在暗黑宇宙中尋找外星人的家

人們對於宇宙的認知,從遠古時期以為地球是宇宙的中心,直到今日:發現宇宙正加速膨脹,於是推論有奇特的暗物質與暗能量存在;找到了超過四千顆系外行星,我們正逐步探索是否可能有外星生命存在;ALMA目擊了行星的出生地,使人類更加了解行星的形成過程。

講師:賴詩萍|清大天文研究所教授

仰望浩瀚星空,我們很容易覺得世界是繞著我們旋轉的,直到哥白尼提出日心說,人們才逐漸了解到自己並非身處宇宙的中心。地球繞著太陽轉、太陽繞著銀河系中心轉,銀河系之外還有更多星系。太陽系,甚至銀河系,都不是宇宙的中心。藉由哈伯太空望遠鏡,我們可以掃描整個天空,拍下星系的照片,再把照片組合、處理,模擬宇宙的三維結構。結果發現很多星系的光譜都發生紅移,也就是它們正在離我們而去,這表示宇宙正在膨脹中,且在很久很久以前,宇宙有個誕生的起點,從一個非常小的點膨脹至今,科學家稱之為「大爆炸」。支持大爆炸理論最強而有力的證據,就是宇宙微波背景輻射。

在NASA發射COBE(Cosmic Background Explorer,宇宙背景探測衛星)之後,人類已經走向精確測量的宇宙學時代。科學家觀測銀河系中的恆星移動速度,發現應該有超過銀河系本身質量的物質在牽引這些恆星的軌道,這才發現了暗物質的存在;又由於發現宇宙正在加速膨脹,理論中需要加入暗能量,才能符合觀測結果。一來一往,天文學家推算:宇宙中有22%的「暗物質」與74%的「暗能量」,正常的物質僅占不到5%!

宇宙如此遼闊,一個銀河系裡就有約4,000億顆恆星,行星更是多得難以計數,難道只有地球上存在智慧文明嗎?人類發現的第一顆系外行星──人馬座51b──距離我們50光年,算是非常靠近了。它也被稱作「熾熱的木星」(Hot Jupiter),因為雖然與太陽系裡的木星有些相似,然而因為距離恆星非常近,溫度非常高,且公轉一圈只需要4天。

2009年,科學家發射克卜勒衛星(Kepler),搜尋在適居帶上的系外行星。由於行星非常小,很難直接觀測到它們的存在,只有當行星經過恆星前面,導致恆星的亮度因為被遮擋而稍微減弱時,可以藉由恆星的亮度變化來探測行星的存在,也就是凌日法。在克卜勒衛星9年的任務期間,一共發現數千顆可能的系外行星,許多與地球大小相當。為了將這些行星分類,科學家發起「行星獵人」計畫,將克卜勒觀測到的資料放上網路,任何人都可以上網協助科學家進行分類,邀請公民參與科學研究。

發現這麼多顆可能存在外星人的系外行星,但是即便離我們最近的也有數光年,我們沒有夠快的太空梭可以實際探測。因此,天文學家計劃送奈米太空船到距離我們最近的半人馬座α星(距地球4.2光年),以接近光速的速度飛行,或許有機會為我們帶來新發現。

至於行星的形成,這個問題直到現在都還沒有定論。一般認為行星會在一圈密度極高的盤狀物中誕生,且須具有清除軌道上的其他天體的能力,才能算的上是「行星」。為此,台灣參加了一個大型跨國計畫──ALMA(Atacama Large Millimeter Array,阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列),這是一個由66個無線電波望遠鏡組成的超大望遠鏡,可以看到非常精細的東西。2015年,ALMA觀測到金牛座HL星,展示了從未見過在行星形成盤面上的細微結構,對理解行星的形成有著莫大的助益。直到現在,人類在探索暗黑宇宙的路上,也算累積了相當豐富的知識。

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