偵測宇宙伽瑪射線 清大攜手柏克萊


2016-05-18 10:52

〔記者林曉雲/台北報導〕國立清華大學天文研究所研究團隊與美國柏克萊加州大學太空科學實驗室團隊,合作研製「康普頓成像光譜儀 (Compton Spectrometer and Imager, COSI)」,在台灣時間17日上午7點36分於紐西蘭瓦納卡,由美國太空總署最新研發的超壓力氣球搭載升空,進入離地面約40公里的高空,偵測來自宇宙深處的伽瑪射線,是新一代康普頓望遠鏡研發的重要里程碑。

COSI跨國合作團隊的台灣計畫主持人、清華天文所教授張祥光表示,來自外太空的伽瑪射線雖然極其微弱,但蘊含了許多豐富的現象與未解的謎題,以這次高空氣球飛行偵測為例,主要觀測目標是銀河系的中心,那裡有很強的電子正子對湮滅輻射,其輻射光子的能量大約是0.5百萬電子伏特左右,台美合作研製的康普頓成像光譜儀以12片高純度鍺偵測器為核心,利用光子與偵測器材料中電子的康普頓散射,來測量光子能量為百萬電子伏特範圍的伽瑪射線。

電子正子對湮滅輻射中的大量正子(也就是電子的反粒子)的來源,是天文學界在過去近半個世紀來一直未解的難題,它可能和銀河中心的超大質量黑洞有關,或者是其他中子星及黑洞的系統,甚或是和假設中的低質量暗物質有關。張祥光說,COSI如能在這次高空飛行蒐集到更多數據,將是解開這天文界世紀之謎的一大助力。

全球有數個團隊在開發新技術,製作高靈敏度的新一代康普頓望遠鏡。COSI團隊是這所有團隊中進展最快的。伽瑪射線和X射線一樣,都無法穿透地球的大氣層。要觀測外太空來的伽瑪射線,必須將儀器搭載在人造衛星或太空船上。在進行這樣的太空任務之前,必須先用高空氣球飛行來檢視所發展的新儀器與新技術。COSI在2009年曾在美國本土進行了一次約40小時的成功飛行,2014年在南極洲有一次約44小時的飛行。

COSI台灣團隊的核心成員,還包括中央大學物理系張元翰教授及中央研究院物理研究所林志勳博士,COSI台灣團隊早期由國家太空中心所支持,目前由科技部資助。

  • 康普頓成像光譜儀吊掛試驗後,台美團隊成員合照。其中有清華天文所張祥光教授(左二),畢業于清大物理系博士班、現任職於柏克萊加州大學的丘政倫博士(左三),清大天文所碩士生朱哲延(左四),清大天文所博士生楊千瑩(右五)。(圖由清大提供)

    康普頓成像光譜儀吊掛試驗後,台美團隊成員合照。其中有清華天文所張祥光教授(左二),畢業于清大物理系博士班、現任職於柏克萊加州大學的丘政倫博士(左三),清大天文所碩士生朱哲延(左四),清大天文所博士生楊千瑩(右五)。(圖由清大提供)

  • 康普頓成像光譜儀在台灣時間5月17日上午剛升空後的照片。(圖由清大提供)

    康普頓成像光譜儀在台灣時間5月17日上午剛升空後的照片。(圖由清大提供)