物理與天文學

在超大質量黑洞周圍，偶爾能觀測到潮汐破壞事件的發生，而這也是一個能夠探測黑洞的手段。潮汐破壞事件是一種特殊的現象，當一個天體進入到所謂的「洛希極限」半徑範圍內時，因為受到的潮汐力超越了自身的重力而遭到撕裂。當這個事件發生時，會因為黑洞在吸積的過程中產生明顯的亮度變化，因此可以透過一系列的亮度變化觀測潮汐破壞事件，並可以推算黑洞的各項參數，因此潮汐破壞事件在天文學的發展上有其重要性。 因此，我們想要嘗試模擬潮汐破壞事件的演化過程。我們學習Linux語言以及如何使用Mcluster和PeTar等模擬軟體，並透過Python分析模擬結果，然後與理論預測值進行比較，以了解我們有那些地方需要修正。

星系的恆星形成速率與恆星質量關係一直是天文研究中的熱門主題。為何星系在相似的恆星總質量下有不同的恆星形成速率？這些差異的基本機制是什麼？為了回答這些問題，在這個研究中，我使用了 Sloan Digital Sky Survey(SDSS)的大量光譜數據以及 Hyper Suprime- Cam(HSC)Survey 所獲取的深度成像數據，來研究星系合併對恆星形成速率的影響。首先， 我使用 HSC 圖像來尋找正在合併過程中的星系子集，之後使用了機器學習演算法幫助辨別所有在 SDSS 數據集中有 HSC 觀測的合併星系。然後，我分析合併的不同階段對恆星形成速率與恆星質量關係的影響，並將其與獨立星系的關係分別進行比較。最終，結果顯示，平均而言，合併星系的星形成速率約是恆星質量相似的獨立星系的 2 倍，這證明星系合併是影響星系恆星形成速率與恆星質量關係的關鍵機制之一。

液滴碰撞的實驗不勝枚舉，然而，若液滴撞擊處為移動中的液池，對液滴碰撞會造成甚麼影響呢？此研究不同於其他液滴碰撞實驗，下方撞擊處為移動中的水面。我們在參考許多文獻資料後，設計實驗並且自行製作一套實驗裝置，以高速攝影機搭配電腦進行拍攝，結果我們發現：液滴反彈的傾向受到水平速度的影響，且液滴碰撞後反彈／融合的邊界之韋伯數在不同水平流速下並非定值，其隨著水面流速的增加而上升。除此之外，當液滴反彈時可以分為兩種行為模式：部分反彈以及分離反彈，兩者的發生也與液池流速以及韋伯數相關。最終，我們透過實驗，推論液池流速影響液滴碰撞結果的原因，可能與液滴下方氣膜、空腔受液池作用有關。

本篇研究說明了不同週期波對於熱流場與火焰搖擺之相關原理與運動觀察。實驗中運用了重低音音響去進行週期波的擾動，而我們也從中觀測到許多現象， 如:火焰的週期性搖擺、共振等等。此外，研究包含了確認熱流場被週期波擾動 之可能性與其狀態，也在理論與分析過程中，不斷的經由多項實驗去支持我們自行推導出的偏離角度與火焰恢復時間之公式 tr ∝ 𝑎 1/2b0.55 ≃ √b/a = √𝛽/𝛼 1/(1-ρf/ρa)∙ℓ2/gR (1 − 𝑘θ)

氦閃是類太陽恆星演化過程的關鍵事件之一，過去已有人建立了不同初始質量、不同金屬豐度的恆星演化模型，但礙於當時的科技水平，無法直接計算氦閃的過程，只能在水平分支時透過導入模型繼續運算。如今因為模擬程式的進步，已能補足以往之缺漏，以新的視角來檢視恆星演化的過程。 本研究使用功能強大的 MESA進行恆星演化的模擬，再以 Python將模擬結果繪製成可視化圖表，來探討金屬豐度對類太陽恆星氦閃過程及恆星演化的影響。經分析得知恆星的金屬豐度與能夠發生氦閃的初始質量上下限呈正相關。而在會發生氦閃的恆星中，金屬豐度與其氦閃前的表面光度為正相關。隨後因為金屬豐度氦閃釋放的功率峰值呈負相關，導致其與氦核溫度與密度的變化也呈負相關，所以金屬豐度與恆星氦閃後的光度呈負相關；並因為金屬豐度與氫包層質量呈負相關，所以其與恆星在氦閃前及氦閃後的溫度也呈負相關。

恆星磁場是影響恆星活動的主要因素之一，可藉由光譜上的磁分裂譜線進行量測，近幾年來，由於觀測設備的進步，更高解析力的光譜儀出現，使光譜上的磁分裂譜線更加明顯，更容易對其進行測量。主序星是赫羅圖 (H-Rdiagram) 上最具規律的恆星類型，其各種物理量間大多可以簡單的線性關係表示，因此本研究專注於研究主序帶上各種表面溫度的恆星之磁場大小。本研究透過 Python 計算 Lamost 資料庫中主序星光譜的磁分裂譜線波長差，再透過Phoenix 資料庫庫中的恆星標準光譜與 AtomicspectrallinedatabasefromCD-ROM23ofR. L. Kurucz.找出該分裂譜線是由何種元素造成的，並計算出該分裂譜線的朗德 g 因子 (Landég factor)，以此計算出主序帶上表面溫度 3300K~8000K 的恆星之磁場大小。並透過各種次方的多項式對觀測數據的平滑曲線進行擬合，以及結合現有的恆星標準模型，找出最能描述恆星磁場大小與表面溫度之關係的多項式。

通過 LOFAR望遠鏡與斯隆數位巡天計畫之資料釋出，我們得以在大量、清晰的資料庫中發掘許多天體的特殊性質。本研究結合兩個大型研究計劃的無線電波源目錄與類星體光學目錄，分析 LOFAR-detected類星體在可見光觀測上與其他類星體的光譜性質差異，利用決策樹與相關的集成學習模型建立對於缺乏無線電紀錄之類星體的光學資料分類模型，並期望在未來驗證學界目前對於類星體產生無線電原理的各種假說。

當水滴碰撞親疏交錯界面，直線、弧線及螺線親疏線條決定了水滴鋪展收縮的對稱形態與受力，研究發現水滴有分割、彈跳、移動、旋轉等多樣化運動現象，接著以此基礎提出「水滴移動猜想」並且驗證成功：水滴置於繪有親水弧線道的疏水振動平板上，會因為持續的不對稱鋪展收縮產生了振動-移動現象，且和水滴大小、振幅頻率、親疏線型、平板材質、張力黏度、角度…有關。本研究亦嘗試控制水滴使其產生繞圓周、直角過彎、爬坡下坡等現象，更測試出「懸吊」水滴的振動-移動。最後，針對其形態、受力加以分析，提出模型予以解釋。

本研究探討振動體運動。調控馬達轉速帶動離心錘旋轉。閃頻同步測量轉動頻率，並追蹤軟體分析運動軌跡，各頻率下平移速度。 離心錘逆時針旋轉高於 24Hz開始運動，移動速率與旋轉頻率關係：理論值 26~47Hz轉一圈向右移動，47~56Hz 轉兩圈向左，56~65Hz 轉三圈向右，並以起跳至著地空中時段，合力向右或左比例，分析運動方向。 力圖分析列出水平驅動力、正向力、摩擦力等時間函數建構理論模型。由 Desmos軟體計算水平移動速率，藉頻率調控正向力、摩擦力，計算得各頻率下振動體速度，進行理論與實驗比對後，幾乎完全吻合，驗證此理論模型正確性。 安裝加速規得垂直加速度與時間關係，類似鋸齒波與正弦組合，似乎可由振動體底座為具彈性珍珠板加以解釋。

水杯於失重狀態落下，逐漸形成水坑，並在撞擊地面時因巨大慣性加速度導致水坑崩塌，匯集後產生高速累積噴流。 在本研究中比較了不同杯子大小及材質、溶液性質及體積、落下高度，如何影響失重流體的行為，分析噴流的形狀、速率及高度。並找出造成速度放大的效應，討論能量轉換機制及轉換效率。 失重狀態下，水坑深度 d 隨落下時間 t 漸增，達上限後不再增加。表面張力及親水性接觸面使水面形成球狀水坑。接觸角越大則水坑深度上限 dmax 越大，最大水坑為半球形，水坑抬升速度則會受到表面張力及黏滯力之比值影 響。撞擊時巨大慣性加速度使水坑崩塌並匯集，累積效應放大原速度，產生高速累積噴流 Vjet2=Kv2，累積係數 K 與水坑深度 d 正相關。