天文搭载太空最大相机!中国巡天望远镜能看见什么?
"想象一下,站在荒原抬头望向远方,你会看到美丽的银河横亘在天际之中。但由于我们目之所及很小,眼睛所能用于接收光的面积非常小,因此我们只能看到一条银色的条带。"在5月22日中国科学院"公众科学日"的直播活动中,中国空间站工程巡天望远镜科学数据责任科学家、国家天文台研究员李然说,如果没有现代的科学知识,我们可能永远不会知道这个银色的条带是什么。
科学家改变了这一切。1609年,伽利略第一次将望远镜指向了天空,我们因此得知很多惊人的发现。李然说,从那时开始,人类能够真正用科学的武器去了解银河,而不仅仅只诉诸于感性。
"如果想要看得比伽利略更远,就需要去造一个更大的镜子。"李然透露,中国空间站工程巡天望远镜(下称"巡天望远镜")将是有史以来中国天文学界获得的最昂贵、也是最先进的观测仪器,去探索宇宙演化的太空之眼。
中国空间站望远镜艺术构想图。图片来源:新华网
为什么要把望远镜放上天?
李然介绍,建造更大的望远镜是为了接收到更多的光,这样才能看到更暗的天体。但除了观察暗弱的天体,天文学家还想要把天体看得越来越清晰。
正是对未知的无限渴望,才让我们得以窥见更真实的宇宙。"科学家们在看宇宙的时候,也想分辨出来宇宙里的一些天体的结构。只有知道了它的结构,才能了解它的起源和演化。"李然说。
科学也并非一蹴而就。虽然科学家们很想建造更大的望远镜,但却发现,在地面上不管把望远镜建到多大,都很难非常清楚地在可见光的波段去分辨一些遥远天体的细节。
李然说,这是因为地球被包裹在一个100公里左右厚度的大气中,而大气处在不断抖动中。1946年,美国的天文学家莱曼·斯皮策第一次提出应该把望远镜放到大气层外的地球轨道上。直到1990年,美国宇航局终于把一个光学望远镜放到了轨道上,就是我们熟知的哈勃望远镜。
如何超越哈勃望远镜?
至今,哈勃望远镜已经工作32年了。随着我国空间站建设初具规模,是不是可以在空间站上建造一台望远镜,去探秘更深邃的星空?
哈勃望远镜 图源:NASA
李然透露,中国载人航天工程想要做的是在空间站轨道上放一台望远镜,其成像能力和哈勃望远镜类似,但它能够同时观察成千上万的星系。
"巡天望远镜是一台主径口径2米的望远镜,大小类似一辆大巴车。它收集光的镜面直径也是2米。"李然介绍说,巡天望远镜和空间站是共轨飞行的,距离还有点远。这是因为空间站很亮,且会抖动,易对望远镜稳定拍照造成影响。但巡天望远镜可以回到空间站,与它进行对接,更新、升级仪器。这台望远镜大概会在2023年前后投入运行。
李然透露,巡天望远镜在整个生命周期里要拍摄60万次照片,给超过40%的夜空区域拍照,这些图像会被数字化,供全世界的科学家进行研究。
巡天望远镜能让我们看到什么?
首先,现有的精测望远镜一般只能看到一两个星系,而巡天望远镜将可以看到成百上千个。很多看起来非常奇特的天体,甚至正在进行剧烈活动的星系,都逃不过巡天望远镜的"眼睛"。
其次,巡天望远镜视场面积很大,因此我们还将见到宇宙中最大结构的星系团。"巡天望远镜要试图去窥见宇宙中那些看不见的东西。"李然解释称,巡天望远镜将会观测一种叫做引力透镜的效应。它并不是一个真的透镜,而是把宇宙中的一些天体当成透镜来研究宇宙。
值得一提的是,巡天望远镜上搭载了非常厉害的巡天相机,将通过60万次的曝光,将三分之一的宇宙图像清晰地记录下来。
当然,丰富的精测仪器也是巡天望远镜的专属。"有的仪器可以帮我们去观察星系中的碳元素;有的仪器可以让我们去看有没有行星在围绕恒星转。"李然说,当这些精测仪器和巡天相机拍摄的图像结合到一起时,科学家们的研究范围将从一个小尺度拓展到一个大尺度,从地外行星,到恒星,再到星系,一直到对宇宙进行全景的了解。
那些"看不见"的物质,终将被看见。"在巡天望远镜运行后,我们将会迎来一个天文学的黄金时代。"李然期待这一天的到来。
来源:科普时报
作者:史诗
编辑:吴桐
审核:王飞
终审:陈磊
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