清大參與歐洲太空任務　助攻2030年揭開星系演化之謎

▲清大天文所副教授古柏(右)與博士生王重文(左)參與歐洲太空總署的「阿拉基斯：星系考古任務」。(圖／清大提供)

【勁報記者羅蔚舟/新竹報導】
清華大學天文學研究所副教授安德魯·古柏（Andrew Cooper）參與歐洲太空總署剛通過的「阿拉基斯：星系考古任務」（ARRAKIHS），將在2030年發射太空望遠鏡，探索過去難以觀測的星系最外圍結構。古柏擔任「星系科學工作小組」共同召集人，率領清華團隊以超級電腦建立理論模型，協助全球團隊解讀未來拍攝到的星系影像，首度讀懂每個星系的故事。

▲清華天文所副教授古柏（左）與博士生王重文（右）展示雙筒望遠鏡3D模型。(圖／清大提供)

「宇宙中那些看似空無一物的地方，其實藏著星系的成長史。」古柏形容，星系最外圍就像一本記錄數十億年歷史的日誌，每一次與其他星系碰撞、合併，都會留下微弱卻珍貴的痕跡。但這些亮度極低的恆星暈（Stellar Halo）及恆星流（Stellar Streams）長期被淹沒在背景雜光之中，始終缺乏系統性的研究，也因此催生了這次的任務。

古柏表示，歐洲太空總署上（6）月正式通過由西班牙團隊主導的阿拉基斯任務，任務名稱源自科幻文學巨作《沙丘》中的虛構星球「阿拉基斯」（Arrakis）。目前團隊已完成概念設計，正式進入關鍵製造階段；預計於2030年發射搭載望遠鏡的小型衛星至低地球軌道，針對約80個鄰近星系，展開為期3年的觀測計畫。

古柏表示，這項任務集結來自西班牙、奧地利、比利時、挪威、葡萄牙、瑞典、瑞士等歐洲太空總署會員國，以及臺灣、美國、英國、荷蘭、泰國等合作夥伴，共超過250位科學家與工程師共同參與，是一項跨國合作的大型太空任務。

▲西班牙團隊的工程人員正在測試阿拉基斯任務雙筒望遠鏡。（圖片來源：Satlantis / Arrakihs Mission Consortium）

古柏指出，這項任務最大的挑戰，在於如何降低背景雜光的干擾。因此團隊需要超高靈敏度與視野寬廣的雙筒望遠鏡系統，並進行大範圍巡天（survey）觀測，才能捕捉到極為黯淡的星系外圍結構。他希望能逐步拼湊出不同星系形成與演化的歷史，「我們可以開始了解每個星系獨一無二的故事。」

古柏帶領清華天文所博士生王重文投入理論模型建立與數值模擬工作。古柏表示，清華團隊運用校內超級電腦（CICA）與長期累積的星系形成理論模型，模擬小星系如何被大型星系吞併、瓦解，並在星系外圍形成恆星暈等微弱結構。王重文形容，這就像是在替2030年的觀測「提前演練」。透過他開發的半解析模型，不必逐一模擬每顆粒子的運動，就能快速重建星系外圍結構。

為持續推動相關研究，古柏近期獲得國科會四年期「優秀年輕學者研究計畫」支持，研究將配合阿拉基斯任務的重要時程，持續至2030年。此外，團隊也獲得國科會與西班牙國家高等科學研究委員會（CSIC）雙邊人員交流計畫補助。今年10月，古柏將與博士生王重文前往西班牙交流，明年則將迎接西班牙研究人員來訪清華，持續深化臺灣與歐洲在星系形成研究上的合作。

▲阿拉基斯任務將探索星系外圍微弱結構，揭開星系演化之謎。（圖片來源：Arrakihs Mission Consortium）

此外，阿拉基斯任務主持人、西班牙坎塔布里亞物理研究所（IFCA）教授拉斐爾．古茲曼（Rafael Guzmán）也預計於今年9月訪問清華，分享任務最新進展，並與校內研究團隊交流。

清華培育的研究人才也持續活躍於國際天文舞台。曾就讀清華天文所博士班的廖俐雯，目前於西班牙太空科學研究所（ICE-CSIC）擔任博士後研究員，也是阿拉基斯任務團隊成員之一，負責分析模擬觀測資料，為2030年任務發射後的資料分析做好準備。

廖俐雯表示，清華完整的學術訓練與資料分析基礎，是她加入國際團隊的重要優勢。「古柏教授建立的超級電腦系統與模擬平台，讓我在這項任務的研究工作中能快速銜接，不需要從零開始。」廖俐雯也曾與古柏團隊共同參與國際暗能量光譜儀計畫（DESI），繪製宇宙的3D地圖。ARRAKIHS任務官網： https://www.arrakihs-mission.eu/