黑洞照片背後的天文台,究竟是一個怎樣神奇的地方?_風聞
造就-造就官方账号-发现创造力2019-04-11 09:31
智利北部的阿塔卡馬沙漠,歐洲南方天文台(ESO)的望遠鏡和觀測台就建在沙漠裏一個偏遠而乾燥的山頂上。這裏遠離城市燈光,海拔高,一年有超過350個晴天,是地面天文研究的理想地點。ESO是1962年由15個國家共同成立的政府間研究機構,從1966年開始在南半球進行天文觀測,並一直在擴建自己的研究設備和設施。
這其中,包括拉西拉天文台的新技術望遠鏡(NTT)、帕拉納爾天文台的甚大望遠鏡(VLT)、拉諾德查南託天文台的APEX亞毫米波望遠鏡和阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣列(ALMA)。作為ESO的最新項目,位於阿塔卡馬沙漠的歐洲極大望遠鏡(E-ELT),直徑達42米,始建於2014年,預計2024年投入使用。
以下是ESO天文台周圍的景觀和這些望遠鏡拍到的天文圖像。
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由氣體、塵埃、星團和發射星雲形成的銀河在天邊劃出了一道優美的弧線,在這絢爛的星空背景下一字排開的就是ESO的甚大望遠鏡(VLT),它位於智利北部阿塔卡馬沙漠的帕瑞納天文台,由四台口徑8.2米的相同望遠鏡組成,名字分別是:Antu, Kueyen, Melipal和Yepun(在當地方言中意為:太陽、月亮、南十字和天狼星)。
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阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣列(ALMA),由66座高精度天線組成,分佈在方圓16公里的範圍內。ALMA的強大之處一部分在於,所有的天線都能機動部署。這些高科技天線每台重達100噸,體積龐大不説,還必須得到超精準地安置。
圖中正是負責運輸這些天線的專用車輛,它們被親切地稱為奧托(Otto)和洛德(Lord)。別看這兩輛黃色運輸車如此笨重龐大,但卻能夠實現毫米級的安放精度,從而確保天線能夠精準地被安置在底座上。
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智利查南託高原的阿塔卡馬天線陣望(ALMA)。
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2016年4月26日,由四束強激光構成的甚大望遠鏡(VLT)自適應光學系統核心部分建成,ESO智利帕拉納天文台為此舉行了點亮儀式。 出席者目睹了代表着頂尖技術的耀眼激光劃破帕拉納的蒼穹。
這是天文研究中使用過的最強大的激光導引星,也是ESO第一次使用多重激光導引星。這張照片展示了從VLT四號望遠鏡的激光系統中發射出的四束激光。
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通過長時間曝光拍到的拉西拉天文台上空的星軌和南天極。
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ESO在帕拉納的酒店公寓,建在智利的沙漠中,專為招待帕拉納天文台望遠鏡的科學家準備的舒適住處,其設計還拿到過獎項。圖中遠處的山頂上矗立着甚大望遠鏡。
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這座酒店公寓曾作為007電影《量子危機》(Quantum of Solace)的拍攝場景。在阿塔卡馬沙漠惡劣的環境下,這裏就是生命的綠洲。酒店招待帕拉納天文台的科學家和研究者,為他們提供一個休息放鬆的地方,最受歡迎的是這個帶有游泳池的大型室內花園。
不過這個池子不僅是給住客們玩樂的,它同時也用來調節空氣濕度,使得花園裏的植物在這個極度乾燥的地方能夠生長,讓觀測員們的眼球和嘴唇不再幹澀。
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ALMA觀測點壯美的落日。
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在智利查南託高原海拔5000米的ALMA天線操控站,一隻優雅的狐狸看着攝影師的鏡頭,背景處還能看到一些ALMA的天線。在所有ESO的天文台,經常能看到這種安第斯山的狐狸。
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長時間曝光拍到的拉西拉天文台上空的星軌,部分光線反射在瑞典ESO亞毫米波望遠鏡的圓盤上。
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貓爪星雲和龍蝦星雲。這張炫麗的照片是甚大巡天望遠鏡拍到的貓爪星雲(右上方)和龍蝦星雲(左下方)。它們其實是年輕的恆星旁邊因高温而變紅的氫氣,在這些區域常常誕生新的活躍恆星。在密密麻麻的星光之間還有暗淡的宇宙塵埃雲。這是ESO迄今發佈的最大的照片之一,約有20億像素。
需要説明的是,圖中圍繞在明亮恆星四周的光暈並不是真的,而是望遠鏡和相機鏡頭反光造成的。
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這是帕拉納天文台的甚大巡天望遠鏡捕捉到的梅西耶天體33號(Messier 33)細節圖。它又被稱為三角座星系,是距離我們銀河系第二近的大型旋渦狀星系,擠滿了明亮的星團和星雲。這也是梅西耶天體33號所有廣角照片中細節最豐富的一張,能夠非常清晰地看到星系懸臂中炙熱奪目的氣體雲。
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一張阿瑪遜斯山的俯拍圖,攝於2015年1月20號,這裏將是歐洲極大望遠鏡(E-ELT)的新址。荒涼平坦的山頂上寸草不生,在沙漠中投下了恐怖的陰影。
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1989年第一次拍到的紅色幽靈,一個只出現在高海拔地區雷暴天氣上空的“靈異現象”,由當時駐紮此地的ESO攝影大使Petr Horálek所攝。這些紅色幽靈特有的卷鬚被發現於ESO帕拉納天文台大約600公里外的烏雲之上。為了捕捉到這些幽靈,好幾台相機長時曝光才合成了這張照片。圖中前景是一台口徑1.8米的輔助望遠鏡,它是ESO甚大望遠鏡的一部分。
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這是高海拔地區的冰林,由被侵蝕成刀片形狀的堅冰向着太陽的方向密集排列而成。
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這張超長曝光照片拍攝於VLT四號望遠鏡內部,呈現瞭望遠鏡工作時的動態場面。可以看到,系統工作時,圓形穹頂的圍殼繞着機房不斷旋轉,機房中心是始終處於靜止狀態的望遠鏡,它配備了一塊直徑8.2米的巨大鏡片。
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圖為ALMA的控制室。圖中人員分別為(從左到右):本間希樹(天文學家;日本),瓦斯科·科特斯 (工程師,陣列操作員;智利),阿黛爾·普蘭克特(天文學家;美國),以及萊納·莫爾斯伯格(天文學家;德國)。
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這是可變形副鏡,智利帕拉納天文台甚大望遠鏡自適應光學設備的關鍵系統之一。每一個凹下去的小坑都是一枚磁體,由化學沉積方式形成的鍍銀金屬環包裹,數量總共有1170個。
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夜間是天文台最繁忙的時段,白天這裏則非常安靜。為了確保天文學家們得到充足的休息,告示牌上提醒參觀者不要打擾。
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雖然阿塔卡馬沙漠是地球上最乾燥的地區之一,但照樣有生命存在。有時候,經過一個寒冷的夜晚之後甚至可以發現冰霜。
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一台ALMA天線正在運輸途中。
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一隻南方兔鼠正在智利阿塔卡馬沙漠曬太陽,這是一種生活在南美的毛絲鼠科動物。
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對地面天文觀測來説,最大的障礙正是那種讓星星一閃一閃的東西——大氣層。星星之所以會閃爍,是星光在到達地面之前穿過不同的氣流層引起的折射造成的。這張在遠處拍攝的照片則展示了科學的解決辦法——甚大望遠鏡的四台激光導引星設備。
通過發射人造星,這四束激光構成了甚大望遠鏡自適應光學系統不可或缺的一部分。作為參照點,科學家們藉助這些導引星來校正他們對真正天體的觀測。
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阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波天線陣(ALMA)位於智利沙漠海拔5000多米高的查南託高原上,由66座天線組成。圖為專業工程師正在安放其中一座天線。
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這些錯綜複雜的管子纏繞着24台光譜儀,它們是甚大望遠鏡的繆斯神器。設備越複雜,性能越強大。
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在ALMA的66台天線觀測頭頂上的銀河時,一道綠色的人造熒光照亮了它們的身體。