世界上最大的光学望远镜如何破解科学中一些最大的难题

天文学家会提出一些最基本的问题，从我们是否在宇宙中孤独存在到构成宇宙大部分的神秘暗能量和暗物质的本质是什么。

现在，来自世界各地的一大群天文学家正在建造有史以来最大的光学望远镜—— 极大望远镜（ELT）——在智利。 一旦 2028 年建造完成，它可以提供改变我们对宇宙的认识的答案。

ELT 拥有直径 39 米的主镜，将拥有迄今为止最大、最完美的反射面。 它的集光能力将超过所有其他大型望远镜的总和，使其能够探测到比普通望远镜暗数百万倍的物体。 人眼可以看到.

我们需要这样一台望远镜有几个原因。 其令人难以置信的灵敏度将使其能够对一些最早形成的星系进行成像，光线经过 13 亿年才到达望远镜。 对如此遥远物体的观测可能使我们能够完善对宇宙学和宇宙本质的理解 暗物质 和 暗能量.

外星生命

ELT 还可能为最基本的问题提供答案：我们在宇宙中是孤独的吗？ ELT预计将成为第一个追踪类地系外行星的望远镜，这些系外行星绕其他恒星运行，但质量、轨道和与宿主的距离与地球相似。

这些类地行星占据所谓的“金发姑娘区”，它们绕恒星运行的距离恰到好处，使水既不会沸腾也不会结冰，从而为生命的存在提供了条件。

ELT 摄像头的分辨率是普通摄像头的六倍 詹姆斯韦伯太空望远镜，使其能够拍摄迄今为止最清晰的系外行星图像。 尽管这些图片很吸引人，但它们并不能讲述整个故事。

为了了解系外行星上是否可能存在生命，天文学家必须用光谱学来补充成像。 图像揭示了形状、大小和结构，而光谱则告诉我们天体的速度、温度甚至化学成分。

ELT 将包含不是一台而是四台光谱仪，这些仪器将光线分散成其组成颜色，就像平克·弗洛伊德 (Pink Floyd) 乐队中标志性的棱镜一样。 在月球的黑暗面 专辑封面。

这些光谱仪每台大约有一辆小巴大小，并经过严格的环境控制以确保稳定性，它们为 ELT 所有关键科学案例提供了基础。 对于巨大的系外行星来说， 和声乐器 将分析穿过其大气层的光，寻找水、氧气、甲烷、二氧化碳和其他表明生命存在的气体的迹象。

为了探测更小的类地系外行星，需要更专业的 安第斯仪器 将需要。 Andes 的成本约为 35 万欧元，将能够检测光波长的微小变化。

通过之前的卫星任务，天文学家已经很清楚在天空中的何处寻找系外行星。 事实上，已经有数千颗已确认或“候选”的系外行星被发现 “过境方法”。 在这里，太空望远镜凝视着一片包含数千颗恒星的天空，寻找恒星强度的微小周期性下降，这是当一颗绕轨道运行的行星经过其恒星前方时引起的。

但安第斯山脉将使用不同的方法来寻找其他地球。 当系外行星绕其主恒星运行时， 它的引力牵引着恒星，使其摇晃。 这个运动非常小； 地球轨道导致太阳以每秒 10 厘米的速度振动，即乌龟的行走速度。

正如救护车警报器的音调随着它靠近和远离我们而升高和降低一样，从一颗摆动的恒星观察到的光的波长随着行星追踪其轨道而增加和减少。

值得注意的是，安第斯山脉将能够检测到光颜色的这种微小变化。 星光虽然从紫外线到红外线基本上是连续的（“白色”），但其中包含恒星外部区域的原子在光逸出时吸收特定波长的波段，在光谱中显得较暗。

这些特征位置的微小变化（大约是 Andes 传感器上像素的 1/10,000）可能会在数月和数年的时间里揭示出周期性的摆动。 这最终可以帮助我们找到地球 2.0。

在赫瑞瓦特大学，我的团队正在试点 激光系统的开发 被称为频率梳，将使晶心达到如此精湛的精度。 就像尺子上的毫米刻度一样，激光将通过提供由数千个规则间隔的波长构成的光谱来校准安第斯山脉光谱仪。

该比例将在几十年内保持不变，从而减少因温度和压力环境变化而产生的测量误差。

由于 ELT 的建设成本高达 1.45 亿欧元，一些人会质疑该项目的价值。 但天文学的意义跨越数千年，超越文化和国界。 只有远远地观察太阳系之外，我们才能获得超越此时此地的视角。

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图片来源： ESO/L。 卡尔卡达/维基百科

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• Sumber: https://singularityhub.com/2023/11/08/how-the-worlds-biggest-optical-telescope-could-crack-some-of-the-greatest-puzzles-in-science/