主題詞:世界上 望遠鏡

世界最大射電望遠鏡落成

2013-03-14 中投機械網
 
中投顧問提示:據了解,世界上最強大的射電天文觀測設備即將亮相,揭開遮蔽我們視野的宇宙大幕。

  據了解,世界上最強大的射電天文觀測設備即將亮相,揭開遮蔽我們視野的宇宙大幕。

  在過去的兩年間,科學家們一直在為ALMA——“阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡”建造新的望遠鏡天線,也同時不斷提升其觀測分辨率。現在,這一最新設備即將正式投入使用。

  盡管這一大型觀測陣列目前還尚未投入全面觀測活動,然而其已經開始取得一些突破性的科學進展。就在去年,這一設備的觀測結果確認在一顆褐矮星,即所謂“失敗的恒星”周圍存在一個原行星塵埃盤。ALMA同時還對圍繞北落師門(南魚座α)運行的行星進行了觀測,并確認這些行星比原先認為的更小。

  沐浴在星光下的ALMA望遠鏡陣列。頭頂上方是南半球的銀河,可以看到麥哲倫星系

  當全部66臺望遠鏡全部建成之后,天文學家們預計將會有更多更大的發現。這臺設備在毫米波段工作,這是一種波長比無線電波更短但是比可見光更長的電磁波。在這一波段科學家們將可以窺見圍繞年輕恒星的低溫塵埃帶,并觀察原始行星的形成。

  美國國家科學基金會天文學分部主管詹姆斯·列維斯塔德(James Ulvestad)在本月5日的一次新聞發布會上表示,利用這一設備,天文學家們將可以探測到地球大小的行星。他表示:“ALMA已經觀測到在恒星周圍存在塵埃環,這些塵埃環非常窄,模型顯示這些狹窄的塵埃環間隙中存在行星體。”他說:“盡管你看不到這些行星本身,但是你可以看到這些行星造成的影響。而這也將是ALMA設備進行系外行星觀測的主要方式。”

  被遮蔽的恒星新生景象

  望遠鏡一般通過兩種方式進行系外行星的搜尋:當行星圍繞恒星運行時導致的恒星輕微晃動,以及當行星在恒星面前經過時造成的恒星亮度微小變動。

  自從1995年發現第一顆系外行星以來,科學家們已經找到了數千顆可能是系外行星的疑似目標。僅僅是美國宇航局一家,其發射的專用于搜尋系外行星的開普勒空間望遠鏡迄今已經發現2740顆這類疑似目標。在搜尋活動的早期,科學家們最先發現的是那些木星大小的系外行星體,而隨著技術的進步以及觀測時間的積累,科學家們逐漸開始發現地球大小的系外行星。

  而在這其中所缺失的環節便是行星形成的早期階段。現有科學理論認為太陽系是在早期的原始太陽星云中形成的。隨著這些塵埃顆粒之間的相互碰撞,積聚,成長,原始的行星開始形成。然而年輕的恒星系統周圍往往“云遮霧繞”,在光學或可見光波段難以窺見其全貌。而這便是ALMA設備的施展其能力的舞臺。

  這一設備在歸屬上由歐洲南方天文臺管理。歐南臺ALMA項目主管沃爾夫岡·懷爾德(Wolfgang Wild)表示:“我們將會目睹聞所未聞的宇宙場景。”他表示,ALMA將目睹低溫氣體逐漸形成原行星,并了解行星從恒星周圍的塵埃盤中逐漸形成的過程。

  瑰麗山景

  這一超級觀測設備耗資13億美元,其驚人分辨率的奧秘在于兩大因素:高海拔以及遠離人煙的位置。ALMA的臺址海拔大約16500英尺(約合5000米)。這樣的高度已經高出了絕大部分的大氣層和水汽層,地球厚厚的大氣層和大氣中的水汽會對觀測構成干擾。在位于海拔約2900米高處的ALMA辦公設施內工作的天文學家們需要吸氧以適應高海拔的工作環境。

  目前這里已經建成的天線有50臺左右。當所有天線全部建成之后一共將會有66臺天線,兩兩之間的距離可以相互移動,最遠間隔可以達到9.9英里(約合16公里)。這些天線將會獨立接收天空中的信號,隨后將這些信號通過超級計算機進行綜合并判斷這個信號來自哪個位置。這樣做的原理就有點像是我們通過兩個耳朵接收聲音并判斷聲音的來源一樣,所不同的只是我們是判斷我們身邊聲音的方向,而這個觀測陣列所觀測的則是整個宇宙。

  ALMA陣列的高分辨率不僅可以讓它觀測年輕的行星系統,還能讓其檢測出氣體云中的氫和其它構成生命體必須的原始物質。該陣列還能追蹤星系的演化。懷爾德表示,盡管目前世界其他地方也建有相類似的毫米波及亞毫米波望遠鏡,但那些設備的分辨率是完全無法與ALMA相比的。他說:“ALMA的出現幾乎就像是裸眼觀測時代突然出現了望遠鏡一樣,這是我們在觀測能力上的巨大飛躍。”

 
 
 
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