探索宇宙首部曲！臺大和清大天文學家參與DESI暗能量光譜儀計畫

過去30年來，天文學家發現宇宙不只正在膨脹，且膨脹速率越來越快！宇宙加速膨脹是當代科學的未解之謎，沒有任何已知的物理能夠解釋這個現象。科學家稱這個宇宙謎團「暗能量」。

為了更深入了解暗能量，來自全球超過70多所研究機構的數百名科學家和工程師，聯合建造了一個名為DESI（Dark Energy Spectroscopic Instrument 暗能量光譜儀）的新型強大儀器，並將DESI安裝在座落於美國亞利桑那州的Mayall望遠鏡上。預計在2025年，DESI計畫將會觀測超過4000萬個天體，包含銀河系中的恆星、遙遠的星系、乃至宇宙早期誕生的超大質量黑洞，並繪製有史以來最大的宇宙三維圖，從中探究暗能量的本質。

今天 (6月13日美國時間) DESI計畫首次公開其所收集將近200萬個天體在計畫初期所取得的數據，供全世界天文學家自由探索。此次公開初期數據為DESI計畫的重要里程碑，向國際天文學界展示DESI卓越的觀測效能以及所取得數據的高品質。兩位臺灣玉山青年學者各自帶領的研究團隊，在達成這個重要里程碑中，扮演著非常重要的角色：國立臺灣大學天文物理研究所暨物理學系助理教授藍鼎文，以及國立清華大學天文研究所暨物理學系助理教授 Andrew Cooper。他們的研究成果近期已發表在國際《天文物理期刊》特刊中。

DESI利用超快速微型機器手臂和先進的光纖所結合而成的5000個“眼睛”，能同時透過大型望遠鏡觀測。每個DESI的”眼睛”可以觀測到一個由數千個顏色所組成的光譜。研究團隊能利用這個光譜訊息來精準測量每顆恆星或星系的距離、運動方式和組成成分。

藍鼎文教授統籌一個由數十位科學家所組成的團隊，負責檢驗DESI星系光譜數據品質是否達到標準。透過對各類星系的專業經驗，逐一檢視上萬筆DESI計畫執行初期所取得的光譜數據，並藉此測試DESI自動分析演算法的表現。其結果顯示DESI觀測所取得的光譜有極佳的品質，且DESI開發的分析軟體準確率超過99%。藍鼎文教授說明：「我們對DESI進行了一系列嚴格的測試，而它以最高標準通過所有的測試。我們現在對DESI非常有信心，它已經準備好執行揭露暗能量奧秘的任務了！」

DESI不僅能探究暗能量，DESI計畫將使用其四分之一的時間，觀測超過700萬個銀河系中的遙遠恆星。透過這些觀測，DESI團隊將能了解銀河系是如何隨時間演化、並探尋神秘的暗物質 — 另一宇宙未解之謎。Andrew Cooper教授是DESI計畫中，負責此重要部分的30多位天文學家團隊的兩位領導者之一。他的論文總結這次公開數據中約50萬筆恆星光譜資料的新觀測結果。清大學生也是銀河系研究團隊的成員，並在此研究中有所貢獻。Andrew Cooper教授表示：「銀河系或許只是宇宙億萬個星系其中小小的一個，但他卻非常重要。因為他不單單是我們的家，也是我們最能細細研究的實驗室。」

臺大藍鼎文教授(後左三)和清大Andrew Cooper教授(後左四)和他們的研究團隊成員的合影。背景為Mayall望遠鏡，DESI暗能量光譜儀的所在地。 (背景圖片來源Marilyn Sargent, UC Lawrence Berkeley National Laboratory，台大提供)

臺大和清大的研究團隊正如火如荼地分析DESI所取得的海量數據。藍鼎文教授說明：「大數據需要全新的研究想法和技術。我們團隊正開發AI處理數據的新方法，與來自世界各地的專家合作，一同探索宇宙的奧秘。」Andrew Cooper教授補充：「我們相信數據中一定存在著一些無人預料的全新發現正在等著我們！」

兩位教授都對臺灣的研究機構能參與DESI這種國際大型計畫感到高興，並強調：「當代天文研究重視團隊合作。這種開放性代表臺灣有很多的機會，而臺灣擁有許多專業優秀的人才。非常感謝教育部、國科會以及兩所大學的支持，讓我們能提供這些機會給在臺的學生和研究人員，並在培養下一代天文學家上盡一份心力。」

DESI計畫是由美國能源部科學辦公室和國家能源研究科學計算中心所支持，後者為國家能源部科學辦公室的使用者設施。額外支持DESI的機構包含美國國家科學基金會、英國科學與技術設施委員會、戈登和貝蒂·摩爾基金會、海辛-西蒙斯基金會、法國替代能源和原子能委員會（CEA）、墨西哥國家科學與技術委員會、西班牙科學與創新部以及DESI成員機構；而美國勞倫斯柏克萊國家實驗室（LBNL）為DESI計畫的管理機構。

DESI團隊非常榮幸能被授權在Iolkam Du’ag (Kitt Peak)這座對於the Tohono O’odham Nation有重大意義的山上進行科學研究。

使用這次公開數據中約70萬個天體所產生的宇宙3D圖。(來源 David Kirkby / DESI collaboration，台大提供)