台灣幫拍首張黑洞照!中研院出動 3 座望遠鏡

這次拍攝的望遠鏡由 8 座世界各地的電波望遠鏡組成,其中 3 座由中研院支援運轉、還參與 3 座的建造。
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Photo Credit: 科技部 ▲史上首張黑洞照
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以下內文取自科技部新聞稿。

中央研究院天文及天文物理所參與的「事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)」國際合作計畫,於本(2019)年 4 月 10 日舉行全球同步記者會,公布第一張超大黑洞及黑洞陰影的視覺影像。

事件視界望遠鏡以獲取黑洞影像為首要目標,由 8 座散落各地的電波望遠鏡所組成,由於橫跨地球各處,它們形成了與地球一樣大的虛擬陣列式望遠鏡,形成前所未有的解析力。廖俊智院長表示:「8 座望遠鏡中,有 3 座是由中研院支援運轉(SMA、ALMA 及 JCMT),臺灣因此活躍於 EHT 合作之中。在本次突破性發現中臺灣扮演關鍵的角色,為首次觀測成像的四個團隊之一。」

本次公布的影像顯示了一個位於 M87 星系中心的黑洞 。M87 星系黑洞與地球相距 5,500 萬光年,質量為太陽的 65 億倍。EHT 計畫主持人,哈佛 - 史密松天文物理中心 Shep Doeleman 表示:「我們讓人類首次看見了宇宙的單向門──黑洞,這項前所未有的科學成就,由 200 多位科學家共同取得。」

中研院天文所賀曾樸院士表示,透過比較觀測結果與計算模型,我們發現這些影像有許多特徵皆與理論預測非常符合,這讓我們對觀測的解釋非常有信心,包括黑洞質量的估計。賀院士長期投入天文觀測的工作,目前是 EHT 董事會成員及東亞天文臺臺長。

黑洞是宇宙中極度壓縮的物體,在極小區域內含有極大質量。黑洞的存在會影響其周圍環境,使時空變形並加熱周圍物質而發光。廣義相對論預測,這種高熱物質將「照亮」遭時空強烈扭曲的區域─導致「暗影」出現。

EHT 透過多次調校和成像方法,每次結果都顯現著中心有一黑暗區域的環狀結構:即「黑洞陰影」。Heino Falcke,EHT 科學委員會主席,荷蘭 Radboud 大學教授解釋:「如果周圍明亮,我們預期黑洞會形成一個黑暗區域,類似陰影,這是愛因斯坦廣義相對論預測過會出現的東西,但過去從沒有人見過。」

EHT 不僅是一個國際合作多年的結果,也為科學家提供一種研究愛因斯坦廣義相對論的方法,今年適逢人類首度以實驗印證廣義相對論滿一百週年,本次發表深具歷史意義。《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal)亦以 6 篇論文特刊宣告此突破。

參與完成這項創舉的望遠鏡共有:阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡(ALMA),阿塔卡瑪探路者實驗(APEX),IRAM 30 米望遠鏡(IRAM),詹姆士克拉克麥克斯威爾望遠鏡(JCMT),大型毫米波望遠鏡(LMT),次毫米波陣列望遠鏡(SMA),次毫米波望遠鏡(ARO)、南極望遠鏡(SPT)(詳如附表),其中,由中研院支援的有 SMA、ALMA、JCMT。而 SMA、ALMA 和最新加入的格陵蘭望遠鏡(GLT),中研院更是從最初即參與建造。

中研院更表示,EHT 今天宣布的黑洞影像觀測成果,是幾十年來觀測和理論工作的結晶,也是全球攜手合作的經典範例。中研院天文所表示,眾多科學 / 工程研究員及職員的努力,使我們能建造望遠鏡和相關硬體系統,因而得以加入 EHT。新加入 EHT 的格陵蘭望遠鏡(GLT),其計畫成員均對 EHT 有所貢獻。最重要是感謝中央研究院、科技部,以及我們長久的合作夥伴中山科學研究院 (NCSIST)長期大力支援 SMA、ALMA 及 GLT 的建造及維護。

責任編輯:Mia

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運動科技新革命: IoT 結合數據分析,奧運跆拳銅牌羅嘉翎國手養成之路揭秘

運動科技為近年運動產業顯學,現在賽場上,不僅較勁各選手的體力及技術,更考驗各國科學技術導入,輔佐選手的程度。有效運用運動科技,不僅可避免傷害外,更能提升訓練品質,提升選手佳績。
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今年 8 月剛落幕的 2020 東京奧運,台灣選手獲得 2 金 4 銀 6 銅的 12 面獎牌,不僅寫下史上最佳參賽成績,且分別在 10 種不同項目奪牌,令各界大為驚艷。近年健康意識抬頭,下班後會自發去運動的人越來越多,種種現象顯示著台灣的運動風氣已逐漸成熟,而運動科技正是背後的隱形推手。

科技部致力推動產學界合作,結合運動科學、智慧科技與數據分析,輔助選手精準練習,用最有效率的方式提升表現,讓運動訓練不再是土法煉鋼。運動科技的應用也能幫助一般人,在日常生活中更聰明更健康的做運動。由於商機龐大,運動科技早已成為各國在運動競技賽事與產業發展積極佈局的新型態競爭場域,一起來看看它為台灣體育帶來了什麼樣的改變吧!

透過科技幫助運動選手了解自身狀態,穩扎穩打求進步

年僅 19 歲的跆拳道選手羅嘉翎,首戰奧運便打敗多國好手,一舉拿下銅牌。從小在道館長大,幼稚園就跟著爸爸、哥哥練習跆拳道,小學開始在國內比賽嶄露頭角,國二首次參加青少年國際賽事後更不斷奪金。然而,初生之犢的她,卻是好不容易才站上奧運這個舞台。

「小時候的確身高有優勢,但剛轉去成人組時還滿挫折的」,帶著青少年時期的亮眼成績,羅嘉翎在高一下加入跆拳道國家隊,被延攬至國家運動訓練中心(以下簡稱:國訓中心)接受國手培訓,「裡面都是大學的學長姐,訓練強度很高,剛進去時很不適應,那段時間比賽成績也不理想,晚上都會打電話給媽媽哭訴。」

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羅嘉翎分享,國訓中心的訓練方式很有系統,除了完備的訓練器材,還會透過科學儀器評估選手的運動表現,也定期使用生化檢測儀器,每月至少1次檢測疲勞度與血氧量,維護選手的身體健康。

「運動科技可以幫助我了解自己現在的狀態,還有需要加強哪些地方」,羅嘉翎表示,選手的日常就是不斷練習、調整好狀態,透過數據分析可以清楚知道自己的強弱項,「像我需要加強肌力,這樣訓練有方向,進步也會比較穩。」

沒有因挫折放棄跆拳道,羅嘉翎持續在國訓中心自我精進,再加上慢慢調整心態,她逐漸適應了高強度的訓練,也找回了享受比賽的初衷。

事實上,台灣自 2012 倫敦奧運以來,就沒有在跆拳道項目拿過獎牌,羅嘉翎也坦承因此感受到不小的壓力,「拿到奧運資格時我爆哭,但我不是被看好奪牌的選手,就想說放鬆去打。」沒想到放下得失心,反而幫助自己贏得了銅牌的好成績。

國立體育大學技擊運動技術學系副教授王翔星分享,針對跆拳道選手的檢測主要有3方面,包括以「線性位移偵測器」檢測選手連續 3 次跳躍的爆發力與穩定度,評估賽場上攻擊動作的力量輸出率;以及透過「測力板」檢測 50 毫秒發力率( RFD,Rate  of Force Development ),以觀察選手腳蹬地出發與踢擊到對手瞬間的力量表現;還有「慣性感應器」則是用來檢測選手的反應能力與速度。

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「現在的訓練方式跟以前差很多,得分的方式不同,教練的觀念也需要調整。」過去也曾是跆拳道選手的王翔星說,以往求勝心切的選手容易練到渾身是傷,現在藉由運動科技的輔助,能精準掌握練習進度,避免過度訓練、減少運動傷害,是更有效率的訓練方式。

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王翔星也表示,培育一名優秀的選手相當不容易,這幾年開始將運動科技帶進國、高中,就是希望能讓年輕選手儘早接觸到運動科技的專業訓練觀念,避免選手在早期生涯就受到嚴重的運動傷害而留下遺憾,未來能夠更上一層樓。

產業跨界結合,讓運動科技深入全民健康生活

目前 5G 正式邁入商業化,宅經濟當道,運動科技的應用也有了更多可能性。「台灣科技業的研發能量強大,運動產業也很有國際競爭力,我認為應該能結合兩者的強項來解決許多問題,例如居家健身沒人指導,該怎樣才不會受傷。」國立臺灣師範大學運動競技學系研究講座教授相子元表示。

相子元主修生物力學出身,被譽為台灣運動科技教父,同時擔任國訓中心運動科學小組總召集人。他很早就投入運動科技與產業結合的研究,作為科技部「精準運動科學研究專案計畫」的執行團隊之一,目前團隊已開發出將壓力感測科技應用於智慧鞋、科技運動襪、機能衣、自行車功率表等產品。

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相子元認為,運動科技商品在亞洲市場很有潛力,目前台灣主要發展在 3 大面向:競技運動,如跆拳道、舉重、射箭;職業運動,如棒球、籃球;全民運動,如自行車、慢跑等。舉例來說, LPS(Local Positioning System ,局部定位系統)運用在團隊運動的訓練上,能讓教練、選手清楚知道跑位陣式,取代傳統手寫戰術,目前 NBA 美國職籃、國際足總FIFA的隊伍也都採用此技術。

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台灣選手在東奧打出亮眼成績值得喝采,相子元期待未來運動科技能協助更多選手精準運動、達到更好的表現,放眼 2024 巴黎奧運,並幫助更多人養成規律運動的習慣。接下來行政院主辦的「台灣運動x科技產業策略( SRB )會議」也即將登場,希望加深運動與科技產業的對話交流,讓運動科技越來越深入全民的生活。

SRB策略會議暫擬4大議題:

  1. 運動×科技產業升級創造新價值
  2. 智慧育樂創新服務建立營運新模式
  3. 融合科研成果與創新科技發展智慧新應用
  4. 台灣智慧育樂跨域環境整備

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