天文館期刊 第四十一期24

追尋閃耀星光背後的真理文/ 趙瑞青

我的天文研究 訪黃崇源教授

第一次見到黃老師，是在念物理系時大二的選修課程「天文學導

論」。和藹可親、非常聰明是老師給人的第一印象，之後有幸跟隨

在老師門下學習，更發現他不僅上知天文、下知地理，就連國標

舞、太極拳、易經、塔羅牌更是有所涉獵，因此希望能藉由這

次的訪問，揭開老師令人好奇的神秘面紗。

接觸天文的緣由

很多人從小就對天文很有興趣，我當然也是不例外。小時候因

為對研究或尋找未知的解答很有興趣，所以想從事像科學家

或偵探之類的工作。大學念物理系時，考慮應該從事哪一個領域的研

究比較好，我喜歡純科學的東西，對應用物理方面像是固態物理比較

沒有興趣，並且會希望這個領域在未來一二十年裡，能有快速或很

好的發展，因此認為在純科學方面發展比較快的，會是生物

物理或天文物理，但因為對生物比較沒接觸，興趣也

較低，因而選擇天文物理作為主修，當然這也符

合我原本的興趣。我覺得天文最重要是一種

發現，需要有恆心、毅力和運氣，不需要

是一個非常聰明的人也可以達到，不管

你的聰明才智如何，只要肯努力，就比

較有機會在天文上可以獲得一些成果。

決定念天文時，是否曾

想過個人未來的發展？

我覺得找工作、生活和念書是兩

回事，念書是用來學習你想要學到的東

西，不見得要把學什麼都當作是為了未

來的工作鋪路，所以我念書時就不會去

考慮求職的問題，而以興趣為主。將念

碩士或博士當成是一種訓練的過程，這個

訓練不見得是職業訓練，而是個人邏輯、思

考、解決問題的訓練，學會如何解決問題之後，

以後不管從事什麼樣的工作，應該都足以去解決問

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題。職業訓練的部份應該是到了公司時再培訓是

比較合理的。所以應該把碩士或博士的訓練當作

是一種學習解決問題能力的培養，培養自己如何

解決問題。如果是這樣，那在訓練的過程中，何

不選擇一個比較有趣的題目來學習這個能力。我

覺得天文是一個很有趣的東西，如果真的學得很

好，當然有機會能在天文這個領域繼續發展，如

果無法以天文當工作，那也沒有關係，換一個行

業就是了，不一定要做相關的工作。不只天文，

其他的領域也是一樣，畢業之後能從事領域相關

工作的人，比例其實是很少的。

求學歷程

自台大物理系畢業後，同時考上預官及台

大物理研究所，於是選擇先保留學籍從軍去，

待研究所畢業後，考上公費留學，便前往美國

加州大學柏克萊分校天文所攻讀博士學位，跟

從Stuart Bowyer教授，研究關於EUVE（Extreme

Ultra Violet Explorer）極紫外線探測船的研究。

說到跟Stuart Bowyer教授的淵源，在去美

國深造前，孫維新教授邀請Stuart Bowyer教授來

臺合作一個太空計劃，Stuart Bowyer教授問我是

否想一同參與，於是便因為這個機緣跟隨Stuart

Bowyer教授做研究。之前Stuart有一個和美國空

軍合作的計畫，是關於間諜衛星的偵測器，我曾

代表老師去開一個協調會，裡面都是一些極機密

的文件，因身分的關係就被請出會議，所以就沒

有繼續再做這些偵測儀器。後來主要是做一些

EUVE衛星的資料分析，因為EUVE的紫外光會

經過星際介質的吸收，所以能從外星系來到的極

紫外線很少，所以主要的源都來自活躍星系核或

星系團，EUVE當時算發展沒多久，所以在94年

AAS（美國天文年會）新聞還有特別報導。

在美國，語言、文化的衝擊、課業等的壓

力一定會存在，但也因為有這些壓力的存在，反

而可以更專心致力於課業研究上。我的學生生活

過很平淡，每天早上8點起來，到咖啡店喝咖啡

吃個早餐，然後約10點再到實驗室，12點去吃中

餐，下午5點下班，生活過的非常規律。下班後

會去國際學舍吃飯，順便和中國留學生聊天，回

到家後就休息或看看電視，雖然工作時間不長，

但很有效率，因為每天我都會要求自己一定要有

極紫外線探測船（EUVE）：

EUVE（Extreme Ultra Violet Explorer）極紫外

線探測船利用Delta火箭，於1992年6月7日從佛羅里

達州卡那維爾角(Cape Cananveral)發射升空，它總

共包含四個直徑四十公分的紫外線望遠鏡。

極紫外線的波長比可見光短，物體需要很高

的溫度才能發出極紫外線。但是1960、1970年代天

文學家相信極紫外線還會被星際物質完全吸收，除

了太陽以外，所有星體所發的極紫外線是無法到達

地球。根據包爾初步研究，星際物質並不是均勻分

佈，應該有一些極紫外線可以穿透它而到達地球。在EUVE升空之後，果然看到一些極紫外線源。這

些極紫外線源來自於星球的星冕(coronae)和閃焰(flares)，一些年輕巨大的星球，還有白矮星。

星球的星冕和閃焰與太陽類似，在星球的光球層和星冕之間溫度會突然上升。這個高溫的過渡層

會放出極紫外線，另外星球表面突然噴發高能的閃焰也會伴隨著極紫外線，因此研究這些星球的極紫

外線可以增進我們對星球表面大氣特性的認識。至於白矮星的極紫外線，則來自表面的氫或氦，由於

白矮星的強大重力，使得物質全部跑到核心，表面留下較輕的氫或氦，星球表面由純粹的氫或氦組成

是會放出極紫外線。

極紫外線探測船發射於1992年6月7日，於2001

年1月31日除役。波長範圍從70～760埃。

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一些新的東西，前2年主要都在念書，最後一年

老師在西班牙，所以大部分的時間都是自己做一

些東西，自我要求規律的生活，所以覺得當時的

研究還蠻有效率的。

之前在台灣念碩士時，主修原子物理，因

此大概知道做研究是怎麼一回事，所以去柏克萊

念天文所時並不覺得有什麼差別，也許是我對

它並沒有什麼預期，對天文上的興趣也比較偏重

物理方面的認知，對於看星星認星座方面並沒有

很大的興趣，所以也就不會有太大的落差。我比

較想了解星星閃耀背後的原因是什麼，而非只是

看到星星在天空一閃一閃。美國的課程要求非常

嚴格，每一門課都需要花很多時間，習題也都很

難，老師也都會盡量把學生推到極限，我覺得這

也許是美國高等教育之所以成功的地方。

回國後的發展

結束柏克萊的研究後，申請到中央研究院

天文及天文物理研究所籌備處的博士後2年，中

研院當時在發展SMA(Submillimeter Array)，他

們當時加入BIMA(The Berkeley Illinois Maryland

Association)計畫，所以在回國前先去BIMA學一

些無線電波、無線電干涉儀。在中研院做一些紅

外線、無線電波的觀測，研究的對象改成做合併

星系、星爆星系 (starburst galaxies)方面。2年之

後同時申請到中研院的研究員及中央大學天文所

教職，因為我喜歡大學的環境，所以選擇到中央

天文所任教，在大學裡會有比較大的自由度，研

究方面也可以比較多元化。

對喜歡天文的學生有那些建議？

一開始有講過，因為天文學沒那麼難，所以

學生的聰明與否，與是否會得到結果，影響倒不

是這麼大，只看他願不願意花時間，願不願意努

力有關係，但從有結果到能否發表論文，中間還

是會有一段差距，跟英文好不好也會有很大的關

係。但我看我們所上的學生，經過1年的訓練後，

像是書報討論、Journal Club等練習，在表達上的

程度表現，會比他們剛進來的時候好許多，比較

有邏輯，比較不會怯場，也比較能把想表達的東

西說出來，表達時的邏輯和順序是很重要的，不

過這是需要經過訓練。因此我認為學生程度的好

壞倒是沒有這麼大的影響，只要願意努力總可以

做出一些東西。在研究所以追求真相為主，老師

也不見得比學生知道的多，所以需要研究的東西

是學生不知道而老師也不見得知道的，而老師與

學生的差別是在於老師有比較多的經驗，比較能

夠容易看出一些可能的問題所在之處。

本圖顯示出本程式實際運用於

測試影像後，所篩選出來所有

可能的合併星系候選目標（共

九個）。每張判別圖包含了四

個部份，左側由上至下分別

為，乾淨影像、低對比乾淨影

像、目標二元圖，右側則是由

目標中心點往外的表面光度分

佈，實線為該影像中星體的點

擴散函數（PSF：point spread

function）。從圖中可以確定至

少能找到4個合併星系，分別

是1-3、2-1、2-3、3-2（由左而

右；由上而下）。(李澤林)

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目前的研究方向

主要還是以星系團及活躍星系核的研究為

主，星系團的部份比較偏理論方面，包括黑暗物

質在星系團裡面的東西。活躍星系核目前比較傾

向討論在無線電波方面的性質。而目前的計畫之

一是從RCS2（Red-sequence Cluster Survey 2）紅

序列星系團巡天二號計畫的資料中，先建立合併

星系的目錄，再進行科學議題上的研究。

星系團是星系分佈的密集區域，由於其中成

員星系的分佈密度較高，所以較容易在彼此間產生

交互作用進而合併。合併星系在星系的形成與演化

中扮演著重要的角色，然而過往尋找合併星系的方

法多半還是要依靠肉眼來挑選，但當面對龐大的巡

天資料時，這個方法顯然是非常地沒有效率。為了

挑選並建立一個合併星系的目錄，我們使用RCS2

資料，發展一套自動搜尋篩選程式來過濾出可能的

合併星系候選目標，以期能大幅的提高在做肉眼判

斷時的效率。預估將可從RCS2資料庫中建立一個

多達十萬個合併星系的目錄，篩選出的候選目標

中，非合併星系的目標主要有幾類：

1. 低亮度星系邊緣被背景雜訊扭曲

2. 宇宙射線造成的形態扭曲

3. 前景星與背景星系的投影效應

紅序列星系團巡天二號計畫（RCS2）

此計畫是由CFHT執行的大範圍巡天計畫，其主要

目標是利用光度紅移來尋找可能的候選星系團。整個

RCS2共分為十三個天區，包含了1000平方度的範圍，每

一平方度中又可再細分成36張影像，每張影像的大小為

2112 x 4644 像素（約6 x 15角分），觀測上一共使用了三

個波段 g＇、 r＇及 z＇來觀測，預期最遠可以看到紅移

值接近1的宇宙。

鄰近銀河系的星系中有約百分之一

是處在相互作用或是碰撞合併的狀

態。但對遙遠的宇宙，我們對合併

星系的數量及其相關物理機制則不

是很清楚。過去對遠處高紅移合併

星系的研究都只是侷限在具有超亮

紅外輻射的合併星系，而不是針對

所有的合併星系做有系統的研究，

主要原因是因為沒有適當的方法可

以有系統地去找尋那些遙遠的合併

星系，最近我們利用型態辨識法，

有系統且成功地找到大量高紅移合

併星系，這些大量結果，可以拿來

進一步研究其統計上的特性以了解

其物理機制及起源。附圖所示，為

我們在四百多度的天區所找到的一

萬五千多個合併星系中的一百五十

個。(黃崇源/張明彥)

因為星系團中星系的分佈密度大，所以推

測應該會看到一些合併星系分佈密度高的區域，

我們可以將這個區域和現有已知的星系團去做對

應，如果有一些合併星系密度高的區域，但卻不

存在已知的星系團，那這些區域有可能是尚未被

發現的新星系團。

趙瑞青：任職於臺北市立天文科學教育館

CFHT（The

Canada-

France-Hawaii

Telescope），座

落於夏威夷的毛

納基峰最高峰的

附近，口徑為

3.58公尺。