【科學講古列車】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。