(译自英文原稿)
2024年度邵逸夫天文学奖颁予史里尼瓦斯・库尔卡尼 (Shrinivas R Kulkarni),以表彰他对毫秒脉衝星、伽马射线暴、超新星,以及其他可变或瞬变天体的开创性发现。他对时域天文学的贡献甚多,并在帕洛马瞬变工厂及其后继者史维基瞬变探测器的构思、建造和领导上成就卓越,这些设施彻底改变了我们对时变光学天空的理解。库尔卡尼是美国加州理工学院物理、数学和天文学系天文学及行星科学乔治・埃勒里・黑尔讲座教授。
虽然大多数恒星都能稳定地发光数十亿年,但其中一些恒星会在若干年、週甚至几分之一秒的时间尺度上产生变化、脉动、闪熠或爆炸。这些急速的变化为我们提供了独特的见解,让我们能够了解恒星的死亡、物质在极高温度和密度下的行为、宇宙的大小和年龄,以及基础物理学的各方面知识,例如核状态方程和爱因斯坦广义相对论。
发现和分析瞬变事件,也就是时域天文学的主题,是一项具有挑战性的任务,需要在庞大的数据库中进行筛选,辨识罕见的异常现象,剔除来自地面事件和其他来源的误报,并儘量在几分钟内通知天文学界,使他们能够运用其他望远镜开展后续研究。
在库尔卡尼的整个职业生涯中,他在时域光学和射电天文学领域持续取得了一系列的基础发现。在他还是一名研究生时,他和他的合作伙伴发现了第一颗毫秒脉衝星,这是一颗快速旋转的中子星,每秒发射出精确间隔的脉衝达600次以上。目前已知的毫秒脉衝星有数百颗。它们是宇宙中最准确的天文时钟,被用于测试爱因斯坦的广义相对论,及寻找来自超大质量黑洞相互合併时产生的引力波。
天空中短暂而强烈的伽马射线暴于20世纪60年代首次被发现,但几十年来它们的起源一直是个谜。库尔卡尼和他的合作伙伴于1997年确定一个伽马射线暴的距离,从而取得关键性突破。他们证明这个爆发起源于遥远的宇宙,远远超出我们的银河系,因此肯定是一个具备极高能量的天文事件。现在我们知道,大多数伽马射线暴都来自类似的距离。
快速电波爆发 (FRBs) 是一种强烈的射电爆发,持续时间短至千分之一秒。一种被称为磁星的中子星,具有极强的磁场,长期以来一直被认为是快速电波爆发的可能来源之一 (邵逸夫天文学奖于2021年表彰对磁星的研究,于2023年表彰快速电波爆发的发现)。库尔卡尼和他的合作伙伴快速且以低成本建造了名为瞬态天文射电发射测量2号 (STARE2),这套无线电探测器包含三个部分,分佈在美国西南部,旨在探测附近的快速电波爆发。在2020年,两架望远镜探测到来自我们银河系中一颗磁星的快速电波爆发,STARE2正是其中之一,首次显示了磁星可以产生快速电波爆发的事实。
库尔卡尼的贡献在帕洛马瞬变工厂 (简称为PTF,2009年) 及其后继者史维基瞬变探测器 (简称为ZTF,2017年) 的建设上成就卓越,这两项新颖的天文普查使用了位于南加州帕洛玛天文台的一台70年歷史的望远镜。ZTF每两天扫描一次整个北半球天空,使用自动化软件分析数据,并透过一个警报系统通报发现的情况,在数分钟内向世界各地的天文学家传达瞬变事件的消息。来自PTF和ZTF的大量数据使我们能够发现各种天文瞬变和变化源。ZTF已发现数以千计的罕见天文事件,包括极亮的超新星、发光的红色新星、富含钙的间隙瞬变和黑洞对恒星的破坏。ZTF还发现了一颗吞噬其行星的恒星、歷史上最近和最亮的超新星之一、新的小行星轨道类别、轨道周期短至七分钟的双星,它们是低频引力辐射的强大来源。此外,ZTF还发现许多其他奇异系统和罕见事件,它们的特性也是刚开始被理解。PTF和ZTF培育了新一代年轻的天文学家,如今他们引领着时域天文学领域的发展。
这个奖项亦同时表彰库尔卡尼在恒星天文学其他领域中的发现,尤其是他在发现首批“褐矮星”中所发挥的作用,这些恒星非常小,无法通过核聚变燃烧氢。褐矮星弥补了巨型行星 (如木星等) 与氢燃烧的恒星 (如太阳等) 之间的差距,这一发现揭示了褐矮星的存在,其大气特性与行星类似,为未来数十年对亚恒星天体大气的研究工作奠定了基础。
邵逸夫天文学奖遴选委员会
2024年5月21日 香港