宇宙大爆炸之后(透视)

2021-08-31 10:16

TMT助我们“透视”宇宙大爆炸

中国可能承担TMT项目的多部分建设

如果你是一个天文爱好者,你一定不能错过夏威夷的莫纳基亚山。这座海拔4200多米的死火山,以其独特的高海拔、低气流的地理优势,成为了一个绝佳的天文观测点。许多世界级的大型望远镜都集中在这里,包括世界上最大的地基光学望远镜——凯克望远镜。日前,记者有幸登上莫纳卡亚山,进行了一次天文科技之旅。

目前,将在山上再次建造一台直径30米的超大型望远镜,将增加莫纳克亚洲望远镜的“家族”,并将超越凯克的“最大”纪录。

作为第一代新一代地基光学红外望远镜,国际三十米望远镜(TMT)以其创纪录的30米集镜孔径吸引了全世界的目光,也是未来唯一能与之抗衡的42米级欧洲超级天文望远镜。

据报道,TMT项目是由加州理工学院、加州大学和加拿大大学天文研究协会联合开发的。负责该项目的宣传工作的夏威夷社区事务经理桑德拉道森告诉记者,TMT的前期工作将于明年开始,具体建设将于2013年开始,计划2018年建成并投入科学观测。

到目前为止,日本、中国和印度都参与了这个项目。其中,中国科学院国家天文台联合国相关研究单位于2009年获得TMT项目“观察员”资格。去年5月,一个来自TMT的1:1副镜和两个1米级镜胚被运到南京天文光学技术研究院,开始镜片的试磨。

直径30米的镜子对望远镜来说意味着什么?莫纳克亚天文研究所副所长罗伯特麦克拉伦博士告诉记者,在过去的30年里,地面光学望远镜完成了从4米到10米的飞跃。如今,TMT可以使集光面积,也就是观测范围,是直径30米的巨大镜面凯克望远镜的9倍,成像清晰度可以提高3倍。

因此,TMT可以“看”得更远,“看”得更多。它可以捕捉到130亿光年外的宇宙景象,相当于早期的BIGBANG,这意味着你可以看到宇宙中第一批恒星和星系是如何形成的,这有助于揭示黑洞和暗物质的秘密;它的高分辨率还有助于探索太阳系外的行星和生命,并能观测到遥远行星的大气光谱;它还可以呈现数百颗行星同时围绕其他恒星和太阳附近恒星运行的图像,这在现在的天文望远镜中很少实现。

奇迹不止于此。如何建造这样一面巨大的镜子?还有一个故事。

以前的天文望远镜都是整面镜子,光圈不能超过五六米,否则会因为镜子变形而造成成像失真。怎样才能放大镜面,获得清晰的成像,从而洞察宇宙?就在这个技术瓶颈无法突破的时候,加州大学伯克利分校的物理学家尼尔森提出了一个绝妙的想法,那就是不如把小镜子一个一个的做出来,然后像蜂箱一样拼接在一起。拼接镜子的想法最终在凯克望远镜上付诸实践。

然而,TMT已经从492个副镜“进化”到了主镜。这些小镜子会在电脑制导系统的控制下协同工作,效果就像一整面大镜子。

大气云的干扰一直是影响地面望远镜成像清晰度的最大“罪魁祸首”。没有自适应光学系统,地面望远镜很难与哈勃太空望远镜竞争。

迈凯伦博士表示,TMT还配备了更先进的自适应光学技术系统,不仅能有效校正大气扰动造成的图像畸变,还能精确观测天文现象,其清晰度和灵敏度远高于哈勃望远镜。

据悉,TMT项目计划投资超过10亿美元,在中国的投资规模相当于项目预算的12%-18%。届时,参与国将获得相应的望远镜观测时间acc

美国加州理工学院亚毫米波天文台高级科学家彭告诉记者,通过参与TMT项目,中国不仅可以在多镜主动光学、自适应光学、红外摄影、光谱成像等中国相对薄弱的领域获得国际先进的技术知识,还可以学习如何在国际环境下管理和执行一个大型复杂科学项目的宝贵经验。“如果其他高科技领域有壁垒,天文学领域就很少,资源和成果是共享的。因为建造像TMT这样的大型尖端天文观测设备,不是一个国家单独的力量就能完成的,必须通过国际合作,而且要分享彼此的研究成果。”彭对说。


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