世界最大液体镜面望远镜开始仰望星空

  据英国《新科学家》杂志网站近日报道,位于喜马拉雅山上、直径4米的“国际液体镜面望远镜”(ILMT)已经睁开“眼睛”,看向宇宙深处,它用一个缓慢旋转的液体水银圆盘而非固体镜面聚焦光线进行观测。

  与传统望远镜相比,液体镜面望远镜建造成本低很多,且拥有其他独特优势。如果ILMT取得成功,未来或许可在月球上放置一个更大的液体镜面望远镜,助力管窥宇宙中第一颗恒星的“模样”。

  道阻且长 行则将至

  液体镜面望远镜的基本概念非常简单:如果你搅拌一种液体,它的表面会形成一个盘子的形状,事实证明,这个形状非常适合聚焦光线。

  液体镜面望远镜的概念可追溯到17世纪和艾萨克·牛顿,但直到19世纪晚期,才有人尝试建造此类望远镜。20世纪初,美国物理学家罗伯特·伍德制造了一个直径5厘米的小型液体镜面望远镜原型。但伍德在制造过程中遇到不少难题:水银中产生了涟漪、很难制造出让金属以恒定速度旋转的盘子。

  1982年,加拿大拉瓦尔大学埃尔曼诺·博拉找到了解决方法。针对困扰伍德的涟漪,他建议通过在装有水银的盆和转动水银的电机之间泵入一层薄薄的空气来抑制振动。他还建议先在圆盘表面浇上液态树脂,让它干燥成合适的形状,然后再将反射液体浇在上面作为涂层,从而减少所需水银的数量。

  经过一系列改进,博拉等人1994年在加拿大温哥华附近建造了一台直径2.7米的液体镜面望远镜。加拿大不列颠哥伦比亚大学保罗·希克森则与美国国家航空航天局(NASA)合作,在新墨西哥州建造了一台3米的液体镜面望远镜,以观测太空碎片。21世纪初,不列颠哥伦比亚大学在温哥华郊外的一座山顶上建造了实验性的6米大天顶望远镜。这些项目证实了许多天文学家的想法:液体镜面望远镜的建造成本比传统的望远镜便宜得多。

  物美价廉 优点很多

  研究人员表示,液体反射镜的成本仅为玻璃反射镜的1%左右,因此非常适合用于制造大型望远镜。

  ILMT价值200万美元,由比利时、加拿大和印度联合建造。距离ILMT不远处是另一台3.6米、可操纵的Devasthal光学望远镜,该望远镜由同一家比利时公司在同一时间建造,但价格为1800万美元。

  除物美价廉外,LIMT还非常专注。ILMT项目负责人、比利时列日大学天文学家让·苏尔德表示,不像普通的望远镜可指向不同的地方,液体镜面望远镜只能直视头顶的天空。这最初被认为是一个严重缺点,因为没有办法观测特定对象。但希克森说:“通过反复观察同一区域的天空,你会得到延时图像,这是一种很好的探测快速出现物体——如超新星和飞掠小行星的方法。而且,对望远镜来说,在其正上方拍摄的图像质量最好,因为该处透明度最好。”

  ILMT的另一个优势是它的位置:它紧邻印度最大的光学望远镜,如果ILMT发现一些有趣的东西,科学家们可使用其他仪器进行跟踪验证。

  鉴于ILMT拥有很多优点,如果它被证明是成功的,那么科学家们可能会在世界上的其他地方建造新的液体镜面望远镜。例如不列颠哥伦比亚大学曾计划在智利山顶建造一座8米直径的液体镜面望远镜,但由于缺乏资金,该项目被搁置。

  NASA正在进行实验,希望弄清楚液体是否可用于制造空间望远镜的其他部件。在没有重力的情况下,任何一滴液体最终都会呈现出完美的球形,可以用来制作透镜。当在微重力模拟环境中进行测试时,液体透镜已被证明与玻璃透镜一样好或更好,但其制作更加方便快捷。

  首颗恒星 或现真身

  美国德克萨斯大学奥斯汀分校天体物理学家安娜·绍尔的终极梦想是,在月球表面建造一个巨大的液体镜面望远镜,以观测宇宙中的第一批恒星。

  绍尔及其同事正在研究制造直径100米液体镜面望远镜的可行性,以观察难以捉摸的宇宙中最早恒星——第三族恒星。科学家们认为,这些恒星存在于较小的星团中,发出的光非常微弱,即使是詹姆斯·韦布空间望远镜也不太可能看到它们。

  不过,月球上的液体镜面望远镜不会由水银制成,因为这种金属密度太大,无法在月球表面正常工作。一种替代方案是离子液体(一种液体形式的盐)。无论是什么材料,仪器都会被安置在月球两极附近的一个陨石坑中,并将数据发送到月球轨道上的卫星。刘 霞

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