双筒望远镜研究论文

人类对太空 探索 的兴趣导致了先进地基望远镜的发展，这种情况仅在 20 世纪后期才升级。您可能知道，地面望远镜的用途有限，因为它们只能观察电磁波谱（光学）的一小部分，这就是我们拥有天基望远镜的原因。 然而，与太空望远镜不同的是，地面望远镜可以做得非常大。例如，最大的天基望远镜（目前正在建造）的主镜詹姆斯韦伯望远镜是 米——只有最大的地面望远镜的 60%。 下面，我们整理了一份世界十二大望远镜的清单。该列表包括运行中的和计划中的望远镜，按其有效孔径（光学仪器的聚光限制）排序。 直径： 米 地点：美国亚利桑那州霍普金斯山 MMT（原多镜望远镜）是位于亚利桑那州霍普金斯山的弗雷德劳伦斯惠普尔天文台的一部分。它的原名，多镜面望远镜，实际上灵感来自于曾经用于聚光的六面蜂窝状小镜子。目前的主镜是单片主镜，安装于 1999 年。 该望远镜在该领域引入了一些突破性的变化。其自适应光学系统影响了大型双筒望远镜的革命性设计。除了光学之外，该望远镜还通过从其光路中消除几乎所有可能的温暖表面，从而在红外研究中获得更好的结果。 直径： 米 地点：夏威夷莫纳克亚山和智利帕雄山 双子座天文台由来自不同国家的五个主要研究机构拥有和维护，由位于两个不同位置的两个相同的望远镜组成。在宽视场自适应光学技术的帮助下，这两款望远镜都可以在红外波长下工作。 它的仪器之一，双子行星成像仪（GPI），基本上是一种高对比度光谱仪，允许望远镜拍摄围绕极亮恒星旋转的系外行星的图像。 GPI 成功发现了 51 Eridani b，据了解它比它的母体 51 Eridani 暗一百万倍。 直径：米 地点：智利阿塔卡马沙漠 甚大望远镜（简称 VLT）可能是世界上最受欢迎的望远镜设施之一。 VLT 实际上由四个独立的望远镜组成，所有望远镜都有一个 m 的主镜。它们既可以单独使用，也可以作为一个单元使用，以获得更高的角分辨率。 望远镜可以在可见光和红外波长下工作。所有四个望远镜都与先进的干涉仪 (VLTI) 相连，使研究人员能够通过干涉测量法研究明亮的天文物体，包括恒星和星云。 在 NASA 的哈勃太空望远镜之后，就迄今为止发表的同行评审论文总数而言，VLT 可能是最高效的研究设施（在可见波长下运行）。 2017 年，超过 600 已发表的科学论文基于 VLT/VLTI 提供的数据。 它成为第一台直接拍摄系外行星（Beta Pictoris b）图像的望远镜。 VLT 是为数不多的追踪围绕银河系中心超大质量黑洞旋转的恒星的天文台之一。 直径： 米 地点：美国夏威夷莫纳克亚山 位于著名的莫纳克亚山天文台的斯巴鲁望远镜由日本国家天文台运营和控制。它以一个流行的疏散星团“昴宿星团”命名。 这是一个单镜式望远镜，几乎与双子座望远镜相同，后者稍大一些。许多最先进的技术，包括多目标红外相机和光谱仪 (MOIRCS) 冷却中的红外相机和光谱仪 (COMICS)，使天文学家能够同时研究多个目标，包括冷星际尘埃。 斯巴鲁 Coronagraphic Extreme Adaptive Optics (SCExAO) 是一种先进的高对比度成像系统，能够直接拍摄系外行星的图像。 斯巴鲁望远镜是少数可以用肉眼使用的望远镜之一。由于其大视野和卓越的聚光能力，斯巴鲁主要用于深广视野调查。出于类似的原因，斯巴鲁也被用于在我们的太阳系中寻找预测的第九行星。 直径： 米 地点：美国亚利桑那州皮纳雷诺山脉 大型双筒望远镜 (LBT) 是一种独特的光学望远镜，具有两个相同的 m 宽主镜，组合圆形孔径为 m。 从理论上讲，它比当今运行的任何单一望远镜都要大，但由于 LBT 以低得多的衍射极限收集光，因此无法在相同方面看到它。尽管如此，它还是目前世界上最大的非分段望远镜。 LBT 相当独特的设计与光自适应光学器件相结合，可以减少大气相位误差，具有低热背景、高角分辨率和高灵敏度以检测微弱的远距离物体。 早在 2008 年，LBT 与天基望远镜一起成功发现了一个遥远的星系团，命名为 2XMM J083026+524133，距离地球约 60 亿光年。 直径：米 地点：南非萨瑟兰 目前，南非大型望远镜（SALT）是南半球最大的光学望远镜。它具有不寻常的镜面设计，以及 37 角固定，并基于 Hobby-Eberly 望远镜（位于麦当劳天文台）。固定的天顶角允许望远镜进入天空的大部分区域。它的主镜由91个六边形部分组成。 它的位置使研究人员可以对北半球看不到的天文物体进行光谱和偏振分析。在接下来的几年中，SALT 将专注于遥远的类星体和微弱的星系 直径：10米 地点：美国夏威夷莫纳克亚山 位于莫纳克亚山的 Keck 天文台著名的双望远镜是世界上最先进的望远镜之一。两台望远镜的主镜宽 10 米，由 36 个六边形部分组成。 它们配备了最先进的仪器，包括激光导星自适应光学系统。它的仪器之一，深河外成像多目标光谱仪 (DEIMOS) 可以在一次曝光中收集来自 130 多个星系的光。 另一种仪器是近红外相机 (NIRC)，它非常灵敏，可以从技术上检测到月球表面的微小火焰。这使得凯克望远镜能够从遥远的星系/原星系、类星体收集数据，以研究它们的形成和演化。 直径：10米 地点：美国德克萨斯州戴维斯山 霍比-埃伯利望远镜 (HET) 位于德克萨斯州著名的麦克唐纳天文台，是目前世界上第二大光学望远镜，其可用光学孔径为 10 米（其实际直径为 11 米）。像大多数其他大型望远镜一样，HET 的主镜由多个小的六边形部分组成，准确地说是 91 个。 HET 主要用于通过光谱探测/研究遥远的星系和各种恒星物体。多年来，该望远镜已经能够探测到许多系外行星，并成功计算出少数星系的自转速度。 与许多望远镜不同的是，HET 的主镜固定在 55 的角度（可以围绕其底座旋转）。这使望远镜可以访问约 70-81% 的夜空。 该设施以德克萨斯州前副州长 Bill Hobby 和宾夕法尼亚州立大学杰出校友 Robert E. Eberly 的名字命名。 直径：米 地点：西班牙加那利群岛拉帕尔马 Gran Telescopio Canarias (GranTeCan) 可能是当今运行中最大的分段主镜望远镜。整个 GranTeCan 项目得到了来自多个国家的大学和研究所的支持，并由西班牙天体物理研究所 IAC 领导。 在最初的试验阶段，望远镜发射时只有 12 个六边形段，但增加到 36 个段，完全由自适应控制系统提供动力。 它具有三种主要成像仪器； MEGARA，一种多波长光谱仪，CanariCam，一种具有偏振功能的先进中红外成像仪，以及 OSIRIS，一种低分辨率集成光谱仪。该望远镜于 2009 年全面投入使用，耗资约 亿欧元。 直径： m 地点：智利巴勒纳尔 预计完工时间：2025 目前，在建的特大型望远镜大约有十几个，巨型麦哲伦望远镜就是其中之一。 它最终将有七个相同的 个宽段形成主镜。但是，它将从四个开始。这些部分将以对称的方式排列，其中一个位于中心。 预计该望远镜的图像分辨率将是哈勃太空望远镜的近十倍。整个项目预计耗资约 10 亿美元。 直径：30米 地点：夏威夷莫纳克亚 预计完工时间：2027 三十米望远镜 (TMT) 是一个雄心勃勃的天文 望远镜项目，包括一个 30 米宽的分段主镜和两个较小的后续反射镜，以扩展其整体容量。一旦建成，它可能会成为世界上第二大望远镜。 该望远镜设计用于在近紫外到中红外波长范围内工作，并将配备多共轭自适应光学系统，这将使研究人员能够在不受大部分大气干扰的情况下观察天文物体。 该项目由许多国际私人和政府研究机构进行，包括加州理工学院和日本国家天文台。 该项目的位置在整个夏威夷引起了一些严重的 社会 政治动荡。目前，莫纳克亚山拥有 13 个不同的天文台，占地超过 500 英亩的保护区（在当地人中具有文化意义）。 直径： 米 地点：Cerro Armazones，智利 预计完工时间：2024 如果一切按计划进行，到 2024 年，欧洲极大望远镜 (ELT) 将成为世界上最大的望远镜。它将能够收集比当今任何其他光学望远镜多 13 倍的光，由此产生的图像将是 16比哈勃太空望远镜捕捉到的要清晰几倍。 除了巨大的 39 米主镜（由 798 个六边形部分组成）外，望远镜还将使用四个额外的镜子来提高图像质量和自适应光学。 ELT 将搜索遥远的系外行星，以更深入和更准确地分析超大质量黑洞和宇宙中最早的星系。 其先进的仪器将使天文学家能够探测年轻恒星附近的有机分子和水，这将有助于他们 探索 更多关于行星演化的信息。望远镜的第一阶段可能耗资约 10 亿欧元。

天文学家已经发现了一种结构，这种结构被认为是星系发展成星系超星系团的“原星系团”。观测结果显示，这个原始星团距离地球110亿光年，它出现于宇宙30亿年前，当时宇宙中某些区域的恒星以更高的速度产生。

即使是星系也不喜欢独处。虽然天文学家早就知道星系倾向于聚集成群，但是从形成到朋友群的过程在宇宙学中仍然是一个悬而未决的问题。

在《天文与天体物理学报志上发表的一篇论文中，一个国际天文学家小组报告说，他们发现了一组天体，这些天体似乎是正在形成的星系的新兴聚集物---- 被称为原星团。

这项研究的合著者，亚利桑那大学斯图尔德天文台天文学副教授 Brenda Frye 说: “这项发现是朝着我们的最终目标迈出的重要一步: 了解星系团的组合，宇宙中存在的最大的结构。”。

银河系是我们太阳系的家园，属于一个被称为本星系群的星系团，而本星系群又是室女座超星系团的一部分。但是像处女座这样的超星系团在110亿年前是什么样子的呢？

弗莱说: “我们对原星团仍然知之甚少，部分原因是它们太微弱了，太微弱以至于无法被光学光线探测到。”。与此同时，众所周知，它们在其他波长，例如亚毫米波段，也会发出明亮的光

最初是由欧洲航天局的普朗克望远镜作为全天巡天的一部分发现的，新论文中描述的这个原型星团显著地出现在电磁波谱的远红外区域。通过对2000多个可能正在形成星团的结构样本进行筛选，研究人员发现了一个名为 PHz + ，简称 g237的原始星团。这些观测看起来很有希望，但要证实它们的身份，还需要用其他望远镜进行后续观测。

在意大利米兰国家天体物理研究所的 Mari Polletta 的带领下，研究小组利用亚利桑那州的亚利桑那大学管理的大双筒望远镜天文台和日本的昴星团望远镜天文台的综合能量进行了观测。研究小组确定了属于 g237原星团的63个星系。最初的发现发表在之前的一篇论文中，后续的观察也是通过档案数据获得的，包括美国赫歇尔空间天文台调查局和美国斯皮策空间望远镜调查局的数据。

弗莱说: “你可以把 g237这样的星系原星系团想象成一个星系造船厂，巨大的星系正在其中组装，只有这种结构存在于宇宙30亿年前的时代。”。“与此同时，家谱可能比你想象的更接近。因为宇宙是均匀的，而且在各个方向上都是相同的，我们认为银河系可能停靠在一个类似于 g237的原星团节点上，当它还很年轻的时候。”

起初，对 g237的观测暗示了一个不切实际的高恒星形成率，研究小组努力去理解这些数据。G237原星团似乎正在以一万倍于银河系的速度形成恒星。按照这个速度，预计原星系团将迅速耗尽其恒星燃料，随后形成一个类似于室女座超星系团的复杂系统。

“到目前为止在 g237中发现的63个星系中的每一个都像是一个超速运转的恒星工厂,”Frye 说。“这就好像星系在加班加点地组装恒星。生产率是不可持续的。以这样的速度，供应链有望在不久的将来被打破，银河造船厂将永久关闭。”

这样高的产量只能通过不断地喷射燃料来维持，对于恒星来说，燃料就是氢气。弗莱说，这将需要一个高效和完整的供应链，吸入不合理的大量新鲜气体来为恒星形成工厂提供燃料。

“我们不知道那些气体是从哪里来的,”她说。

后来，研究小组发现，它所看到的一些东西来自与原星团无关的星系，但即使去除了不相关的观测，总的恒星形成率仍然很高---- 根据 Poletta 的数据，每年至少有1000个太阳质量。相比之下，银河系每年产生大约一个太阳质量。

弗莱说: “我们现在拼凑出的画面是一个成功的银河造船厂，它正在高效率地组装星系和其中的恒星，并拥有更可持续的能源供应。”。

宇宙中的所有星系都是一个巨大结构的一部分，这个巨大结构类似于一个三维蜘蛛网形状，称为宇宙网。宇宙网络的丝状体相交于节点处，类似于银河造船厂。

弗莱说: “我们认为，这些丝状体介导了氢气从星系间空间的扩散介质转移到这些节点中饥饿的、新形成的原子团结构上。”。

在谈到未来的研究时，Polletta 说: “我们正在分析更多关于这个和其他普朗克原星团的观测结果，目的是追踪产生这些新形成的恒星和喂养超大质量黑洞的气体，以确定其起源，并解释观测到的非凡活动。”

表示，她期待着将来自大双筒望远镜空间站的数据与来自美国宇航局詹姆斯·韦伯空间望远镜空间站的观测数据结合起来，这些数据将于12月发射。

“原星团提供了一个机会，可以研究只有这个新天文台才能回答的天文学关键问题,”她说，“比如是什么机制驱动了这个惊人的恒星形成，以及氢供应何时会耗尽，迫使这个星系造船厂关闭大门，变成一个类似于我们银河系所在的超星团?”

Story Source:

Materials provided by University of Arizona . Original written by Daniel Stolte. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference :