2022年度邵逸夫天文学奖颁授给两位在天体测量学有极大贡献的学家

2022年度邵逸夫奖今日（5月24日）公布得奖者名单，其中天文学奖平均颁授给两位在天体测量学有极大贡献的天文学家，他们分别是瑞典隆德大学（Lund University）天文学及理论物理系隆德天文台荣休教授莱纳特·林德格伦（Lennart Lindegren）和爱尔兰都柏林大学学院物理学院客座教授迈克尔·佩里曼（Michael Perryman）以表彰他们一生对天体测量学的贡献，尤其是在欧洲太空总署依巴谷卫星（HIgh Precision PARallax COllecting Satellite，缩写为Hipparcos，全称为「高精度视差采集卫星」，中文按照缩写，音译为依巴谷卫星）及盖亚卫星（Gaia）的构想和设计中扮演的角色。

于1989年发射的依巴谷卫星，曾测量逾十万颗恒星的位置和运动状况，其精确度比地面天文台高出两个数量级。盖亚卫星于2013年发射，目前仍在运作，以其精确度更高的技术，测量了数以十亿计的恒星、类星体及太阳系天体的位置和转动状况。这两项任务所得的成果丰硕，精准描绘出银河系里恒星的分布及特性，以及为银河系的形成及历史提供独有的见解，影响天文学及天体物理学里几乎所有的分支。这个奖项亦旨在表彰所有令依巴谷卫星及盖亚卫星得以成功的天文学家和工程师。

自史前时代开始，测量行星及恒星的位置、距离及转动都对天文学极为重要。早期托勒密（Ptolemy 约公元100–170），兀鲁伯（Uluġ Beg 1394–1449）和第谷·布拉赫（Tycho Brahe 1546–1601）透过肉眼观测而编制的星表，在过去两个世纪，无论是数据的数量还是精确度，都由不断提高的望远镜星表取替。然而，在二十世纪末，由地面光学望远镜所衍生的天体测量学在谋求进一步改进时，遇到难以克服的困难。这些困难来自大气畸变、望远镜所受到的热力及重力问题，不同望远镜的数据也难以整合处理。

欧洲太空总署的依巴谷卫星（1989–1993）开启了精确太空天体测量学的时代。依巴谷卫星将超过十万颗亮星编入星表。它测量了这些恒星在天空中的视位置的年度变化，其微细度就相等于从香港望向北京，所见的一个拇指宽度。透过测量地球沿着轨道运转时恒星视位置的细微变化（视差），依巴谷卫星测定超过二万颗恒星的距离，不确定性少于百分之十。

欧洲太空总署的盖亚卫星于2013年12月启动，其设计以依巴谷卫星的设计准则为基础，但性能大幅提升。盖亚卫星所测量的恒星位置，数量比依巴谷多一万倍，精确度亦是依巴谷卫星的一百倍。盖亚卫星几乎将整个银河系里接近百分之一的恒星编入星表，目前已以视差为基准，测定超过五千万颗恒星的距离，不确定性少于百分之十。视差是天文学里所有距离的基础，因此亦是测量宇宙规模最坚实的基础。

盖亚卫星项目的初始星表已于公众平台发放，有关的研究彻底改变了多个领域的天文学认知，并有望在任务结束之前（2025或之后），推出内容更加丰富、数量更加庞大、精确度更加高的星表。盖亚卫星的宇宙普查，无论在数量还是质量上，在未来数十年内也无法被超越。

盖亚卫星能够测量恒星在天空上位置的微小变化，细如从香港望向北京，所见一丝头发的宽度；它亦能测量恒星在天空中的运动，可测的幅度比由地球望向月球，所见太空人头发生长的视速度还要小。盖亚卫星卓越的表现，归根于其独有的设计，盖亚卫星是由两个不同指向的太空望远镜组成，所得影像然后再由单一的探测器组合起来。太空望远镜每六小时转动一次，每当有恒星影像划过探测器的一个定点时，便会将精确的测量数据送回地球。

为什么精确的天体测量学如此重要？这是因为它提供了天体的位置、速度及距离等基本数据，为现代天文学及天体物理学里几乎所有的分支奠下基石。恒星与地球精确的距离，让我们能够测量它们的绝对光度，继而为恒星的内部物理过程，如简并星的内部结晶，提供高敏感度的测量。恒星空间分布中的小规模不均匀性，提供了一个被破坏的恒星团的一瞥，也许类似于太阳诞生的地方。透过测量恒星的速度，我们能推断出它们的银心轨道，继而获得银河系的形成历史和神秘暗物质在银河系里分布的线索。

盖亚卫星正在探测很久以前被银河系瓦解的小型伴星系之残骸，以及银盘里恒星分布的不规则性，这有可能反映出最近幸存的伴星系或看不见的暗物质团的干扰。盖亚卫星的测量数据让我们能够首次确定遥远星团和矮星系的轨道。盖亚卫星将会提供大量辅助性的天文观测数据，包括十亿颗恒星的全天多色测光普查、数百万颗恒星的视向速度、数十万颗变星的光变曲线、数千颗太阳系外行星的发现和测量、仔细程度前所未见的小行星及其它小型太阳系天体的普查、纪录数十万颗遥远类星体的统一星表，以及对爱因斯坦重力理论崭新而严格的测试。

依巴谷卫星和盖亚卫星的成功有赖许多人在过去半个世纪的共同努力。邵逸夫奖表彰其中二人，他们均为这两项任务作出持续且关键的科学贡献。莱纳特·林德格伦在依巴谷卫星的设计上提出许多构想。他是负责分析依巴谷卫星数据的两个独立团队中其中一队的主管，亦是依巴谷卫星科学团队和盖亚卫星科学团队的成员，先后在任时间各达二十多年。

迈克尔·佩里曼在1981至1997年期间担任依巴谷卫星的项目科学家，同时期出任依巴谷卫星科学团队的主席，并且是1997年一份描述依巴谷星表的论文的主要作者。佩里曼亦在1995至2008年间担任盖亚卫星的项目科学家，1995至2000年间担任盖亚卫星科学咨询小组主席，并在2001至2008年间担任盖亚卫星科学团队的主席。林德格伦和佩里曼在九十年代提出盖亚卫星的构想，在其科学及技术上的设计扮演着重要角色。