参考消息网2月21日报道 据英国《新科学家》周刊网站近日报道,在印度境内的一座山脉上,坐落着一个直径4米的反射盆,其没有涟漪的表面映射出上方的一切。这个盆是一个独一无二的望远镜的一部分。国际液体镜面望远镜坐落在印度北部北阿肯德邦的一个天文台内,利用这个灌满水银这种闪亮金属的池子汇聚来自天空的光线。
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与传统望远镜相比,这种望远镜有若干优势。最重要的是,制造成本要低得多。但是,尽管液体望远镜这种想法已经存在了几个世纪,但事实证明,制造一台切实可行的液体望远镜极其棘手。制造国际液体镜面望远镜花了10多年时间。今年,它首次睁开眼睛。它是同类中规模最大的,也是首台用于天文观测的液体镜面望远镜。
这台望远镜扫描夜空,希望能发现新现象——也就是说,在不下雨时。但天文学家希望,此种设备的潜力有朝一日能远远高于地球上的山峰。有朝一日,它们甚至可能让我们在月球上建造一台超大型望远镜,得以一窥宇宙中最古老的那些恒星。
液体望远镜的基本概念极其简单。就像你的晨间咖啡,如果你搅拌一种液体,其表面会形成一个类似于盘子的形状,而这对聚焦光线来说是完美的。加拿大不列颠哥伦比亚大学的保罗·希克森是国际液体镜面望远镜项目的主要科学家之一。他说:“我们的想法是,如果能找到一种反射液体,并用非常精确的控制系统旋转它,它就能将来自上方的光聚焦到探测器上,我们就可以把它用作望远镜。”
这种望远镜的造价比固体镜面望远镜便宜得多。常规望远镜利用玻璃镜面反射来自恒星和其他天体的光。镜面不能有丝毫凹凸。
大型望远镜要实现此种精度几乎是不可能的。一种变通方法是制造若干较小镜面,然后排列成一个大镜面。但即便如此,这也是一件成本高昂的复杂事情。这些镜面占了很大一部分成本,可能使大型望远镜不具备经济可行性。另一方面,液体镜面的成本只相当于玻璃镜面的一小部分(一些人估计是1%),使之成为大型望远镜的理想材料。这台直径4米的国际液体镜面望远镜耗资约200万美元,而它旁边的3.6米光学望远镜耗资1700万美元。
尽管如此,如果我们不能造出一台有效的液体镜面望远镜,那么,节约成本也就无关紧要了。1996年提出了建造国际液体镜面望远镜的构想,预计2009年投入使用。但该项目数次延期。用足够多——即50升——水银填满盘子是一个挑战。随后,建造保护穹顶的工作被推迟到2016年底。次年,两台起重机和一辆卡车慢慢爬上山,安装了这个直径4米的盘子和其他设备。然后,冠状病毒大流行,让国际液体镜面望远镜又延期一年左右。比利时列日大学天文学家、发起国际液体镜面望远镜项目的让·叙尔德热说:“坚定的决心让这个项目得以延续。”在他眼里,这是值得的,因为其成本效益高、而且有机会以一种独特的方式研究天空。
与能够指向不同地方的常规天文望远镜不同,液体镜面望远镜只能直视头顶上的那片天空——天文学家称之为天顶。由于无法瞄准特定物体,这一特点最初被认为是一个严重缺陷。然而,如今,只观察一个地方可能是一种额外好处。希克森说:“通过一次又一次观测同一片天空,能得到这种延时照片。”这是一种探测转瞬即逝的天体的好方法,比如超新星和小行星。
有用的是,对望远镜而言,天顶处的图像质量也是最好的。叙尔德热说:“天顶是(入射)光线穿过最薄的地球大气层的地方,意味着透明度是最好的。”国际液体镜面望远镜的另一个优势是其位置,就在印度最大的光学望远镜旁边。如果天文学家通过国际液体镜面望远镜发现了某种有趣的东西,他们就能利用另一台仪器跟进。
尽管制造成本比玻璃镜面望远镜低得多,但液体镜面望远镜也有其棘手要求。在国际液体镜面望远镜中,镜面盘漂浮在大约10微米厚——比人类头发薄得多——的空气层上。国际液体镜面望远镜中的水银层厚约3毫米,镜面每8秒旋转一次。为了准备好装水银的盘子表面,使之呈现所需的抛物面形状,科学家们不得不混合了数桶化学树脂,爬上一个旋转圆盘上方的横梁,然后在这些液体硬化前将其倒到这个旋转着的表面上,使其呈现预期形状。让这个直径4米的盘子到达海拔2450米的天文台也是一次艰巨的远征。在某个地方,甚至需要拆掉一堵墙,以拓宽道路。
迄今为止观测的对象包括银河系中的一个密集恒星场和后发座中的NGC 4274星系。这些都是已知天体。人们希望,国际液体镜面望远镜能找到某种全新的东西。希克森说:“近年来的许多发现都有点出人意料。不知道接下来会出现什么情况。”
对得克萨斯大学奥斯汀校区的天体物理学家安娜·绍尔来说,终极梦想是在月球表面建造一个巨型液体望远镜,以一窥宇宙中的第一批恒星。(编译/裘芳 )