專欄
中研院團隊克服萬難,揭開未知黑洞的謎
科學界探尋黑洞不曾停止,2017年,人類拍到第一張M87黑洞的照片震撼了科學界,一年後由台灣中研院主導的格陵蘭望遠鏡,再次拍攝到M87黑洞的照片,也發現了更多值得研究的題材。中研院天文所今年首度公開這張照片,同時也宣布未來將持續揭開黑洞神祕的面紗! 中研院首度公開照片 揭開黑洞神祕面紗 中研院天文所的會議室坐滿了天文迷,各個年齡層、各種國籍,他們都是為了黑洞的最新影像而來。 2017年這張M87黑洞照片驚動了全世界,這是人類第一次看見黑洞。(圖/獨立特派員) 中研院天文所博士後研究紀伯特表示,2017年黑洞的尺寸是40μas,2018年黑洞的尺寸也有40μas,所以總相對論仍然是正確的。再次看見黑洞,發現它的尺寸沒有改變,但周圍的亮點逆時針旋轉大約30度。 中研院天文所研究員陳明堂說:「這兩年影像比較起來發現,這電漿體實際上是會轉的、會移動的,它是一個動力系統,這很有趣。」科學家談起黑洞,眼神總是閃閃發光,這個科幻電影反覆出現的題材,也是科學家們追逐的對象。 黑洞會吞噬萬物、與地球存在時間差,這些科幻電影的情節,都是科學真實的研究成果。人類只能以照片一窺黑洞的真實面貌,而之所以選擇M87黑洞拍攝,是因為它夠大、質量是太陽的一百萬倍以上,不過成因至今還是個謎。 集結全世界天文高手!黑洞是如何拍到的? 看似甜甜圈的謎樣黑洞,距離地球5500萬光年,相當於5500個銀河系。那麼遠的距離,要拍到黑洞,並非只靠中研院一座望遠鏡,而是集合了全世界的天文高手合作的EHT事件視界望遠鏡。 中研院天文所研究員陳明堂說:「EHT全名是 Event Horizon Telescope,它是一個用全世界不同國家、不同地區、不同單位的電波望遠鏡去組成的。」EHT在全球有11座望遠鏡,這次拍攝M87黑洞,有夏威夷、智利、墨西哥、西班牙、南極及格陵蘭,一共9座望遠鏡合作,每個點就是一個望遠鏡正在收集光線,有越多的點,代表同時間有越多收集光線的部分,所以效率會變高。 其中夏威夷、智利及格陵蘭望遠鏡,台灣都有參與,格陵蘭望遠鏡更是第一次加入EHT觀測。(圖/獨立特派員) 9座望遠鏡連線,模擬出跟地球一樣大的望遠鏡,而這些望遠鏡跟光學望遠鏡不同,它們其實是天線,收的是無線電波。(圖/獨立特派員) 中研院天文所技師韓之強說:「無線電波的訊號需要經過後段的處理,即使解譯出來的訊號,也對科學家沒有用,一般人沒有辦法直接判斷出來是什麼。要經過後面的運算,把它變成我們看到的黑洞影像。」要把無線電波變成影像,每秒鐘4張藍光光碟的資料量,大到無法用網路傳輸,光是運送硬碟就得花大半年,在超級電腦中組合起來,至少需要6個月去執行。 觀測工作艱難 一張黑洞照片要花五年分析? 大量資料透過校準團隊、分析團隊的作業,花了5年才產出黑洞照片,目前還有兩百多位科學家,正在研究背後的數據資訊。來自日本的研究員松下聰樹,來台已經20年。為了看見黑洞,從日本跑到夏威夷蓋望遠鏡,之後還去了智利,2010年加入格陵蘭計畫,跟著中研院團隊花了8年,把望遠鏡搬去北極!為了適應極地氣候,望遠鏡必須重新設計、改裝,先在美國組裝試驗,再長途跋涉運到格陵蘭。 2018年,格陵蘭望遠鏡終於完工,建造完成5個月後,正式加入EHT的觀測任務。雖然可以遠端操作,工作人員每年還是要去兩次格陵蘭維護望遠鏡。在北極工作,第一件要克服的困難就是氣候,攝氏零下42度低溫之外,每年10月到3月還有沙塵暴,就連每年3到4個月的永夜,也是困難之一。 艱難的觀測工作,不只有男性參與,格陵蘭望遠鏡計畫,也有幾位女性。這群追逐黑洞的科學家,夢想不止於此,他們還要把這座望遠鏡,搬上格陵蘭的冰原峰頂。 要登上3200公尺的峰頂,得靠這種大型雪橇,載著拆解後的望遠鏡在冰原上慢慢前進。(圖/陳明堂) 送到峰頂需要兩年的時間,再經過一年組裝調校,預計2028年開始觀測,到時候望遠鏡從北極的高點,就可以更清楚觀測到黑洞的光子環。中研院天文所研究員陳明堂表示,從光子環的形狀可以直接去探討,黑洞的自轉是在時空裡面的自轉,且它會拉著空間、拉著時間在轉動。 科學家們費盡千辛萬苦追逐黑洞,也讓未來有了更多可能。格陵蘭望遠鏡花了8年建置、5年觀測,這群科學家克服萬難,終於一窺5500萬光年外的黑洞,他們還要再花5年往峰頂前進,更進一步揭開未知黑洞世界的謎。 林珍汝 / 採訪報導賴振元 / 攝影 黃郁婷/編輯
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芬蘭入會,北約東擴,地緣政治情勢將如何改變?
2023年4月4日芬蘭正式加入北約,讓北約更深入北極圈,卻也可能使北約與俄羅斯情勢更加緊張,芬蘭的抉擇將讓和平到來?還是漸行漸遠?除國防之外,芬蘭也不忘在科技發展與人性服務間繼續前進,距離北極圈最近的城市奧盧,成為6G的火車頭;服務設計更在極圈內蓬勃發展。 芬蘭決定加入北約 背後有何歷史緣由? 俄烏戰爭後,長期保持中立國的芬蘭和瑞典申請加入北大西洋公約組織(以下簡稱北約),經過近一年的時間,芬蘭在2023年4月4日正式成為北約第31個會員國。 軍事不結盟的時代已經過去,然而芬蘭的加入,卻代表著北約這個全球最大的軍事聯盟與俄羅斯的陸地邊界,一口氣增加了超過1300公里,俄羅斯曾多次警告反對北約東擴,現在警語已成政治現實。 芬蘭總統尼尼斯托聲明,芬蘭加入北約的會員資格,並不是要跟任何人對抗,也不會改變芬蘭外交和安全政策的基礎或目標。芬蘭是一個穩定可預測的北歐國家,尋求和平解決爭端。 芬蘭和俄羅斯向來有著複雜的政治情結,俄烏戰爭前只有約4成芬蘭人贊成加入北約,戰後躍升至9成。芬蘭奧盧市商務促進局專案經理Petri Karinen表示,俄烏戰爭是主因,還有俄羅斯如何以能源作為對抗歐洲的工具,種種不同程度的行動,也改變了芬蘭人的想法。 芬蘭成為北約生力軍,自身擁有的國防實力及在北極的國土腹地,讓北極圈的地緣政治產生巨大變化。曾隸屬瑞典、蘇聯的芬蘭,十分珍惜獨立後的民主,因此長期保持中立國的地位,回望歷史,芬蘭人的這個抉擇並不容易。 芬蘭和蘇聯有過冬季及繼續戰爭兩次慘烈的交手,芬蘭也成立軍事博物館,記取戰爭的歷史教訓。芬蘭巴倫支及北方大使Jari Vilén說,他們被迫學習接受俄國,被迫保護、保存自己的文化與生活方式。 芬蘭的國旗在北約總部升起,象徵第31個會員國的加入。(圖/獨立特派員) 芬蘭奧盧成6G城 產官學合力發展創新科技 過去戰爭的傷痕仍在,新的威脅尚未解除,芬蘭人做好防禦國家的準備,卻也沒有忘記往前探索希望的可能性。當全世界都還在努力落實5G應用時,離北極圈最近的芬蘭城市奧盧,5年前就已經開始放眼6G的未來。 奧盧大學6G團隊執行長Marja Matinmikko-Blue說明,最大的動力來自永續發展,所有6G的研發,主要是解決永續發展的各項挑戰。例如,過去相當耗時的3D建模,現在透過手機拍攝的現場畫面,以機器深度學習系統結合6G,可望找到最佳解決方案。 奧盧成為6G的領頭羊,源自這個城市本就是科技重鎮之一,曾經的手機龍頭Nokia在此設立研發中心,其退出手機市場後,留下的科技人才吸引許多國際廠商到奧盧設點,台灣的聯發科就是其中之一。 人才就是競爭力,奧盧還有芬蘭產官學界傾盡全力支持。芬蘭奧盧市商務促進局執行長Juha Ala-Mursula就說:「我們有Nokia的通訊科技網絡、聯發科的數據機,還有其他主要測試廠商,以及來自學校方面的策略研究,我們將各企業組織結合起來,這變成一個生態鏈。」 奧盧是科技重鎮,吸引許多國際廠商進駐。(圖/獨立特派員) 芬蘭人幸福感從哪來?服務設計貼合人性需求 研發創新的能量不只科技,更來自人性,服務設計近年也成為芬蘭的強項,奧盧大學附設醫院的健康實驗室,以人為本,找出問題解方。 奧盧大學醫院服務設計師Teemu Kemilä認為,服務設計是一門整合的科學,將所有知識與經濟結合,最重要的是以客戶為本。「當我們關注他的需求,我們可以找到不同的方案,然後進行測試,找到最適合的解決方案。」 芬蘭和台灣一樣面臨老化危機,專業照護人員不足,醫院的設施就得更有效率。奧盧大學的健康實驗室因應病患的需求,以點滴為例,過去醫護人員必須不斷巡視每位病人的點滴注射狀況,現在透過智慧監控器,用手機APP就能同時監控7位以上病患的點滴注射量。 如何透過服務設計的實驗探索,找到新的機會及解方,在環境挑戰嚴酷的北極圈更形重要,芬蘭極圈內最北邊的大學拉普蘭,就因此成為服務設計重鎮,要解決小至社區民眾,大至全球企業的各式需求。 聯合國公布2023年全球幸福國家報告,芬蘭連續6年蟬聯冠軍,即使身處方方面面都相對挑戰的極圈北國,但務實國防外交帶來的安全感,與細膩的生活服務體驗,或許正是芬蘭人幸福感的重要來源。 (※陳廷宇 羅盛達/採訪報導)