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射电天文学的先驱——绿岸天文台的前世今生

2019-10-29 09:55| 发布者: | 查看: 19| 评论: 0

摘要:   翻译:雷丰图  位于美国西弗吉尼亚州阿利根尼山脉上的绿岸天文台拥有 8 台望远镜,其中包括世界上最大的可操控射电望远镜罗伯特C伯德望远镜(GBT)。自从 1959 年绿岸天文台建造了第一台直径 26 米的望远镜开 ...

  翻译:雷丰图

  位于美国西弗吉尼亚州阿利根尼山脉上的绿岸天文台拥有 8 台望远镜,其中包括世界上最大的可操控射电望远镜——罗伯特·C·伯德望远镜(GBT)。自从 1959 年绿岸天文台建造了第一台直径 26 米的望远镜开始,它一直都处于射电天文领域的前沿。

  GBT 坐落于国家无线电宁静区内(约为 34000 平方公里的区域)。为了减少对望远镜的影响,这里所有的无线电信号都被严格管制。因而旁边的绿岸小镇常年被称作全美最安静的城市。在这里手机、区域网路由器,甚至微波炉都是明令禁止。这样,天文学家们才能得到准确的,不受人们现代生活干扰的电磁波谱。


绿岸天文台就在这 34000 平方公里的国家无线电宁静区中心(NRQZ)。Image Credit:National Geographics

  上世纪五十年代中期,由于资金短缺美国的射电天文学在世界上处于不利地位。建造如此规模的建筑,以及保养天文台所需的费用比任何机构都要烧钱。幸好,国家科学基金会注意到了射电学界的科研需求,并于 1957 年在绿岸市一个隐蔽的三角形山谷里建造了美国第一个国家射电天文台——现在的绿岸天文台。


国家射电天文台式绿岸天文台的前身。Image Credit:GBT

  从 1958 年望远镜竣工开始,国家射电天文台迅速地收获了一大批新发现。例如 1959 年哈佛博士生佛兰克·德雷克所发现的木星周围由一圈强辐射带环绕。


木星的辐射分布图,颜色区域内有大量质子、电子,和离子环绕。同样,地球也有一个相似的、但强度较弱的辐射带——范艾伦辐射带。Image Credit: NASA

  1965 年,天文台内的直径 43 米望远镜完工,目前它依然是全世界最大的自带赤道仪的望远镜。这种望远镜可以避免地球自转的影响,并在持续变化的天空中追随指定的天体。


原理于普通赤道仪一致。Image Credit:Telescope Clinic

  1969 年,这台自带赤道仪的望远镜发现了首个存在于星际中的复杂有机分子:甲醛。这一化学物质的发现意味着即使我们从未观测到地外生命,但生命的“配方”随处可见。国家射电天文台声称,该望远镜已经发现了近半数的释放厘米级电磁波波长的分子。

  现在的绿岸天文台的地标是直径 100 米的 GBT。8000 平方米的采集面积使得 GBT 能够捕捉到宇宙中最细微的低吟,并通过这些信号来分析宇宙中最古老、最不可思议的现象。整个设备重约 7700 吨,高达 148 米,比自由女神像还要高。


直径长达 100 米的 GBT。Image Credit: NRAO/AUI/NSF

  GBT 由国家科学基金会投资建造,整个过程共花费了 9500 万美金,并于 2001 年投入使用。望远镜镜面由数以万计的,能够自我调节的面板组成。如此大的镜面所受的重力影响是巨大的,每隔一段时间,镜面都会因为重力而向下塌陷一些。这时,所有面板就会随着引擎调整自己的位置,从而将整个镜面维持在完全平滑的位置上,误差不超过五个头发丝!!!!这样的精准度使得望远镜的能在 2.6 毫米到 3 米的波长下维持超高的敏感度。

  国家科学基金会在绿岸天文台的负责人总结道:“GBT 已经给天文学带来了翻天覆地的变化。比如,最近 NANOGrav 团队使用这台望远镜发现了著名的超大质量中子星,这一新发现让我们更好地了解恒星坍缩到中子星还是黑洞的边界。”

  另一位绿岸天文台的负责人洛克曼同时提到了 GBT 发现的两颗脉冲星。他将这些发现归功于望远镜的独特设计以及在天文前沿领域的无比能力。

  洛克曼介绍:“当初设计望远镜时,很多目前的天文学课题甚至还未诞生。它是最灵巧的设计和最优秀环境的结合体。即便现在科学发展极其迅速,它仍有无限的可能和未来。

  天文台的未来发展方向之一便是回归它建造时的初衷——寻找地外智慧生命。由亿万富翁尤里·米尔纳斥资一亿美金的突破聆听项目是迄今为止最大的搜寻地外文明的计划,而 GBT 在该计划里起到了不可替代的作用。就在 2019 年,突破聆听公布了 100 万 GB 的观测数据。尽管目前还没找到智慧文明的迹象,但这仅仅是探索路上的一个小小里程,未来存在无限可能。

  原文链接:

  https://www.space.com/green-bank-observatory.html


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