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台湾主导格陵兰望远镜计划 可望今年启动观测黑洞

2017-02-14 14:26  来源:澳门银河在线官方网址

由中研院天文所主导的团队与中科院工程技师团协同合作,天线(即望远镜)拆解后将运往格陵兰,于该地再重新组装,以特长基线干涉的方法做次毫米波段的天文研究观测。在那之

  由中研院天文所主导的团队与中科院工程技师团协同合作,天线(即望远镜)拆解后将运往格陵兰,于该地再重新组装,以特长基线干涉的方法做次毫米波段的天文研究观测。在那之前,需将这座天线调整到能适应北极地区的严峻气候,并能在酷寒霜雪中运作。

未来预定观测M87的sub-mm VLBI成员:格陵兰望远镜(GLT)、阿塔卡玛大 型毫米波及次毫米波阵列(ALMA)和次毫米波阵列望远镜(SMA)将形成主要的

  未来预定观测M87的sub-mm VLBI成员:格陵兰望远镜(GLT)、阿塔卡玛大 型毫米波及次毫米波阵列(ALMA)和次毫米波阵列望远镜(SMA)将形成主要的基线。

天线底座部分的组装,直接在户外进行:地面先铺一层沥青、沥青上制作木头底座、木座上再放置钢制底座(白色),钢座上堆叠锥形底座(灰色,里面是空心的,外面包覆的是铝板

  天线底座部分的组装,直接在户外进行:地面先铺一层沥青、沥青上制作木头底座、木座上再放置钢制底座(白色),钢座上堆叠锥形底座(灰色,里面是空心的,外面包覆的是铝板,里面的东西有缆线、旋转轴轴心等)、水平承轴、接收机室及垂直旋转臂(看起来像U型的叉子,从左右两端固夹着一个有门可以进去的机房,即接收机室)。

  (神秘的地球uux.cn报道)据台湾中央研究院天文及天文物理研究所(撰文:吴靖雯):黑洞向来是天文学家亟欲观测的目标之一,然而若要看到黑洞事件视界的阴影、进一步检验爱因斯坦的广义相对论,必须要有足够高的角分辨率才能达成。为了追求这项目标,一座望远镜将于今年秋天在格陵兰正式启动,就是关键的一着棋:这架由ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,阿塔卡玛大型毫米波及次毫米波阵列)北美团队兴建、闲置数年的12米电波望远镜原型机,在美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)2010年公告开放认领后,经各路人马的争取,最后由中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA)与哈佛-史密松天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的合作提案脱颖而出,成功把它「娶」回家

  这项「格陵兰望远镜计划」(GLT,Greenland Telescope)是把这座电波望远镜原型机置于海拔3,200公尺高的格陵兰峰顶站基地(Summit Station),与位于夏威夷的次毫米波阵列(SMA ,Submillimeter Array),以及智利的ALMA,连成一个超级大三角──次毫米波特长基线干涉仪(Submillimeter VLBI)系统。

  中研院天文所院士贺曾朴表示,会相中格陵兰,除了极端干燥的气候、大气透明度极佳外,还能与现有两处次毫米波望远镜(即ALMA与SMA)之间形成三角形,使基线延长至9千公里,构成一相当于地球大小的虚拟望远镜。三角阵列完成后,可提供20微角秒的解析度,相当于可以从地球看到月球上一个小笼包的解析度,也是目前天文望远镜中,次毫米波段能取得的最高解析度;这是仅使用由SMA及ALMA组成之单一基线所办不到的。

  由于银河系中心位于南天球,除了南极望远镜,还有许多国际天文台设在智利以便观测;相较南边的「人多势众」,GLT则是第一个落脚在北极的主要望远镜设施。

  直击黑洞阴影

  目前宇宙中已知最大质量黑洞约为数百亿太阳质量,有太阳系那么大。已知有两个超大质量黑洞,尺寸大到足以使用次毫米波段VLBI进行解析,一个位在南天球,为银河系中心的SgrA*,另一个位在北天球,为M87星系核心。受限于地理位置的关系,在地球南半球的天文台比较适合看位在南天球的天体;反之,位在北半球的比较适合看位在北天球的天体。而GLT的目标,就是取得M87核中心超大质量黑洞阴影的影像,对黑洞的存在取得直接证据,并能提供十亿赫兹(Tera-hertz)频段的单碟望远镜功能。

  这个次毫米波段特长基线,计划将观测350GHz波段。特长基线有9千公里长,几乎和地球一样大,将取得20微角秒高解析力,足以解析比M87星系中心黑洞略大数倍的空间区域。在M87星系中心,有个超大质量黑洞,那是格陵兰望远镜计划的重要观测目标之一。

  「如果想要观察更多地球上无法看到的物理现象,黑洞边缘就会是最好的实验室。」贺曾朴解释,物质被强大的重力吸引到黑洞时,因为角动量的作用,这些物质会在黑洞外围形成吸积盘,吸积盘内的物质汽化后会摩擦生热、放出X光,从而衬托出黑洞本体的阴影。藉由黑洞阴影的图像,可得知黑洞的质量与自旋等参数;此外,还能观测到黑洞附近区域的强重力场如何作用,借此验证爱因斯坦的广义相对论。

  迢迢长路

  这座望远镜原位于新墨西哥州的沙漠气候区,先行过大半个美国,抵达维吉尼亚州的诺福克(Norfolk)美国海军基地附近,然后趁着夏季走海路顺利进到格陵兰的图勒( Thule)空军基地旁的港口(港口冬天结冰无法行驶船只,错过只能再等一年),确认设备调整、升级至能适应极地气候的状态。今年春天主镜面将安装上底座,目标是秋季开始实际运作。

  由于这座望远镜为原型机,制作之初不够完善,不少结构部份做工粗糙,需把不同元件拆下改建或更新。 「例如次镜支架,我们接收望远镜时被告知这个部分曾经摔坏,虽然对方说有修理过,但也不清楚是不是真的有修好,为了安全起见只好整个重新换过。或其他碳纤维制成的部分发现有孔洞得补起来,不然有水跑进去,万一结冰会导致碳纤维裂开。」

  贺曾朴表示,九成以上的设备调整安装工夫都出自于台湾团队之手。因为有了先前参与ALMA和SMA的经验,因此在技术操作上并不陌生。然而在极圈观测站的生活并不好过,就如同一小撮人长期在太空船中共事、起居的相处问题,每两个月便得替换一批人;其次是低温酷寒环境下的电热能源供应,有赖绿能产业支持,而非靠柴油或燃煤解决;而地偏人稀之处,当然也需要设备齐全与完善的后勤补给。幸好格陵兰岛站台上已有NSF为极地研究而建的基础设施,而不是空空如也,「如果没有NSF的基础建设和团队在先,我们可能没办法过去。」贺曾朴说。

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