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2020-09-18
玉山青年學者》物理系卜宏毅揭開黑洞神秘面紗
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卜宏毅於訪談中分享黑洞研究
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2019年四月十日EHT在美國的新聞發佈會會場:首張黑洞照片問世
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2018年十月在荷蘭舉行的EHT會議,規劃首度黑洞影像的時程與工作排程。上排左一為卜宏毅
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卜宏毅與團隊討論
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卜宏毅博士今年8月加入師大研究團隊

2019年4月,人類史上首張黑洞影像公開,是天文物理學界的重大里程碑,登上各媒體版面,而今年8月加入臺師大物理系任教的卜宏毅博士,在這項跨時代歷史任務中有貢獻,也榮獲教育部玉山青年學者。

這個公布位於M87星系中心的超大質量黑洞影像的幕後功臣,是由橫跨世界12國、200多位科學家共同合作「事件視界望遠鏡國際合作計畫」(Event Horizon Telescope,下稱EHT)。EHT透過設立在美國、智利、格陵蘭、墨西哥、西班牙和南極等地的陣列天線組成,致力於用前所未有的超高解析度觀測黑洞本身以及其周圍影像。

卜宏毅說明,黑洞本身是個全暗的物體,光線不能從黑洞內逃離。黑洞會形成很大的重力場,當黑洞周圍發光物質的光線受到黑洞捕捉時,會形成相對應的陰影區,就像是黑洞的「剪影」。黑洞的邊界就叫「事件視界」,此計畫也因此得名。

他解釋,要揭開黑洞神秘面紗,除了需要電波觀測外,還需要一架口徑如地球大的望遠鏡,才能達到足夠的解析度拍到黑洞週圍的細節。EHT團隊在2017年聯合了分散在世界各地9座電波望遠鏡,利用特長基線干涉儀技術同時觀測黑洞,而得以組成這樣一座有如地球那麼大的電波望遠鏡。

「這張黑洞影像得來不易」,在2017年觀測時各個觀測站幸運的都遇到好天氣,再經由團隊耗時近兩年的數據分析研究才得到。卜博士透露:「過去我們只能間接推測黑洞周圍的現象 ,但透過這次觀測結果,終於能呈現黑洞及其周圍的影像,除了驗證愛因斯坦廣義相對論為我們所帶來對黑洞的認識與看到的結果相當符合,也有助於了解黑洞和落入黑洞中的周圍氣體。」

2017年,卜宏毅前往加拿大圓周理論物理研究所,和另兩位在德國與美國的成員在團隊中,共同負責協調觀測黑洞影像及相關理論工作,2019年準備發表第一張黑洞影像時,許多事情卡在一起,回想當時發表成果前好一陣子,不分晝夜趕工,常常每天超過12小時工作或開會討論。當時就連暫時回台陪伴妻子生完孩子、坐月子休養時,仍需每天凌晨5時去麥當勞借用場地開視訊會議。他也非常感謝妻兒與家人的支持、體諒與陪伴。

談起黑洞就滔滔不絕的卜宏毅,從高中開始對自然科學充滿興趣,他表示,因為深受在新竹畜產試驗所工作的父親影響,當時住在新竹香山的他,常因為一望無際的大海與周圍的大自然、 想了解自然與宇宙現象背後的原因,也在高中時萌生對理論天文物理的興趣。

帶著這份興趣到清大物理系就讀,卜宏毅坦言在大學求學期間,還差點因二分之一學分不及格退學,被同學調侃「大一當大四念」。大三因父親過世,深受打擊的他也轉換心境,認真學習以及思考未來的方向,大四才補修很多學科。博班期間也曾因為擔心自己對有興趣領域的訓練不到資源而極度失落與徬徨。他感謝在清大完成學士碩士及博士期間,一路上老師的鼓勵與支持,提供學術研究成長與自由發展的空間與機會。自己也很幸運的能在低潮的時候,學到如何尋求且利用現有的資源腳踏實地的把握當下,最終能有機會貢獻參與自己熱愛的研究方向,和來自世界各地不同專長的團隊成員共同參與了這歷史性的計畫。

自清大物理攻讀至博士畢業後,卜宏毅擔任中研院天文所博士後研究員,加入EHT計畫及格陵蘭望遠鏡計畫,並發表有關黑洞影像計算程式的論文,榮獲2016年科技部博士後研究人員學術著作獎。

去年4月台灣中研院與全球同步公布黑洞影像的記者會中,卜宏毅製作提供了多數會中所展示的黑洞理論模擬影像,並被多次提及。他也協助參與美國科學基金會為EHT製作解釋黑洞影像的簡介影片。卜宏毅目前仍持續參與貢獻EHT團隊的理論分析工作。近日他還獲得2020EHT新進人才獎(2020 EHT, Event Horizon Telescope, Early Career Award),為校爭光。

「對黑洞剪影等相關理論研究,臺灣就像一間傳統雜貨店,而國外已是跨國連鎖便利店集團7-11等級了,要怎麼定位自己並有所貢獻?」

卜宏毅勉勵未來想走學術研究的學生,不論遇到什麼挫折,總可以試著將每個階段的挑戰最終化成養分與動力,了解領域內各團隊的長處與研究機會,準備好自己的方向與定位。然而,最終還是要知道自己的熱情所在,才能有動力走下去並享受路上的人生風景。目前天文物理方面其實有許多參與國際團隊合作的機會,能從中磨練自己並開闊視野。例如中研院的格陵蘭望遠鏡計畫與有其他許多計畫,都需要更多熱情年輕學子的加入與迎向挑戰。

談到未來規劃與目標,卜宏毅表示,由於自己在國內取得博士學位的經驗以及在EHT團隊的理論小組擔任協調角色期間與來自各國的小組成員合作,充分感受到國內外相關領域發展與培育人才的差異以及國內學生需要的協助。他希望能有系統地成立在黑洞天文物理理論方面有國際研究能力的團隊。

此外,卜宏毅也將加入臺師大與臺灣重力波研究的行列,期許將有趣的黑洞研究結果與科普推廣相互連結,讓學術研究對社會提供正向積極的回饋。(撰文:公事中心實習記者吳宜蒨/ 編輯:余庭翎/ 核稿:胡世澤、卜宏毅)

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