揭秘世界最大的液体镜面望远镜

　　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。
　　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 ）