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勤奋华裔天文学家发现超级地球
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2018-09-27 03:52 来源:侨报网 作者:尚颖 编辑:高三

【侨报记者尚颖洛杉矶报道】《星际迷航》(Star Trek)科幻系列剧中,宇宙和星际联邦中最重要的智慧种族之一瓦肯人的母星瓦肯星(Vulcan)位于娜瓦萨(Nevasa)恒星系主恒星娜瓦萨周围的一颗行星上,围绕恒星HD26965 (也称作波江座40A)运行,距离地球大约为16光年。

在科幻剧创作人罗登贝瑞(Gene Roddenberry)天马行空的想象中,这个星球大气较稀薄,星球的居民因为外面太热而住进山洞里 。1960年代起,这个人类几代人探索全然未知的新世界,寻找新生命和新文明的科幻梦想,而今难以置信地成为现实。

超级地球的艺术想象图(由画家 Don Davis 创作)。(图片来源:葛健提供)  

葛健(右三)与部分天文台工程技术人员,身后为DEFT望远镜。(图片来源:葛健提供)

葛健在世界最大的光学望远镜GTC 留影。(图片来源:葛健提供)  

幻想中的瓦肯星被发现

2018年7月,英国《皇家天文月刊》刊等了佛罗里达大学天文学系教授葛健及其博士后马波,田纳西州立大学天文学家Gregory Henry 及Matthew Muterspaugh等的研究论文。葛健和他所领导的观测研究团队,利用亚利桑那州达摩基金会天文望远镜(DEFT),通过常年密集的观测,在《星际迷航》故事中斯波克家乡的波江座40A恒星的周围发现了一颗被称为“超级地球”(Super Earth)的“瓦肯星” (官方称为HD26965b)。

葛健表示,新发现的瓦肯星在围绕类似太阳的恒星运行的超级地球中,是离我们人类最近的一颗。这颗行星的半径约为地球的两倍,质量约是地球的8倍,公转周期42天。根据葛健的观测研究团队的测量数据,这颗超级地球和《星际迷航》剧中幻想的瓦肯星几乎无异:离她的太阳近些,引力较地球大,距离地球大约16光年。

葛健带领的观测研究团队2014年开始达摩地外行星巡天项目。同年,使用他们自己研制的TOU光谱仪在田纳西州州立大学的2米自动化望远镜上进行先导观测。2015年初,葛健观测团队在波江座40A(HD26965) 发现一个可能呈周期性变化的信号。2015年中旬,在基金捐助人辛格(MickySinger)帮助下,葛健团队自己的专用天文望远镜运到棱蒙山(Mt. Lemmon) 观测站 ,花了一年多时间按装和调试,用以开展达摩地外行星巡天。2016年10月,这台望远镜正式投入科学观测,被命名为达摩基金望远镜DEFT(Dharma Endowment Foundation Telescope)。

达摩基金望远镜正式工作后,葛健团队继续利用TOU光谱仪对波江座40A作进一步观测,终于清晰探测到在42天周期里以最大约每秒1.8米的视像速度来回移动的信号, 经过后续仔细数据分析才确定这一周期信号来自一个超级地球。

葛健指出,虽然这颗星是围绕类似太阳的恒星运行的超级地球中离我们最近的,但是按照目前的技术能力,人类抵达那里可能需要数十万年时间,这颗星看起来究竟什么样,只能依靠想象。同时,这颗超级地球“肯瓦星”,可能一半寒冷,一半炎热,因为潮汐锁定会使天体永远以同一面对着另一个天体。所以,它面对“太阳”的一面可能炎热,干燥;而背对“太阳”的一面,则可能阴冷,潮湿。一冷一热的情形,会让瓦肯星具有非常强烈的大气流动,风速可能会很快。此外,由于它的质量和地表引力大,那里或可能有火山活动,包括其中心可能的液体铁会有磁场,和太阳风作用下产生极光。

他认为超级地球的发现对于在邻近恒星中发现更多超级地球,包括发现在宜居地带中的类地行星来说,用望远镜进行的高频次,高精度径向速度观测的策略,起非常关键的作用。其团队将继续对这颗超级地球及其周边作进一步研究。

所有优秀背后,都是不懈的坚持和自律

葛健认为超级地球的发现,除了科学的价值,也是人类几十年前的梦想被证实,非常前沿性地把科学和现实中的科幻连结在一起。科学和人类的进步都是凭着人的想象而起,人类的想象无穷多,但是真正实现的很有限,超级地球的发现是其中之一。其意义既促进科学的发展,也鼓舞对科学有兴趣的青少年不放弃追逐梦想。

但是,需要愿意为此付出努力,真正做到极致,即使冒险在所不惜 。葛健感触,华人是公认的勤奋一族,但是诸多限制的文化教育或造成缺少创新,或不鼓励梦想;即使有梦想,也可能不敢冒险。从其个人空间记录中,葛健所付出的远远超出单纯的科学研究。他事必亲躬,从观测中,数据搜集中,到实验室建立,建成天文望远镜,到精密度的观测,他在其中主导一切。

葛健为安徽舒城人,父母都是教师,母亲曾是省重点中学的优异生。他认为从母亲那里继承了个人素质,而父亲强烈的好奇心传给了他,鼓励他独立思考得出自己的答案。高中毕业于省重点六安一中,以全校第二名的优异成绩考入中科大,最终学习天体物理。 

葛健自称从小淘气,不守规矩,多动症,父亲典型的中国式家长作风的严厉管教打压下,曾经极度缺乏自信心,好在母亲的包容给了他安慰平衡。4岁开始上学,自称留过级,直到初中开窍知道学习。他非常庆幸自己在国内乡下广阔的天地不受约束的童年,有鲁莽,有冒险,和小伙伴们在自由天地随性成长的经历。他是小伙伴眼中胆大,心思缜密,主意多多的“智多星”,非常专注于沉浸在自己的小世界中,喜欢自己琢磨玩具模型。他自认为从小不容易被外界环境影响,不理会人情世故。

葛健从小尤其喜欢动手动脑,能吃苦。8岁时自己琢磨出大炮原理,于是用钢管,爆竹和沙石自制小土炮;初一时自学几何学,自己琢磨出用极限的方法解决未解的几何问题,并写成数学论文寄给中科大老师,但石沉大海颇受打击。他表示,也因此他尤其关注培养青少年对科学的探索,因为自己从小对科学的兴趣没有得到及时的鼓励引导而遗憾。初中和高中利用暑假自学高年级数理化,高二开始自学大学微积分和普通物理课程。他表示,来美国读研究生,在美国大学教育开放鼓励的环境氛围下,才开始建立了自信心。

葛健坦言,华人学子有梦想,艰辛努力,但是创造力有待学习提高。原因之一,或许太循规蹈矩,即使有想法,但缺乏冒险精神 。到美国后,他自感如鱼得水,很快适应西方的文化价值,不光勤奋,更具西方人的冒险精神。任何科学研究往往诸多风险,他和团队的研究,前人各种观测已经尝试过很多,没有结果。他认为,仪器精度及观测范围数目需改进。因此,他带领团队注重观测精确度,信号很弱的情况下,高频次的观测及长期的数据积累,先进的仪器做保障。最终得以突破,比别人付出多倍的观察策略是根本。其冒险精神也可见一斑:坚持别人不敢想象的尝试,因为很可能一无所得 。

葛健表示,有梦想,抛弃功利,做事凭兴趣和热情大胆追梦,而不是有好处才做,应该是他取得成果的关键。如此,也会感染他人提供支持。研究期间碰到很多困难,他优化策略,充分利用团队有限的资源,也积极寻求外部合作,克服困难解决各种技术,运行和管理等方面的问题。身为科学家,他一切亲力亲为,做仪器,组装调式望远镜,甚至盖房子打地基都亲历完成。经常因研究进展熬夜,昼夜不息连续工作,整个项目完成付出的努力常人难以想象。他告柬年轻一代,做大事不要怕困难,更要有创新精神,敢于冒险,好的身体是根本。他表示并没有刻意争取今天的成就,仅仅因为是自己的兴趣所在,梦想所在。

所谓所有的优秀背后,人们往往只看到别人优秀的成果,往往忽略他们为此付出的自虐般的努力。好比爬山登顶险峻的高峰,越临近山顶,能够有毅力坚持不懈的人越少。真正能够登顶远眺的人,永远是那些心无旁骛,坚持往前走的人。(完)

编辑:高三
侨报网新闻,未经授权不得转载
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