:
http://mynotes.org/earth/?p=6260&page=2

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