台灣科研登國際舞台！清大攜手歐洲太空總署　助攻2030星系考古計畫

清華大學天文學研究所參與歐洲太空總署（ESA）最新通過的重大太空計畫「阿拉基斯：星系考古任務」（ARRAKIHS），將攜手全球超過250位科學家與工程師，預計於2030年發射搭載望遠鏡的小型衛星至低地球軌道，展開為期3年的觀測任務，針對約80個鄰近星系進行研究，探索過去難以觀測的星系最外圍結構，揭開星系形成與演化歷史。

清華大學表示，天文學研究所副教授安德魯．古柏（Andrew Cooper）參與此次阿拉基斯任務，並擔任「星系科學工作小組」共同召集人，率領清華團隊運用校內超級電腦建立理論模型，協助國際團隊分析與解讀未來望遠鏡拍攝到的星系影像，希望首度讀懂每個星系背後的形成故事。



「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。然而，這些亮度極低的恆星暈（Stellar Halo）及恆星流（Stellar Streams），長期被背景雜光掩蓋，始終缺乏系統性的研究，也因此催生此次太空任務。

古柏表示，歐洲太空總署今年6月正式通過由西班牙團隊主導的阿拉基斯任務，名稱源自科幻文學經典《沙丘》中的虛構星球「阿拉基斯」（Arrakis）。目前任務已完成概念設計，正式進入關鍵製造階段，預計2030年發射望遠鏡衛星，針對約80個鄰近星系展開為期3年的巡天觀測。

他表示，此次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，以及台灣、美國、英國、荷蘭、泰國等合作夥伴，共有超過250位科學家與工程師參與，是一項大型跨國太空合作計畫。

古柏指出，任務最大的挑戰，在於如何降低背景雜光干擾，因此需要具備超高靈敏度及廣視野的雙筒望遠鏡系統，並透過大範圍巡天（survey）觀測，才能捕捉極為黯淡的星系外圍結構，希望藉此逐步拼湊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。」



在研究工作方面，古柏率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，利用清華校內超級電腦（CICA）及長期累積的星系形成理論模型，模擬小型星系遭大型星系吞併、瓦解後，在星系外圍形成恆星暈等微弱結構。王重文表示，這項工作就像替2030年的觀測任務「提前演練」，透過他開發的半解析模型，不需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，古柏近日獲國科會四年期「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，古柏將與王重文前往西班牙交流，明年則將迎接西班牙研究人員訪問清華，持續深化台灣與歐洲在星系形成研究上的合作。

清華指出，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。

此外，清華培育的人才也持續在國際天文舞台上活躍，曾就讀天文所博士班的廖俐雯，目前在西班牙太空科學研究所（ICE-CSIC）擔任博士後研究員，同時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預作準備。

廖俐雯表示，清華完整的學術訓練及資料分析基礎，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。」她過去也曾與古柏團隊共同參與國際暗能量光譜儀計畫（DESI），協助繪製宇宙3D地圖。