《談天說文》看不見，可是它存在！

admin

我們常說眼見為憑，有人撞到鬼，科學家會說：看不到的鬼如何證明存在，請將鬼魂找到面前，讓科學家仔細研究一番。但天文學家可是會找一些看不到的東西，星體也好，不知名的暗物質也好，甚至還有看不到的暗能量。
圖一：古柏帶分布圖　曾耀寰繪
我們先說說離我們最近的、看不到的星體。在太陽系當中，只有太陽可以自己發光，其他的星體都只是反射太陽光，中秋節的月亮也好、晨昏的金星也罷，都是將太陽光反射到我們眼裡。月亮是因為離我們較近，金星因為體積比較大，所以我們才能在夜空中找到它們。如果星體太小或離我們太遠，即便是大型望遠鏡也是一籌莫展，古柏帶小行星就是其中的一種。古柏帶位在海王星軌道外側的黃道面上（如圖一），屬於直徑數公里到數千公里冰封星體的集中地，是太陽系內短周期彗星的搖籃。如果將直徑約一百公里的古柏帶小行星放到離我們四十天文單位（一天文單位大約是一億五千萬公里，地球到太陽的平均距離）的位置，我們看這樣的小行星，相當於一千二百公里（大約是台灣島南北縱長的三倍）外看一元硬幣。

大口徑望遠鏡也許可以看到一些較大的古柏帶星體，但視野太小，用大口徑望遠鏡找星星就好像透過小吸管，尋找沙灘上的一顆特別細沙。若要大規模找尋小行星，得靠視野較大的小口徑望遠鏡。另外古柏帶星體實在太暗，天文學家還得靠特殊手法來找尋它們。中研院天文所、中央大學天文所和國外一些研究單位共同合作一項名為中美掩星觀測計畫（TAOS），希望可以解決這一難題，他們在玉山國家公園內的鹿林天文台建造了四座五十公分望遠鏡，視野為一點七度見方（滿月直徑約半度），望遠鏡長期監控數千顆的星星，希望有小行星在我們的視線之間通過，造成遠方星星被短時間遮蔽，因而亮度減弱。英國的自然（Nature）雜誌和美國的科學（Science）雜誌都曾特別介紹過這種尋找古柏帶小行星的特殊觀測方式。（如圖二）
圖二：TAOS的其中一台遠鏡　金升光博士提供
圖三就是一張實際觀測的結果，縱方向代表時間的進行，每一條直的亮線代表某一顆遠方星星的長期亮度監測，仔細察看中間的某一條直亮線，大約在下方的位置，有一段變暗，這代表在那段時間，那一顆星星被一顆很暗的星體遮蔽，很有可能就是一顆古柏帶小行星。
圖三：拉鍊式取像法(Zipper Mode)影像
遮蔽遠方星光的原因有很多種可能性，天文學家發現看不到的疑似小行星事件，還需進一步檢驗，比如說，當飛機越過望遠鏡的視線方向時，也可以短暫地遮蔽監測中的星光，解決的方法就是在其他地點架設相同的望遠鏡系統，如果兩個以上的望遠鏡同時看到遮蔽的事件，便可以排除飛鳥或飛機等的干擾，這也就是為什麼TAOS計畫使用了四台望遠鏡同時進行觀測。

這項技術除了尋找古柏帶小行星，還可以尋找亮度隨時間改變的變星，以及伽瑪射線爆發後像（gamma ray burst afterglow），只要有創意、有巧思，即便是小望遠鏡，仍然有一番作為。