中日韓共建世界最大射電望遠鏡陣

2021-01-15 中國科學院

      

中國、日本、韓國三國科學家正利用他們共同構建的世界最大射電望遠鏡陣,探測銀河繫結構、超大質量黑洞等深空奧秘。

三國天文學界在各自獨立開發的射電天體探測網基礎上,整合了東亞地區直徑約6000公裡範圍內19臺射電天文望遠鏡,覆蓋了從日本小笠原、北海道至中國烏魯木齊、昆明的廣闊地域,成為世界上最龐大的射電天文觀測網絡。如果配合日本「月亮女神」繞月衛星上搭載的觀天設備,這個望遠鏡陣的直徑將會擴展到2.4萬公裡。

東亞甚長基線幹涉測量(VLBI)觀測計劃中方科學家、中國科學院上海天文臺研究員沈志強31日在接受新華社記者專訪時說:「中國天文學家經過30多年努力建成的VLBI網,對國際上射電天文學的研究,做出了很大的貢獻。我們還成功地將VLBI技術用於中國首顆繞月衛星的測軌工作,已取得巨大成功。」

甚長基線幹涉測量是國際天文學界目前使用的一項高解析度、高測量精度的觀測技術,用於天體的精確定位和精細結構研究。一個完整的VLBI觀測系統通常由兩個以上射電望遠鏡觀測站和一個數據處理中心組成。中科院VLBI觀測系統目前由上海25米直徑、北京50米直徑、昆明40米直徑和烏魯木齊25米直徑等4臺射電天文望遠鏡,以及上海數據處理中心組成。

沈志強說,各觀測站同時跟蹤觀測同一目標,並將觀測數據記錄或實時傳送到數據處理中心,計算機依靠這些觀測值計算得出目標天體的精確位置。

「嫦娥一號」衛星測軌任務與一般天文學VLBI觀測有很大不同。對繞月衛星的測軌,尤其是進入環月正常運行前的各軌道段,不允許有絲毫差錯,必須在10分鐘內提供準確的測軌結果。在「嫦娥一號」發射後的一個月內,4個觀測站和上海數據處理中心出色完成了測軌任務,提供的測軌數據滯後時間一般為5至6分鐘。

中國VLBI網三周前剛進行了一次遠程數據採集、海量存儲、數據處理實驗,利用高速網際網路將VLBI觀測數據,實時傳送到數據處理中心並進行實時相關處理,以取代傳統的VLBI數據郵寄方式。半個月前,包括上海和烏魯木齊兩個觀測站在內的世界17個射電望遠鏡觀測站進行的實時接力觀測演示,也獲得成功。

東亞VLBI觀測網的主要工作將是完善日本射電天體探測計劃正在繪製的銀河系圖。日本科學家相信,由12臺望遠鏡組成的日本射電天體觀測網,加上中國的4臺望遠鏡以及韓國剛建成的3臺21米口徑望遠鏡,恆星定位的精度將成倍提高。

「這一獨特的工作將幫助我們獲得關於星繫結構的優質數據。」日本國立天文臺電波天文學教授小林秀行在接受新華社記者採訪時說。

韓國和日本科學家正在開發一種特製的計算機,用於整合海量的觀測數據,這套計算設備,計劃於明年底在韓國首爾投入使用。科學家預計,東亞VLBI觀測計劃將於2010年全面展開。

自400年前義大利人伽利略首次用望遠鏡觀測星空,人類通常靠光學設備進行天文學研究。人們後來發現,天體除了發出可見光,還發出電磁波。1932年,美國貝爾實驗室工程師卡爾·央斯基偶然發現了來自銀河系中心的電波,射電天文學從此發端。碟狀天線一般的射電天文望遠鏡,通過接收天體無線電波或主動發射電波並接收回波,確定遙遠天體的形狀的結構。

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