【遊俠導讀】天文學家們日前將位於智利境內的4臺大口徑望遠鏡連接...

2020-12-02 遊俠網

智利帕拉那天文臺位於海拔2635米的山頂

位於智利帕拉那山的甚大望遠鏡(VLT)4臺獨立鏡面相互組合，形成了一臺相當於130米的超級光學望遠鏡

在2011年3月份工程師們首次嘗試將4臺望遠鏡進行連接，但最終以失敗告終

　　北京時間2月7日消息，據英國廣播公司(BBC)報導，天文學家們日前將位於智利境內的4臺大口徑望遠鏡連接起來，組成了一臺更加強大的望遠鏡。位於智利帕拉那山的甚大望遠鏡(VLT)4臺獨立鏡面相互組合，形成了一臺相當於130米的超級光學望遠鏡。

　　就在去年3月份，科學家們也曾經嘗試過進行這樣的連接，但最後以失敗告終。周四的此次成功連接是為了進行技術測試，這是在正式開展科學工作之前進行的最後一個步驟。

　　在此之前，科學家們只能做到將甚大望遠鏡系統4臺獨立望遠鏡中的2~3臺進行並聯觀測，而現在可以首次做到將全部4臺望遠鏡進行連接。這樣的結果是科學家們將首次有能力對宇宙進行遠比之前更加詳盡清晰的觀測。

　　這種將不同望遠鏡進行連接的方法稱為「幹涉法」。在這一模式下，甚大望遠鏡便成為了這顆星球上最強大的地基光學望遠鏡。除了創建一面巨大的虛擬鏡面之外，這種幹涉操作還可以極大地改善望遠鏡的空間解析度和放大能力。

　　甚大望遠鏡(VLT)是歐洲南方天文臺(ESO)在智利阿塔卡瑪沙漠中建設的一系列大型天文臺之一。歐洲南方天文臺是一個國際性的研究組織，總部設在德國慕尼黑，其運作資金由其15個成員國共同承擔。

　　關鍵裡程碑

　　即便是在開始運作之前，僅僅是全部4臺望遠鏡的觀測圓頂緩緩開啟就讓帕拉那天文臺那件小小控制室內的人們歡欣雀躍。正如其中一位天文學家所說的那樣，這將是一個特別的夜晚。

　　帕拉那天文臺設備儀器部門主管弗雷德裡克·甘特(Frederic Gonte)將這一進展稱作是「我們揭開宇宙奧秘徵程上的一個裡程碑」。他告訴BBC新聞稱：「這是一個極其重要的時刻，因為我們知道我們做好了準備，去從事真正的科學研究工作了。」他說：「從現在起，我們將有能力觀測那些以往所無法觀測的目標。」

　　為了達成將全部4臺望遠鏡連接起來的目的，一個國際科學家和工程師小組使用了一種名為「Pionier」的設備，它可以替換原有的多個鏡面，而用一個單個光學微晶片取而代之。

　　來自法國的天文學家朱安-菲利普·貝格爾(Jean-Philippe Berger)參與了這項工作，他說在去年3月份，工程師們進行了首次嘗試，但是卻沒有成功。但他又補充道，這一次已經可以確認所有儀器設備都工作正常，調試成功了。他回憶說：「上一次大氣狀況和系統本身的震動太厲害了，因此獲取的數據是沒有價值的。我們嘗試了大概半個小時，然後意識到這樣做不行。」他說：「因此這一次是真正意義上的第一次連續數小時進行觀測，以考察系統在不同情況下的性能表現。」

　　從這一刻起，這一新的強大工具將被正式交到天文學家們的手中，任何在帕拉那山或者來此訪問的天文學家都將可以使用這臺設備。

　　巨型望遠鏡

　　「甚大望遠鏡幹涉儀」，縮寫「VLTI」。自從2002年以來一直被用於連接最多3臺VLT望遠鏡以及另外4臺較小口徑的附屬望遠鏡。這裡是帕拉那山的山頂，海拔2635米。

　　作為一臺光學望遠鏡，其最主要的設備當然就是它的鏡面。不同的望遠鏡可以獨立進行觀測，也可以聯合起來進行觀測。怎麼做呢？

　　當來自遙遠天體，如恆星，星雲或星系的光線抵達各臺望遠鏡，這裡就要用到幹涉儀設備。

　　它會將光線引導至一條地下隧道，在這裡安裝有專門設備，可以計算並修正各臺望遠鏡之間對同一天體目標觀測上存在的細微時間偏差。

　　當此誤差被修正之後，這些來自各臺望遠鏡的光線就會被聚合成一束。這樣天文學家們便得到了一幅清晰明亮得多的圖像，就像是使用一臺更大口徑的望遠鏡獲取的效果一樣。貝格爾表示，在這次VLT望遠鏡的案例中，圖像的放大性能較之以前幾乎提升了20倍。

　　他解釋說，儘管要達成130米等口徑的目標只要將帕拉那山上甚大望遠鏡中兩臺位於兩端的望遠鏡成員連接起來就可以達到，但是將全部4臺望遠鏡連接起來還可以提供諸多其它方面的好處。

　　他說：「望遠鏡越多越好，我們得到了這個虛擬鏡面，現在你需要儘可能用真實的鏡面去填滿它。這樣可以增加圖像重構的效率，也就可以更好地分辨天體的複雜細節。」他說：「如果只使用兩臺望遠鏡，你一般可以用來觀測恆星，比如說雙星系統，兩臺望遠鏡並行觀測可以讓你得以分辨出兩顆成員星之間的張角大小。而當你有4臺望遠鏡相互連接時，你就可以考慮觀測3星系統或周圍存在原行星盤的年輕恆星了。所謂原行星盤就是一個由塵埃和氣體構成的盤面，是最終形成行星的區域。現在，我們能夠觀測的候選目標大大增加了。」

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