“拍攝”黑洞照片的功臣“相機(jī)”為何在智利?

近日，人類史上首張黑洞照片（由計(jì)算機(jī)處理天文望遠(yuǎn)鏡所獲數(shù)據(jù)而得到的圖像）轟動(dòng)世界。但少有人知道，“拍攝”黑洞照片的大功臣“相機(jī)”——阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡（ALMA）是什么樣子，它所在的智利為何是國(guó)際天文學(xué)界公認(rèn)的天文觀測(cè)絕佳之地。

如今世界各國(guó)都將大型望遠(yuǎn)鏡建在智利。中國(guó)科學(xué)院南美天文中心文特峰觀測(cè)臺(tái)站也正在那里建設(shè)，未來可能在大型的天文國(guó)際合作中為中國(guó)增光添彩。

ALMA為何是“功臣相機(jī)”

世界多國(guó)科研人員參與的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目4月10日發(fā)布人類首張黑洞照片。在該項(xiàng)目用于聯(lián)合觀測(cè)黑洞的8臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡中，ALMA發(fā)揮的作用至關(guān)重要。

ALMA項(xiàng)目天文學(xué)家維奧莉特·因佩利澤里直言，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡是“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目的核心。

中科院南美天文中心主任王仲在接受采訪時(shí)說，拍攝黑洞照片，少了ALMA就不行。

專家解釋說，因?yàn)檫@臺(tái)望遠(yuǎn)鏡不是簡(jiǎn)單一臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡，而是由66臺(tái)口徑7至12米的拋物面天線共同組成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡陣列，直徑可達(dá)16公里，代表了當(dāng)今國(guó)際射電天文最先進(jìn)的觀測(cè)能力，在觀測(cè)效率上比此前各國(guó)擁有的同類設(shè)備提高一個(gè)量級(jí)，分辨率能超出哈勃望遠(yuǎn)鏡10倍。

參與“事件視界望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目的中科院上海天文臺(tái)研究員路如森說，隨著這樣高靈敏度的亞毫米波望遠(yuǎn)鏡于2013年投入使用，黑洞成像觀測(cè)才成為可能。

“黑洞成像需要觀測(cè)毫米波和亞毫米波，這是它最擅長(zhǎng)的。”王仲說。

智利為何是“觀星勝地”

智利有“星空之國(guó)”的美譽(yù)。阿塔卡馬沙漠擁有全世界絕佳的天文觀測(cè)條件，全年晴夜數(shù)可達(dá)320天左右，氣流穩(wěn)定、空氣干燥、無(wú)光污染，加之智利政府長(zhǎng)期、穩(wěn)定的支持政策，不少國(guó)家都將大型望遠(yuǎn)鏡建在智利，十幾個(gè)大型項(xiàng)目甚至同時(shí)在這里興建。

除了ALMA，歐洲南方天文臺(tái)籌建的下一代極大望遠(yuǎn)鏡也正在智利修建。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡由798個(gè)六角形小鏡片拼接成直徑39.3米的主鏡，集光面積達(dá)978平方米，預(yù)計(jì)2024年建成后將成為世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。

歐洲南方天文臺(tái)智利代表克勞迪奧·梅洛接受采訪時(shí)說：“極大望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目預(yù)計(jì)投資11億歐元。智利政府和社會(huì)各界幾十年來一直大力支持發(fā)展天文事業(yè)，并將‘零光污染夜空作為國(guó)有資源來保護(hù)，這也是我們將大項(xiàng)目放在智利的重要因素。”

“北半球最好的臺(tái)址位于夏威夷，南半球位于阿塔卡馬沙漠。銀河系中心在南天區(qū)，距銀河系最近的恒星星系大小麥哲倫星云也在南天區(qū)。最近十幾年，在美國(guó)夏威夷建設(shè)大型望遠(yuǎn)鏡的空間嚴(yán)重受限，全球大多數(shù)大型望遠(yuǎn)鏡都建在智利。”王仲說。

中國(guó)在“觀星勝地”不缺席

隨著越來越多的大型天文觀測(cè)設(shè)備在阿塔卡馬投入使用，天文科研產(chǎn)出取得很大進(jìn)步。獲2011年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“宇宙加速膨脹”天文觀測(cè)結(jié)果、2017年的“引力波光學(xué)對(duì)應(yīng)體”發(fā)現(xiàn)，均由位于阿塔卡馬的天文臺(tái)觀測(cè)或驗(yàn)證。

歐洲南方天文臺(tái)于1963年開始在智利建設(shè)天文觀測(cè)臺(tái)，如今在阿塔卡馬沙漠已有3個(gè)天文觀測(cè)臺(tái)。美國(guó)在智利也建有天文觀測(cè)臺(tái)。日本、韓國(guó)也正在智利建設(shè)自己的望遠(yuǎn)鏡。

2016年，中國(guó)國(guó)家天文臺(tái)和智利北方天主教大學(xué)簽訂協(xié)議，在阿塔卡馬合作建設(shè)天文觀測(cè)基地。如今，在距離極大望遠(yuǎn)鏡僅30公里處的文特峰，中科院南美天文中心文特峰觀測(cè)臺(tái)站正在建設(shè)中，已初具雛形。

大型天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備已成為國(guó)家高科技水平和綜合國(guó)力的標(biāo)志之一。前中科院國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)、探月工程月球應(yīng)用科學(xué)首席科學(xué)家嚴(yán)俊對(duì)記者說：“在智利建設(shè)以我為主的超大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，是中國(guó)天文學(xué)工作者的共同心愿。”

本刊整理自新華社