2022年度邵逸夫獎(jiǎng)今日(5月24日)公布得獎(jiǎng)?wù)呙麊?,其?span id="1zg4wys" class="wpcom_tag_link">天文學(xué)獎(jiǎng)平均頒授給兩位在天體測(cè)量學(xué)有極大貢獻(xiàn)的天文學(xué)家,他們分別是瑞典隆德大學(xué)(Lund University)天文學(xué)及理論物理系隆德天文臺(tái)榮休教授萊納特·林德格倫(Lennart Lindegren)和愛爾蘭都柏林大學(xué)學(xué)院物理學(xué)院客座教授邁克爾·佩里曼(Michael Perryman)以表彰他們一生對(duì)天體測(cè)量學(xué)的貢獻(xiàn),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(jì)中扮演的角色。于1989年發(fā)射的依巴谷衛(wèi)星,曾測(cè)量逾十萬顆恒星的位置和運(yùn)動(dòng)狀況,其精確度比地面天文臺(tái)高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。蓋亞衛(wèi)星于2013年發(fā)射,目前仍在運(yùn)作,以其精確度更高的技術(shù),測(cè)量了數(shù)以十億計(jì)的恒星、類星體及太陽系天體的位置和轉(zhuǎn)動(dòng)狀況。這兩項(xiàng)任務(wù)所得的成果豐碩,精準(zhǔn)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(dú)有的見解,影響天文學(xué)及天體物理學(xué)里幾乎所有的分支。這個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)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(xué)家和工程師。自史前時(shí)代開始,測(cè)量行星及恒星的位置、距離及轉(zhuǎn)動(dòng)都對(duì)天文學(xué)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(cè)而編制的星表,在過去兩個(gè)世紀(jì),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(yuǎn)鏡星表取替。然而,在二十世紀(jì)末,由地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡所衍生的天體測(cè)量學(xué)在謀求進(jìn)一步改進(jìn)時(shí),遇到難以克服的困難。這些困難來自大氣畸變、望遠(yuǎn)鏡所受到的熱力及重力問題,不同望遠(yuǎn)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(cè)量學(xué)的時(shí)代。依巴谷衛(wèi)星將超過十萬顆亮星編入星表。它測(cè)量了這些恒星在天空中的視位置的年度變化,其微細(xì)度就相等于從香港望向北京,所見的一個(gè)拇指寬度。透過測(cè)量地球沿著軌道運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)恒星視位置的細(xì)微變化(視差),依巴谷衛(wèi)星測(cè)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(dòng),其設(shè)計(jì)以依巴谷衛(wèi)星的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為基礎(chǔ),但性能大幅提升。蓋亞衛(wèi)星所測(cè)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(gè)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(zhǔn),測(cè)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(xué)里所有距離的基礎(chǔ),因此亦是測(cè)量宇宙規(guī)模最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。蓋亞衛(wèi)星項(xiàng)目的初始星表已于公眾平臺(tái)發(fā)放,有關(guān)的研究徹底改變了多個(gè)領(lǐng)域的天文學(xué)認(rèn)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(cè)量恒星在天空上位置的微小變化,細(xì)如從香港望向北京,所見一絲頭發(fā)的寬度;它亦能測(cè)量恒星在天空中的運(yùn)動(dòng),可測(cè)的幅度比由地球望向月球,所見太空人頭發(fā)生長(zhǎng)的視速度還要小。蓋亞衛(wèi)星卓越的表現(xiàn),歸根于其獨(dú)有的設(shè)計(jì),蓋亞衛(wèi)星是由兩個(gè)不同指向的太空望遠(yuǎn)鏡組成,所得影像然后再由單一的探測(cè)器組合起來。太空望遠(yuǎn)鏡每六小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一次,每當(dāng)有恒星影像劃過探測(cè)器的一個(gè)定點(diǎn)時(shí),便會(huì)將精確的測(cè)量數(shù)據(jù)送回地球。為什么精確的天體測(cè)量學(xué)如此重要?這是因?yàn)樗峁┝颂祗w的位置、速度及距離等基本數(shù)據(jù),為現(xiàn)代天文學(xué)及天體物理學(xué)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(cè)量它們的絕對(duì)光度,繼而為恒星的內(nèi)部物理過程,如簡(jiǎn)并星的內(nèi)部結(jié)晶,提供高敏感度的測(cè)量。恒星空間分布中的小規(guī)模不均勻性,提供了一個(gè)被破壞的恒星團(tuán)的一瞥,也許類似于太陽誕生的地方。透過測(cè)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(cè)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(tuán)的干擾。蓋亞衛(wèi)星的測(cè)量數(shù)據(jù)讓我們能夠首次確定遙遠(yuǎn)星團(tuán)和矮星系的軌道。蓋亞衛(wèi)星將會(huì)提供大量輔助性的天文觀測(cè)數(shù)據(jù),包括十億顆恒星的全天多色測(cè)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(cè)量、仔細(xì)程度前所未見的小行星及其它小型太陽系天體的普查、紀(jì)錄數(shù)十萬顆遙遠(yuǎn)類星體的統(tǒng)一星表,以及對(duì)愛因斯坦重力理論嶄新而嚴(yán)格的測(cè)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(gè)世紀(jì)的共同努力。邵逸夫獎(jiǎng)表彰其中二人,他們均為這兩項(xiàng)任務(wù)作出持續(xù)且關(guān)鍵的科學(xué)貢獻(xiàn)。萊納特·林德格倫在依巴谷衛(wèi)星的設(shè)計(jì)上提出許多構(gòu)想。他是負(fù)責(zé)分析依巴谷衛(wèi)星數(shù)據(jù)的兩個(gè)獨(dú)立團(tuán)隊(duì)中其中一隊(duì)的主管,亦是依巴谷衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)和蓋亞衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)的成員,先后在任時(shí)間各達(dá)二十多年。邁克爾·佩里曼在1981至1997年期間擔(dān)任依巴谷衛(wèi)星的項(xiàng)目科學(xué)家,同時(shí)期出任依巴谷衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)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(dān)任蓋亞衛(wèi)星的項(xiàng)目科學(xué)家,1995至2000年間擔(dān)任蓋亞衛(wèi)星科學(xué)咨詢小組主席,并在2001至2008年間擔(dān)任蓋亞衛(wèi)星科學(xué)團(tuán)隊(duì)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(xué)及技術(shù)上的設(shè)計(jì)扮演著重要角色。
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