學術貢獻 〉數學及自然科學-第六十六屆學術獎/中央大學天文研究所教授/陳文屏-臺灣天文學推手,屏東眷村孩子,陳文屏的跨國追「星」路
2023-9-01

在漫天星光中,人類以小行星的名字彰顯傑出的學者。例如:著名的女性核子物理學家吳健雄、近代物理大師吳大猷、獲得諾貝爾物理學獎的楊振寧和李政道等,而中央大學天文研究所現任教授陳文屏亦是其一,小行星19470就是以Wen-Ping Chen為名。

陳文屏雲淡風清地說:「這真的沒什麼!以人名替小行星命名再普遍不過,不是壞事!」但這顆『陳文屏小行星』訴說著,自小熱愛天文學的陳文屏傾其一生做出的重要貢獻,從研究恆星的誕生、星團的瓦解、參與國際合作計畫到積極推廣天文學的科普教育,皆備受肯定,這也是他獲得第六十六屆學術獎的原因。

浩瀚星空的奧秘,讓一名屏東眷村的孩子立志成為天文學家

陳文屏,一名屏東眷村的孩子,白天看飛機、晚上看星星,畢生致力於揭開浩瀚星空的神秘面紗。

「從小我經常仰望天空,或許跟父親是空軍飛官有關。每當看著星空,腦海中開始萌生許多問題,譬如:地球的年齡多大、我們與星星的距離多遠等,這些疑惑促使我不斷到圖書館翻閱相關書籍。到了國中,我已經確定天文學將是我的志業。」陳文屏笑著透露,自己對天文學的熱愛,連身旁的同學都能強烈感受到。

陳文屏填寫大學志願時,臺灣還沒有天文系,是以他選擇了最接近天文學的物理系,朝自己的志業邁出第一步,「當時聯考能填寫一百多個志願,可是我只填了八個,全部都是物理系,因為我只想鑽研天文學。」

自中央大學物理系畢業後,陳文屏遠赴美國石溪大學攻讀天文學,取得博士學位後,於華盛頓卡內基研究所擔任博士後研究員;提及後來返國執教的決定,陳文屏毫不猶豫地說:「從我出國深造的那一刻起,為的就是有朝一日回國參與臺灣的天文學發展。」所幸,中央大學於一九九二年創立全臺第一間天文研究所,為陳文屏打開了返國貢獻所學的大門。

在星團研究領域,陳文屏團隊占有一席之地

如今,中央大學的鹿林天文臺,不僅是國內天文觀測重要的基地;在國際上亦頗富盛名。在星團研究領域裡,不少國際學者知曉臺灣有一支由陳文屏帶領的天文學團隊,專門研究星團的生成、演化和瓦解。

在美國攻讀博士時,他研究的是『恆星的誕生』,觀測到恆星誕生時即為雙星的比例非常高,顛覆以往認為「恆星是在演化過程中遇到另一顆恆星而形成雙星系統」的認知。

對於博士論文的研究成果,陳文屏解釋,「我們使用特殊的觀測技術,可以識別出相鄰很近的雙星系統,因為恆星剛誕生還埋在塵埃雲當中,所以我們在紅外波段觀測。

當年返國時,臺灣天文學的發展剛剛起步,在缺乏一流先進的觀測設備下,陳文屏沒有灰心,而是一方面轉為研究恆星的家族結構│星團,另一方面積極建構國內的基礎建設,包括建設望遠鏡設備,以及培養人才。

他進一步解釋:「星團最初誕生時,是一個由超過千顆恆星密集形成的群體,隨著時間的推移,成員逐漸散失,就像子女長大後陸續離開家一樣,星團也是如此;所以,研究團生老病死的過程、不同質量的恆星對家庭結構的影響、以及它們最終如何演變成為獨立的恆星如同太陽等,就是我這些年來的研究對象。」

即便陳文屏的研究主軸仍是恆星範疇,但好奇心旺盛的他還鑽研變星、小行星、恆星周圍的行星、宇宙爆發現象等。「每種星體或現象都有其因果關係,了解這些將能幫助我們理解宇宙的奧秘。人類壽命頂多百歲,但宇宙已經一百多億年了!這就好比研究生命期上千年的森林,我可以觀察不同年齡的樹與不同的樹種,便能見微知著。」

讓臺灣跟上全球最大數位相機 LSST的巡天觀測腳步

在天文界,跨國合作是常態,陳文屏也因此參與多項國際合作,更於中美掩星計畫、泛星計畫中擔任臺灣團隊主要負責人。

中美掩星計劃(TAOS)是利用古柏帶天體橫越恆星前方,造成如同日食般的遮蔽現象,趁恆星亮度減弱來偵測直徑不到一公里的天體,要不是利用這樣獨特的技術,即使最大的望遠鏡也無法偵測到這些在太陽系外圍的小天體。TAOS 是世界上唯一有系統清點太陽系小型天體數量的計畫,當時除了中央大學,我國的中央研究院,還有美、韓等多國單位均參與其中。目前第二代 TAOS計畫放在墨西哥。

陳文屏說:「TAOS 計劃共收集了超過千億筆恆星的亮度數據。其特殊之處在於有四座小型望遠鏡放置於鹿林天文臺,由我們負責運作及維修,不同於以往的國際合作,設備通常都放在國外。」

泛星計畫(Pan-STARRS)則是全球第一個有系統、巡迴觀測全天區的計畫,其主要目的是找出可能撞擊地球,造成全球性災難的小天體,另外則發現大量有變化的宇宙現象。陳文屏解釋,「該計畫最特別的是進行巡天觀測,也就是輪流觀測天空的每一個區域,找出亮度或位置有時間變化的現象,猶如幫天空拍電影,從時間的觀點探索宇宙現象,有別於過去是採取靜態拍照方式觀察宇宙。」

原本,中央大學計畫在鹿林天文臺建置一座口徑兩公尺的光學望遠鏡,只要泛星計畫有新發現,臺灣能於第一時間確認,可惜遲遲無法實現;直至今年六月,終於在墨西哥找到置放處,並與中央研究院、上海天文臺等單位合作。從一開始的跨國溝通、談判到撰寫合約、率領年輕教師前往當地視察,皆由陳文屏主導,充分發揮其過往積累的跨國合作經驗。
他興奮地說:「十多年前,我們沒跟到泛星計畫;但現今,將能跟上兩年後展開的LSST計畫,這是在智利直徑八公尺的光學望遠鏡,也將進行巡天觀測。墨西哥與智利只有三小時的時差,這意味著當LSST有新發現,三小時後我們的望遠鏡就能跟隨觀測,將LSST的疑似發現、轉化為確定發現,讓我們非常期待。」

值得一提的是,LSST計畫為了向證實暗物質存在的女天文學家薇拉·魯賓(Vera Rubin)致敬,以其名字為望遠鏡命名,而Vera Rubin正是陳文屏心目中的天文學家典範,也是他在卡內基科學研究所的同事。

陳文屏憶起,初至單位時曾向Vera Rubin請益:「如何在學術界生存呢?」,她回說:「如果你問的是如何在這個單位生存,我們的單位非常友善,沒問題的!但如果你問的是如何在天文界生存,我的忠告是,不要追隨潮流!要找到自己的核心堅持研究方向。」這句話,迄今仍深深影響著他。

親眼見證,臺灣天文學的茁壯成長

回首三十多年來,歷經臺灣天文學從無到有的開創階段,陳文屏由衷表示,「臺灣從最初只有個位數字的天文學家,到現在已有一百多位,我很高興自己能參與其中,見證臺灣天文學日益蓬勃的發展過程!尤其近幾年,除了臺大與清華,臺師大、成大、中山、中正、中興、淡江、元智等學校也紛紛聘請天文學家,期盼未來很多學校都能有天文學家,讓學生有機會學習到天文學,因為宇宙就在那裡。」


  Copyright © 2015 Innovation in Higher Education Bi-monthly All Rights Reserved  設計製作/天下雜誌股份有限公司
參觀人數:3078961
Copyright © 2015 Innovation in Higher Education Bi-monthly All Rights Reserved 設計製作:天下雜誌股份有限公司