科学家正筹划在月球上建设巨型望远镜,据说能看到……

原作:Becky Ferreira

翻译:风

校对:JackTong 

美工:葫芦

原文链接:https://www.vice.com/en/article/88aqga/scientists-want-to-build-a-giant-moon-telescope-to-see-into-the-deep-past

科学家打算在月球表面建设一个“终极大望远镜”(Ultimately Large Telescope, ULT),这种望远镜将使用旋转的液态反射镜,期望可以看到宇宙中第一批恒星发出的光(www.zcms.com.cn)。

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图源:GETTY

我们可见的宇宙范围受限于我们的观测能力,尽管我们已经能看到很远,即能够回望遥远的过去,但是我们至今仍无法看到宇宙最初的样子。现在科学家告诉我们,如果能够在月球表面的陨石坑里建设巨型的液态望远镜,我们将有机会窥见宇宙中的第一束星光。

即使我们假设此方案可行,建造如此先进的大望远镜所需的技术仍需要数十年的时间进行研发。鉴于这个望远镜的巨大观测潜力,科学家们现在正致力于研究其概念基础。根据在《天体物理学杂志》上一篇即将发布的文章(目前已经可以在arXiv.org上看到,编号2007.02946),这个“终极大望远镜”将能够揭示早期宇宙那些前所未见的现象。

领导这项研究的得克萨斯大学奥斯汀分校美国宇航局哈勃研究员安娜·肖尔(Anna Schauer)在一次电话采访中提到:“宇宙的这个时期非常有趣,我们非常想知道当时这个仅由氢和氦组成的早期宇宙,如何演变成后来富含重元素的宇宙。”

假如能够回望这一时期,我们将能够揭示所有后续恒星和星系的形成过程,并获得有关碳、氧等构成生命的关键元素起源的宝贵信息。

科学家认为,这些被称为星族III (“Population III”)的第一代恒星诞生于原初的“超小晕”中,当时宇宙只有2亿年的历史。肖尔说,这些小星系是正常星系的“迷你”版本。在这里,最早的一批恒星凝聚成型并熊熊燃烧,照亮了黑暗的早期宇宙。

“这些恒星估计将比太阳‘大得多、亮得多、但也更短命。’”肖尔指出。“在不同的计算模型下,它们的质量可以小如一个太阳,也可以达到太阳的一千倍。”

但科学家从来没有直接观察到星族III类型恒星的辐射,因为这些恒星无论在空间和时间上都距离我们太过遥远。探测它们需要一个极为先进的、可以凝视宇宙深处遥远过去的近红外天文台。

终极大望远镜(ULT)是一个概念中的月球基地天文台,其拥有100米直径的主镜,该主镜由旋转液体构成,表面镀银。ULT的灵感来自于十多年前由亚利桑那大学天文学家罗杰·安吉尔(Roger Angel)和他的同事提出的一项名为月球液态镜面望远镜(LLMT)的类似提议。

作为关注早期宇宙的科学家,肖尔和她的同事意识到,LLMT可以作为一个专门用来捕捉宇宙第一缕星光的月基天文台,当然它也有足够的高精度来观测其他宇宙现象。

研究小组设想将这个望远镜建设在月球极点上永久被阴影笼罩的陨石坑里,以保护它免受太阳的破坏性眩光和月球白昼酷热的影响。

月球“终极大望远镜”假想图

图源:Roger Angel, 亚利桑那大学

地球上已有投入实际使用液态望远镜,比如英属哥伦比亚大学退役的大型天顶望远镜(LZT)。这些天文台的建造成本比传统望远镜便宜得多,因此液态望远镜技术是降低外层空间和月球基地建设成本的非常有前途的一项技术。

为了确保望远镜的镜面保持抛物线形状,液体需要一直旋转。由于月球两极阴影里的陨石坑非常冷,温度在-140°C左右,因此 ULT 的流体结构需要由低凝固点的液体(例如液态盐)组成。

当然,这是一个非常前沿的技术,因此我们需要在月球上先进行关键的基础设施建设。在接下来的数十年里,美国宇航局及其国际合作伙伴希望通过其“阿耳特弥斯”和“月球门户”计划,在月球上开发相关的机器人和载人系统。

“为了能验证我们的设想,我认为我们需要对月球本身做更多的研究。”肖尔说。“我们需要测试很多新技术,比如找到在如此低温下合适的液体。”

虽然这个史诗级的天文台不会在短期内建成,但它具有惊人的前景,届时这台月基望远镜将把我们带到宇宙中最早的那些恒星上。当然啦,看得见,摸不着。

责任编辑:王延昕

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