臺大梁次震中心成功發射人造衛星望遠鏡

由丹麥、韓國、俄羅斯、中華民國、西班牙等五國合作的「超快閃觀測站-探索型」(Ultra Fast Flash Observatory, UFFO-pathfinder)國際團隊所開發,可以偵測伽瑪射線爆(Gamma Ray Burst, GRB)初期(<1分鐘)所放出的X光、紫外及可見光光源的太空望遠鏡,於2016年4月28日由俄國遠東地區新建的東方航天港火箭發射場(Vostochny Cosmodrome) 成功發射!由於這是東方航天港的處女航,俄羅斯總統普丁(圖6)格外重視,親臨觀禮。臺灣團隊主持人、臺大「梁次震宇宙學與粒子天文物理研究中心」主任陳丕燊教授(上圖右三)表示:這個酬載於羅蒙諾索夫(Lomonosov)衛星的UFFO望遠鏡,試圖觀測伽瑪射線爆初期亮度暴增的階段,將開展伽瑪射線爆研究的新視野,以增進人類了解早期宇宙狂暴的一面。

伽瑪射線爆是宇宙中除了大霹靂以外最猛烈的爆炸。每一天裡,在宇宙中約有3~4個GRB發生。一次爆發所釋放的能量約相當於整個銀河系所放出光的總能量,更驚奇的是這樣龐大的能量卻只持續數秒到數分鐘!伽瑪射線爆遠比超新星與類星體(Quasar)更亮,因此被認為更適合用來研究遙遠的宇宙,或者說早期的宇宙。例如:搜尋宇宙第一代恆星、研究宇宙「再游離化」時期、了解宇宙膨脹的歷史等。GRB可能源自於黑洞與黑洞合併、黑洞與中子星合併、或極新星(hypernova)崩塌;但其真實來源仍待追查。伽瑪射線爆從黯淡無光到極亮的亮度上升階段至今仍未被觀測到。

目前「當家」的世界最先進伽瑪射線爆太空望遠鏡Swift,只能在爆炸發生後60秒鐘鎖定事例,而UFFO則試圖在1到2秒鐘內就能開始觀察。世界各地的天文學家與天文物理學家正期待著UFFO的發射,以觀測GRB爆發瞬間的光子。若能在X光定出GRB位置後的1-2秒內偵測到可見光的話,就可驗證GRB是否有一種亞型可以做為新的宇宙距離定標的「標準蠟燭」(standard candle)。因為GRB比超新星來自宇宙更深處,如果可以做為新的標準蠟燭,它就能用來研究宇宙暗能量(dark energy)的早期演化史。最近發現的重力波事件,極可能有相關聯的電磁波出現,所以UFFO也可以提供額外工具,組合出下一世代的多重信息天文物理學(multi-messenger astrophysics)。

UFFO-探索型朝向深太空,從X光、紫外光、與可見光三個波段觀測伽瑪射線爆瞬變光源。衛星飛行高度約490公里,預計升空後三個月完成測試與校正,然後進行最少三年的觀測任務。UFFO-探索型由兩個主體組成:廣角X光望遠鏡(UBAT),及紫外光與可見光的迴轉式望遠鏡(SMT)。UBAT監測X光的突然變亮,找出光源位置,觸發系統形成伽瑪射線爆的事件。SMT收到訊號後,快速轉動反射鏡對準光源,開始以高敏感度的CCD感光器記錄紫外光與可見光的強度。

陳丕燊教授說:「這次的成功發射有賴於國際合作團隊八年來的長期相互支持與辛勞的貢獻。只要觀測到幾個伽瑪射線爆的早期超快閃光事件,就足以達成UFFO的重要使命,這也是對整個團隊長期付出的最佳回報。在國內,我要特別感謝同窗老友廣達電腦梁次震副董事長對臺灣大學的無私捐贈。臺灣團隊之所以能夠在UFFO-pathfinder望遠鏡硬體與軟體均做出關鍵性的貢獻,其財源大部分來自梁副董的捐贈。此外,科技部的大力支持,以及國家太空中心積極提供測試設備及人力支援,特此一併致謝。」

[參考資料]

1)東方港航天發射場(Vostochny Cosmodrome)官網:http://vostokdrom.ru/

2) 羅蒙諾索夫(Lomonosov)衛星官網: http://lomonosov.sinp.msu.ru/en/

3) 俄國關於羅蒙諾索夫(Lomonosov)衛星發射的線上新聞翻譯: Roscosmos TV online translation: http://www.tvroscosmos.ru/5129/

or

Roscosmos TV Lomonosov page: http://www.tvroscosmos.ru/5323/

●伽瑪射線爆的簡介●

伽瑪射線爆是除了大霹靂以外最猛烈的爆炸。每一天裡約有3~4個GRB(伽瑪射線爆)發生。一次所釋放的能量約為太陽一生約百億年所放出的總能量,但卻只持續數秒到數分鐘!伽瑪射線爆的來源與物理機制仍是未知的謎,對於伽瑪射線爆的研究仍是現今天文物理學家最感興趣的課題之一。

●UFFO 國際團隊●

韓國(總主持人)、西班牙、俄國、臺灣、丹麥

●UFFO臺灣團隊●

基地:臺灣大學梁次震宇宙學與粒子天文物理學研究中心(LeCosPA)

主持人:陳丕燊講座教授

共同主持人:南智祐助理教授(Jiwoo Nam,SMT設計人與主管)

共同主持人:王名儒教授(臺灣大學)

碩士生張硯詠(多陰極光電倍增管校正、X光感光器模擬設計)

共同主持人:黃明輝副教授(聯合大學,系統校正與光學模擬)

阮瑞祥副教授、陳紀榮碩士(聯合大學,UBAT校正光源)

共同主持人:陳嘉瑞組長(太空環境測試)及其帶領團隊

●協同研究人員●

博士後:劉宗哲(太空環境測試、UBAT太空輻射模擬、UBAT X光模擬、SMT GRB訊號模擬)指導兩位碩士生進行模擬