共同发表了讨论暗物质存在证据的文章

  美国时间9月20日,科睿唯安公司发布了被认为是诺贝尔奖风向标的2018年度“引文桂冠奖”的获奖名单,其中美国科学院院士、加州大学圣克鲁兹分校教授桑德拉?摩尔?法伯尔(Sandra Moore Faber)作为今年唯一的天文学家赫然在列。
 
  法伯尔获奖的原因为“研究出确定星系的年龄、大小和距离的开创性方法以及对宇宙学的其他贡献,包括对‘冷暗物质’的研究,该物质被认为是宇宙‘丢失’的物质。”
 
  这并不是法伯尔近年来获得的来自外界的唯一认可。
 
  法伯尔于2012年就获得了天文界最高荣誉之一的布鲁斯奖章,2013年获得了由美国总统奥巴马亲自授予的美国国家科学奖章,2017年获得了价值五十万美元的格鲁伯宇宙学大奖。
 
  笔者非常有幸成为了法伯尔教授在晚年指导的学生之一,在这里我就与大家聊一聊我所认识的法伯尔教授。
 
  大多数天文专业的学生第一次听说桑德拉?法伯尔这个名字应该来源于早已被写入星系物理教材中的法伯尔-杰克逊关系(Faber-Jackson relation)。
 
  事实上,当你一旦迈入星系宇宙学这个领域的门槛,就很难避免见到法伯尔的名字,因为她几乎参与了半个世纪以来所有关于星系宇宙学领域的研究。
 
  早在1976年,法伯尔就与其学生罗伯特?杰克逊(Robert Jackson)发现了这一后来以其名字命名的描述椭圆星系光度与中心恒星速度弥散的关系。
 
  这一关系的发现为天文学家首次提供了一个测量星系距离的比例尺,并由此启发了人们对星系大小、亮度和速度弥散的整体关系的研究,这后来被称为星系的“基本面”(fundamental plane)。
 
  1979年,法伯尔与威斯康辛大学麦迪逊分校的约翰?加拉格尔(John S。 Gallagher)共同发表了讨论暗物质存在证据的文章。
 
  几年之后,法伯尔与加州大学圣克鲁兹分校的林潮(Douglas Lin)、乔治?布鲁门萨尔(George Blumenthal)、乔尔?普里马克(Joel Primack)及剑桥大学的马丁?里斯(Martin Rees)等人陆续讨论了暗物质的基本性质,并提出了宇宙学中冷暗物质(cold dark matter)的概念。
 
  这一概念现在已被人们广泛接受,带有宇宙学常数的冷暗物质模型(LCDM)被称为“标准宇宙学模型”,尽管这一模型还存在着些许未被解决的问题。
 
  法伯尔与普里马克等人现在依然在试图研究并完善标准宇宙学模型,笔者也参与了其中的部分工作。
 
  图2 位于加州大学利克天文台(Lick Observatory)的三米谢恩望远镜(Shane telescope)的外部与内部照片。法伯尔曾任加州大学天文台台长多年。图2 位于加州大学利克天文台(Lick Observatory)的三米谢恩望远镜(Shane telescope)的外部与内部照片。法伯尔曾任加州大学天文台台长多年。
 
  天文学作为一门观测学科,大科学装置的建造很大程度上会影响学科的发展。因此,除了科学研究工作以外,法伯尔还积极参与了许多大科学工程与项目。
 
  法伯尔是目前口径最大的光学天文望远镜凯克望远镜(Keck telescope)的设计者之一。她参与设计了凯克望远镜的光学结构,并领导了凯克望远镜主要的后端光谱仪DEIMOS的建造。
 
  同时,她还参与设计了哈勃空间望远镜上的广域行星照相机WFPC。1990年,法伯尔与其学生诊断出了哈勃望远镜光学设计上的瑕疵,即广为天文爱好者所知的哈勃望远镜的球差,并参与了修复工作。
 
  在上世纪八十年代到本世纪初,法伯尔先后领导了包括“Seven Samurai”和“Nukers”等项目,推进了人们对星系、暗物质和超大质量黑洞之间关系的认识。
 
  自2010年起至今,法伯尔领导了哈勃望远镜有史以来最大的项目CANDELS,其惊人的曝光深度使得人们能够研究宇宙自早期以来各种星系的性质。
 
  包括中国在内的十多个国家的科学家目前依然在对CANDELS项目的数据进行着深入地研究,希望能够通过这个项目得到星系从结构到恒星形成等各个方面的演化规律。
 
  图3 室女座星系团局部:图中右侧最延展的亮源便是室女座星系团的中心椭圆星系M87。图3 室女座星系团局部:图中右侧最延展的亮源便是室女座星系团的中心椭圆星系M87。
 
  虽然在天文学的各个领域都取得了令人瞩目的成就,然而对于被科睿唯安公司预测将获得诺贝尔奖,法伯尔则显得非常谦虚。
 
  她非常感谢评委们能够肯定她的学术贡献,但在同时,她认为不应将功劳全部归于她一人——无论是对星系的基本性质还是对冷暗物质的研究,她一直在与许多学者通力合作。没有他们的帮助,她无法取得今天的成就。
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