黑洞不發光,直接觀測並不容易。Black Hole Hunters 邀請民眾協助檢視恆星亮度紀錄,尋找一種可能透露黑暗伴星存在的微弱線索:重力造成的增亮。研究團隊運用凌日系外行星巡天衛星(TESS)的觀測資料,並結合志願者分類、模擬與演算法來篩選訊號。不過,找到可疑的亮度變化只是追查的起點,並不等於已確認發現黑洞。
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從恆星亮度曲線尋找重力自透鏡
Black Hole Hunters 尋找的是雙星系統中的重力自透鏡效應。如果雙星系統的視角接近側面,暗伴星經過可見恆星前方時,可能使恆星的光線彎曲並放大。這種增亮會隨雙星軌道週期重複出現,與只發生一次的微引力透鏡事件不同。
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研究人員希望在恆星的亮度曲線中辨認這種週期性變化。專案也以模擬資料示範可能的曲線形狀,協助志願者學習判讀。Black Hole Hunters 的常見問題指出,這類事件十分罕見;在該說明所述的時間點,研究者尚未找到確鑿的黑洞自透鏡案例。
志願者分類,演算法再縮小搜尋範圍
Black Hole Hunters 設於 Zooniverse 公民科學平台,參與者可先完成網頁訓練,再協助分類恆星亮度曲線。專案使用 TESS 觀測資料,研究團隊也曾表示,計畫進一步檢視其他巡天資料。
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志願者的分類是研究流程的一環,而不是取代專業分析。2026 年 4 月,研究人員 Adam McMaster 表示,參與者已提交 760 萬筆分類。團隊正把這些分類與更精細的自透鏡模擬結合,開發能預先篩選亮度曲線的演算法,讓研究人員把注意力集中在較有希望的候選訊號上。
專案於 2021 年 10 月 26 日在 Zooniverse 上線。團隊名單包括 Adam McMaster、Hugh Dickinson 與 Matthew Middleton,並有來自南安普敦大學、開放大學及 Flatiron Institute 的研究人員參與。南安普敦大學另指出,2024 年的一筆補助支持 Middleton、McMaster 與 Dickinson 合作推動研究並招募志願者。
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Higgs Hunters 是另一項不同的公民科學計畫
Higgs Hunters 處理的是粒子物理問題,與搜尋黑洞的 Black Hole Hunters 並非同一專案。參與者檢視大型強子對撞機 ATLAS 實驗的影像,尋找稱為偏心頂點(off-centre vertices)的特徵:粒子軌跡看起來不是從主要碰撞點出發。這可能是粒子先移動一段距離、再衰變的線索,但影像裡出現不尋常痕跡,本身並不能證明發現新粒子。
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一項針對 Higgs Hunters 的研究,評估非專業志願者辨認長壽命粒子衰變及其他異常特徵的能力。研究指出,在所分析的資料中,志願者辨認這些特徵的效率與誤報率,和 ATLAS 演算法相近;研究也提到,志願者曾標記出具有意外特徵、值得進一步留意的事件。
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牛津大學資料顯示,Higgs Hunters 吸引了來自 170 多個國家的 42,280 名參與者,後續分析階段也有英國學校學生參與。這些數字描述的是 Higgs Hunters,不能與 Black Hole Hunters 的分類數混為一談,也不能據此推論志願者在所有科學任務中都比演算法表現更好。
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公民科學能補上哪一塊?
這兩個專案展現了公眾參與科研的一種實際方式:經過指引的志願者可以協助檢視大量資料,並把值得研究人員進一步查驗的模式標記出來。Higgs Hunters 在特定影像分類任務中比較了志願者與演算法;Black Hole Hunters 則把志願者分類、模擬和演算法篩選用於另一類天文資料。無論哪種方法,候選訊號都還需要後續科學分析,才能判定其意義。
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