幻想成真?美國華裔天文學家發現《星際迷航》中的瓦肯星

據美國《僑報》報道,《星際迷航》(Star Trek)科幻系列劇中,宇宙和星際聯邦中最重要的智慧種族之一瓦肯人的母星瓦肯星(Vulcan)位於娜瓦薩(Nevasa)恆星系主恆星娜瓦薩周圍的一顆行星上,圍繞恆星HD26965 (也稱作波江座40A)運行,距離地球大約為16光年。

在科幻劇創作人羅登貝瑞(Gene Roddenberry)天馬行空的想象中,這個星球大氣較稀薄,星球的居民因為外面太熱而住進山洞裡 。1960年代起,這個人類幾代人探索全然未知的新世界,尋找新生命和新文明的科幻夢想,而今難以置信地成為現實。

幻想成真?美國華裔天文學家發現《星際迷航》中的瓦肯星

葛健(右三)與部分天文臺工程技術人員,身後為DEFT望遠鏡。(美國《僑報》/葛健提供)

幻想中的瓦肯星被發現

2018年7月,英國《皇家天文月刊》刊等了佛羅里達大學天文學系教授葛健及其博士後馬波,田納西州立大學天文學家Gregory Henry 及Matthew Muterspaugh等的研究論文。葛健和他所領導的觀測研究團隊,利用亞利桑那州達摩基金會天文望遠鏡(DEFT),通過常年密集的觀測,在《星際迷航》故事中斯波克家鄉的波江座40A恆星的周圍發現了一顆被稱為“超級地球”(Super Earth)的“瓦肯星” (官方稱為HD26965b)。

葛健表示,新發現的瓦肯星在圍繞類似太陽的恆星運行的超級地球中,是離我們人類最近的一顆。這顆行星的半徑約為地球的兩倍,質量約是地球的8倍,公轉週期42天。根據葛健的觀測研究團隊的測量數據,這顆超級地球和《星際迷航》劇中幻想的瓦肯星幾乎無異:離她的太陽近些,引力較地球大,距離地球大約16光年。

葛健帶領的觀測研究團隊2014年開始達摩地外行星巡天項目。同年,使用他們自己研製的TOU光譜儀在田納西州州立大學的2米自動化望遠鏡上進行先導觀測。2015年初,葛健觀測團隊在波江座40A(HD26965) 發現一個可能呈週期性變化的信號。2015年中旬,在基金捐助人辛格(MickySinger)幫助下,葛健團隊自己的專用天文望遠鏡運到稜蒙山(Mt. Lemmon) 觀測站 ,花了一年多時間按裝和調試,用以開展達摩地外行星巡天。2016年10月,這臺望遠鏡正式投入科學觀測,被命名為達摩基金望遠鏡DEFT(Dharma Endowment Foundation Telescope)。

達摩基金望遠鏡正式工作後,葛健團隊繼續利用TOU光譜儀對波江座40A作進一步觀測,終於清晰探測到在42天週期裡以最大約每秒1.8米的視像速度來回移動的信號, 經過後續仔細數據分析才確定這一週期信號來自一個超級地球。

葛健指出,雖然這顆星是圍繞類似太陽的恆星運行的超級地球中離我們最近的,但是按照目前的技術能力,人類抵達那裡可能需要數十萬年時間,這顆星看起來究竟什麼樣,只能依靠想象。同時,這顆超級地球“肯瓦星”,可能一半寒冷,一半炎熱,因為潮汐鎖定會使天體永遠以同一面對著另一個天體。所以,它面對“太陽”的一面可能炎熱,乾燥;而背對“太陽”的一面,則可能陰冷,潮溼。一冷一熱的情形,會讓瓦肯星具有非常強烈的大氣流動,風速可能會很快。此外,由於它的質量和地表引力大,那裡或可能有火山活動,包括其中心可能的液體鐵會有磁場,和太陽風作用下產生極光。

他認為超級地球的發現對於在鄰近恆星中發現更多超級地球,包括髮現在宜居地帶中的類地行星來說,用望遠鏡進行的高頻次,高精度徑向速度觀測的策略,起非常關鍵的作用。其團隊將繼續對這顆超級地球及其周邊作進一步研究。

所有優秀背後,都是不懈的堅持和自律

葛健認為超級地球的發現,除了科學的價值,也是人類幾十年前的夢想被證實,非常前沿性地把科學和現實中的科幻連結在一起。科學和人類的進步都是憑著人的想象而起,人類的想象無窮多,但是真正實現的很有限,超級地球的發現是其中之一。其意義既促進科學的發展,也鼓舞對科學有興趣的青少年不放棄追逐夢想。

但是,需要願意為此付出努力,真正做到極致,即使冒險在所不惜 。葛健感觸,華人是公認的勤奮一族,但是諸多限制的文化教育或造成缺少創新,或不鼓勵夢想;即使有夢想,也可能不敢冒險。從其個人空間記錄中,葛健所付出的遠遠超出單純的科學研究。他事必親躬,從觀測中,數據蒐集中,到實驗室建立,建成天文望遠鏡,到精密度的觀測,他在其中主導一切。

葛健為安徽舒城人,父母都是教師,母親曾是省重點中學的優異生。他認為從母親那裡繼承了個人素質,而父親強烈的好奇心傳給了他,鼓勵他獨立思考得出自己的答案。高中畢業於省重點六安一中,以全校第二名的優異成績考入中科大,最終學習天體物理。

葛健自稱從小淘氣,不守規矩,多動症,父親典型的中國式家長作風的嚴厲管教打壓下,曾經極度缺乏自信心,好在母親的包容給了他安慰平衡。4歲開始上學,自稱留過級,直到初中開竅知道學習。他非常慶幸自己在國內鄉下廣闊的天地不受約束的童年,有魯莽,有冒險,和小夥伴們在自由天地隨性成長的經歷。他是小夥伴眼中膽大,心思縝密,主意多多的“智多星”,非常專注於沉浸在自己的小世界中,喜歡自己琢磨玩具模型。他自認為從小不容易被外界環境影響,不理會人情世故。

葛健從小尤其喜歡動手動腦,能吃苦。8歲時自己琢磨出大炮原理,於是用鋼管,爆竹和沙石自制小土炮;初一時自學幾何學,自己琢磨出用極限的方法解決未解的幾何問題,並寫成數學論文寄給中科大老師,但石沉大海頗受打擊。他表示,也因此他尤其關注培養青少年對科學的探索,因為自己從小對科學的興趣沒有得到及時的鼓勵引導而遺憾。初中和高中利用暑假自學高年級數理化,高二開始自學大學微積分和普通物理課程。他表示,來美國讀研究生,在美國大學教育開放鼓勵的環境氛圍下,才開始建立了自信心。

葛健坦言,華人學子有夢想,艱辛努力,但是創造力有待學習提高。原因之一,或許太循規蹈矩,即使有想法,但缺乏冒險精神 。到美國後,他自感如魚得水,很快適應西方的文化價值,不光勤奮,更具西方人的冒險精神。任何科學研究往往諸多風險,他和團隊的研究,前人各種觀測已經嘗試過很多,沒有結果。他認為,儀器精度及觀測範圍數目需改進。因此,他帶領團隊注重觀測精確度,信號很弱的情況下,高頻次的觀測及長期的數據積累,先進的儀器做保障。最終得以突破,比別人付出多倍的觀察策略是根本。其冒險精神也可見一斑:堅持別人不敢想象的嘗試,因為很可能一無所得 。

葛健表示,有夢想,拋棄功利,做事憑興趣和熱情大膽追夢,而不是有好處才做,應該是他取得成果的關鍵。如此,也會感染他人提供支持。研究期間碰到很多困難,他優化策略,充分利用團隊有限的資源,也積極尋求外部合作,克服困難解決各種技術,運行和管理等方面的問題。身為科學家,他一切親力親為,做儀器,組裝調式望遠鏡,甚至蓋房子打地基都親歷完成。經常因研究進展熬夜,晝夜不息連續工作,整個項目完成付出的努力常人難以想象。他告柬年輕一代,做大事不要怕困難,更要有創新精神,敢於冒險,好的身體是根本。他表示並沒有刻意爭取今天的成就,僅僅因為是自己的興趣所在,夢想所在。

所謂所有的優秀背後,人們往往只看到別人優秀的成果,往往忽略他們為此付出的自虐般的努力。好比爬山登頂險峻的高峰,越臨近山頂,能夠有毅力堅持不懈的人越少。真正能夠登頂遠眺的人,永遠是那些心無旁騖,堅持往前走的人。

原標題:美國華裔天文學家發現《星際迷航》幻想中的瓦肯星


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