甚大望遠鏡到底有多大

甚大望遠鏡可以分辨出夜空中非常小的天體，自運作以來，幫助天文學家取得了非常多的天文發現，超過了世界上其他任何望遠鏡。它的功能為何如此強大？

重要看點

甚大望遠鏡由4臺主鏡直徑均為8.2米的大型望遠鏡組成，每臺望遠鏡都可以單獨工作。

甚大望遠鏡的每臺望遠鏡都可以分辨出夜空中非常小的天體，相當于在地面上分辨出400千米外國際空間站上的針頭大小的物體。4臺望遠鏡協同工作時的分辨率是單獨工作時的26 倍。

在智利阿塔卡馬沙漠廣袤深邃的夜空下，Antu（在當地語言中，Antu意為“太陽”）望遠鏡正在對準夜空進行觀測。

Antu望遠鏡是世界上最大的望遠鏡之一，主鏡由一塊陶瓷玻璃鑄成，直徑達8.2米。

不過，在荒涼的阿塔卡馬沙漠里，Antu 望遠鏡并不孤單，它的身邊有3 臺同樣大小的望遠鏡陪伴著它。當這4臺望遠鏡協同觀測夜空中的同一個點時，它們就組成了世界上最強大望遠鏡之一的甚大望遠鏡（VLT）。

絕佳的地理位置

即使用肉眼看，阿塔卡馬沙漠的夜空也非常壯觀。

甚大望遠鏡位于海拔約2600米的高原，在這里，空氣稀薄、干凈，大氣透明度高，觀測工作不會受到干擾。

阿塔卡馬沙漠是世界上最干燥的地區之一，一年中近360天萬里無云，這也是這片沙漠成為絕佳天文觀測地的原因——否則，潮濕空氣中的水蒸氣會使恒星發出的微弱光線產生偏移。

在沒有月光的夜晚（當月球運行到太陽和地球之間，以黑暗面朝向地球時，地球的夜晚就沒有月光，這種情況通常出現在農歷的每月初一），甚大望遠鏡所在的高原一片漆黑。最近的城鎮在100多千米之外，天文學家住在地下掩體中，燈光不會從掩體中透出來。因此，除了夜空中的星星，望遠鏡幾乎不會受到任何光線的干擾。

天文學家夜間出來觀測時只能摸黑行走，在這片高原上，夜間禁止使用手電筒，唯一被允許使用的燈光就是汽車的轉向燈。

此外，這里的儀器需要安靜，如果你想切身體驗望遠鏡是如何搜尋天體的，需要提前數年預約。

證實銀河系中心存在超大質量黑洞

在天文學家證實銀河系中心存在超大質量黑洞之前，他們預言，如果黑洞存在，那么由于這個黑洞質量極大，當恒星的光穿過黑洞產生的極端引力場時，就會產生廣義相對論所預言的引力紅移效應。也就是說，恒星距離黑洞越近，它們呈現的顏色越紅。

2018年，天文學家利用甚大望遠鏡干涉儀首次在圍繞銀河系中心運行的恒星上觀測到引力紅移效應。觀測的結果與廣義相對論的預言精準吻合！與此同時，天文學家還利用甚大望遠鏡干涉儀發現了在銀河系中心附近高速旋轉的氣體，進一步證實了銀河系中心存在超大質量黑洞。

甚大望遠鏡受到全球天文學家的關注，它也不負眾望地幫助天文學家取得了很多開創性發現，比如證實了銀河系中心存在超大質量黑洞的預言；揭開了最大的黃特超巨星（黃特超巨星HR 5171A，直徑約為太陽的1300倍）的神秘面紗。

甚大望遠鏡所在的天文臺于1991年開始建造。1998年，Antu望遠鏡建成，在接下來的幾年里，Kueyen望遠鏡、Melipal望遠鏡、Yepun望遠鏡相繼建成，這3臺望遠鏡的名稱含義分別是“月亮”“南十字”“金星”。

自1998年以來，甚大望遠鏡收集到的數據已經幫助天文學家完成了1萬多篇論文。也就是說，平均每天就有1篇以上的論文被發表，這遠遠超過了地球上的其他望遠鏡。

超強的觀測能力

甚大望遠鏡的每臺望遠鏡都安裝在一個25米高的筒倉中，筒倉可以360? 旋轉，使望遠鏡可以從各個角度觀測宇宙。

白天，筒倉會關閉，內部的空調系統開始制冷，使筒倉的內部溫度和夜晚的環境溫度保持一致。這樣，望遠鏡的鏡面就不會因為溫差而發生變形。當夜幕降臨，筒倉的門滑到一邊，望遠鏡就可以開始工作了。

4臺望遠鏡的主鏡直徑均為8.2米，厚18厘米，表面幾乎完全光滑、平整。假如把鏡子放大到和地球直徑差不多，整面鏡子也極為平整，相對于水平面的傾斜度只有幾厘米。

為了讓鏡子反射光線，鏡面被鍍了一層厚度僅為0.00008毫米的鋁，質量只有12克，比一個空可樂罐還要輕。

隨著時間的推移，鋁層會被沙漠中的沙礫磨損。因此，工作人員每隔18個月就要對鏡子進行維修，然后用化學溶液將鋁層洗掉，再刷上新的鋁層。這個過程很費力，但好在鋁的成本很低。

盡管望遠鏡建在世界上最干燥的沙漠地區，但大氣還是會擾動遙遠恒星的光線，使望遠鏡拍攝的圖像失真。不過，甚大望遠鏡的每臺望遠鏡都采用了自適應光學技術，可以消除大氣的影響。

通過持續觀察大氣如何影響已知恒星的圖像，甚大望遠鏡可以計算出大氣所造成的光束畸變，然后利用鏡面下的活塞輕微扭曲鏡面來校正光束，從而得到清晰的圖像。

如果觀察不到已知恒星，甚大望遠鏡可以發射強大的激光束，激發大氣層中的鈉原子發光，形成“人造恒星”，從而計算和校正成像正畸變。

超大的反射鏡和自適應光學技術賦予了望遠鏡超強的觀測能力，可以分辨出夜空中非常小的天體，相當于在地面上分辨出400千米外的國際空間站上的針頭大小的物體，還能觀測到亮度僅為肉眼可見亮度的四十億分之一的天體。

甚大望遠鏡的每臺望遠鏡都擁有這樣的能力，但它們真正的超能力在于可以協同工作。

3臺世界領先的3強大望遠鏡

為了更好地獲取觀測數據，性能強大的望遠鏡不僅需要更大的鏡面，還得遠離來自城市的人造光或無線電波干擾，甚至需要被送入太空。目前，一些性能強大的望遠鏡已經能觀測到130億光年之外的天體。

1極大望遠鏡

在距離甚大望遠鏡20千米的地方，歐洲南方天文臺正在建造極大望遠鏡。這臺望遠鏡的主鏡直徑為39.3米，由798塊六邊形小鏡片拼接而成，集光面積達到978平方米。建成后，它將是世界上最大的可見光和紅外望遠鏡，圖像清晰度能達到哈勃望遠鏡的16倍。

4臺望遠鏡的主鏡直徑均為8.2米，厚18厘米，表面幾乎完全光滑、平整

利用所謂的干涉測量法（用多臺望遠鏡把來自同一天體的光線或無線電波組合在一起），甚大望遠鏡的圖像分辨率是每臺望遠鏡單獨工作時的26倍。單口徑望遠鏡想要擁有這樣的分辨率，直徑需要達到200米。

未來最大的光學望遠鏡

太陽升起后，筒倉關閉，忙碌了一整晚的天文學家回到地下掩體，準備休息了。但對于普通游客來說，天文臺白天的景色同樣令人驚嘆。智利是一個地形狹長的國家，從甚大望遠鏡所在的天文臺可以看到西邊的太平洋、東邊的安第斯山脈，還能看到阿根廷，以及20千米外的、比甚大望遠鏡更強大的極大望遠鏡（ELT）的建造地。

極大望遠鏡的主鏡直徑為39.3米，集光面積達978平方米。這種大小的鏡子無法整體成型，因此極大望遠鏡的主鏡將由798塊六邊形鏡片拼接而成。極大望遠鏡預計于2028年建成。

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2詹姆斯·韋布太空望遠鏡

詹姆斯·韋布太空望遠鏡的主鏡直徑僅有6.5米，但它能捕獲來自遙遠恒星的微弱光線。這臺望遠鏡目前在距離地球150萬千米的軌道上運行，截至2024年5月，詹姆斯·韋布太空望遠鏡觀測到的最遠星系距離地球約135億光年。

3500米口徑球面射電望遠鏡

位于中國貴州省的500米口徑球面射電望遠鏡是目前世界上最大的射電望遠鏡，它被建在一個天然山谷中，反射面由4450個反射單元組成。理論上，這臺望遠鏡能夠探測到137億光年外從宇宙邊緣發射而來的無線電波。