揭秘全球十大最大望遠鏡

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據美國《連線》雜誌報導，在1608年10月2日，荷蘭官員在認真地思考一項專利申請，這是眼鏡店老闆漢斯?利伯謝(Hans Lippershey)提交的一項發明，他聲稱這種裝置能夠將一定距離的物體看起來如同就在身邊，通過它能夠放大物體和景象。這就是最早紀錄的望遠鏡概念。幾個月之後，意大利物理、天文學家伽利略手中便拿著望遠鏡進行天文觀測。

　　最初的望遠鏡非常簡單，是由非常小的鏡片組成，放在一個手臂長的內空木管中。然而，400年之後的今天，世界上最大的望遠鏡則要求建造在高聳的山脈上，數噸的鋼鐵用於支撐巨大的鏡面，從而使科學家能夠觀測太空中廣袤的區域。2008年6月，在召開的一次天文學家討論發言會議上，戴衛?索貝爾(Dava Sobel)宣稱，通過望遠鏡觀測太空是人類作為一種生命體形式完成最傑出的成就之一。

　　以下是全球十大最大天文望遠鏡，其中的照片是這些地面上最大的光學/紅外線望遠鏡拍攝完成的。

　　　　1、加那列大型望遠鏡(Gran Telescopio Canarias)
　　  
　　 加那列大型望遠鏡

　　目前，世界上最大的地面基礎望遠鏡就是加那列大型望遠鏡，它位於西班牙帕爾馬加那列島嶼中的一個小島上，據稱，加那列島嶼安置了多個大型望遠鏡。該望遠鏡的鏡面直徑為10.4米，是由36個定製的鏡面六角形組件構成，安裝需要精確至1毫米範圍。它共投資1.75億美元，是由西班牙政府、兩所墨西哥研究機構和美國佛羅里達州大學共同合作建造的。

　　在將望遠鏡組件安裝之前，每個組件都被命名為本地群島中民間傳說中的神靈名字，或以島上動植物名稱命名。

　　　　加那列大型望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 加那列大型望遠鏡拍攝的圖片

　　今年8月，加那列大型望遠鏡的36個鏡面組件最後一批安裝完成，然而它的第一次亮相是在2007年7月，當時僅安裝了12個鏡面組件。它觀測的第一顆恆星是非常接近於北極星的「第谷1205081」(Tycho 1205081)，之後這個大型望遠鏡更多捕捉的天文圖片是拍攝一組交互式影響的星系——UGC 10923。每次拍攝結果都顯示恆星形成區域出現了膨脹，拍攝曝光時間為50秒。

　　　　2、凱克望遠鏡(Keck I & II)
　　  
　　 凱克望遠鏡

　　W. M.凱克望遠鏡坐落於夏威夷莫納克亞山頂，海拔4200米，凱克I & II是兩個完全一樣的望遠鏡，它們分別是由36塊鏡面六角形組件構成，整體鏡面直徑為10米，每塊鏡面口徑均為1.8米，而厚度僅為10釐米，通過主動光學支撐系統，使鏡面保持極高的精度。該望遠鏡主要設備有三個︰近紅外攝像儀、高分辨率CCD探測器和高色散光譜儀。

　　每台望遠鏡有8層樓高，重300噸，目前天文觀測精度可達到毫微米程度。1993年，凱克I望遠鏡投入科學觀測使用，1996年凱克II望遠鏡投入使用。天文學家要使用該望遠鏡1-5個晚上，必須預先得到委員會的審批，並在委員會的協助下操作望遠鏡，通常天文學家在夏威夷瓦梅亞(Waimea)天文觀測總部遠程收集數據。

　　　　凱克望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 凱克望遠鏡拍攝的圖片

　　通過取消大氣中的扭曲變形，近期適應性光學系統調整提高了凱克望遠鏡的地面基礎天文觀測能力，觀測圖片比之前清晰了10倍。舉個例子，由凱克激光引導恆星適應光學系統拍攝的蛋雲翳(Egg Nebula)近紅外波長的合成圖片，這是一個原行星雲翳，在其生命的最後階段，雲翳最外部有垂死恆星正在脫落，當恆星表面越來越多的物質開始脫離，其表面變得更加熾熱，使得紫外光線電離成為氣體，從而在望遠鏡觀測下呈現出美麗的色彩。該區域幾千年之後可以形成行星。

　　3、非洲南部大型望遠鏡
　　  
　　 非洲南部大型望遠鏡

　　非洲南部大型望遠鏡，簡稱為SALT，位於非洲南部的一個小山頂上，它是南半球最大的單光學望遠鏡。它是由91塊鏡面六角形組件構成，整體鏡面實際有效直徑為10米。望遠鏡能夠探測到月球距離如同燭光的微弱光線，該望遠鏡於2005年首次投入使用。來自南非、美國、德國、波蘭、英國和新西蘭等國家的天文學家均使用過非洲南部大型望遠鏡。

　　　　非洲南部大型望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 非洲南部大型望遠鏡拍攝的圖片


　　這張圖片顯示的是「宇宙涅磐鳳凰」嗎？實際上，這是三個星系踫撞合併的情景，之前天文學家們稱這張圖片為「大鳥」，並鑑別這僅是兩個星系踫撞合併，之後通過非洲南部大型望遠鏡的最新觀測表明，這是三個星系的踫撞結果，在「大鳥」頭部有很清晰的分離物質區域。為了建立這張圖片，非洲南部大型望遠鏡使用它的光譜攝製儀向望遠鏡協會提供寶貴的觀測資料，光譜攝製儀能夠將光分解成構造顏色。這可能用於研究星系的物理狀況和三個星系踫撞過程中移動路徑的詳細情況。「大鳥」部分區域中星際物質的分離速度超過了400公里/秒。能夠在合併星系中觀測到這樣高速率運行的星際物質是非常罕見的。

　　　4、霍比-埃伯利望遠鏡
　　  
　　 霍比-埃伯利望遠鏡


　　霍比-埃伯利望遠鏡位於美國德克薩斯州福瓦克斯山，簡稱為HET，它與非洲南部大型望遠鏡十分相似。它是由91塊鏡面六角形組件構成，每塊鏡面直徑為1米，由小型計算機控制電動機進行持續性排序。整體鏡面直徑可達到11米，實際可用的僅有9.2米。該望遠鏡能夠探測到比人體肉眼可觀測光線暗1億倍的宇宙光線。其設計和建造採用了一個獨特的方式，使它能夠吸收大型的光線，尤其是光譜儀，其成本非常低廉。

　　　　霍比-埃伯利望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 霍比-埃伯利望遠鏡拍攝的圖片


　　霍比-埃伯利望遠鏡能夠觀測到太陽系外行星和伽馬射線爆，目前它用於觀測人類無法看到的宇宙神秘物質——暗能量。在為期3年的特殊計劃「HETDEX」(霍比-埃伯利望遠鏡暗能量實驗)中，該望遠鏡能夠觀測到距離90-110億光年之遙的100萬多個星系，從而可以繪製迄今最大的宇宙地圖。這張宇宙地圖可使天文學家測量宇宙在不同時期的膨脹速度，希望能夠揭示不同宇宙紀元暗能量的作用，目前，該望遠鏡將搜尋觀測與大北斗星體交迭的宇宙區域。

　　　　　5、大型雙筒望遠鏡
　　  
　　 大型雙筒望遠鏡


　　大型雙筒望遠鏡簡稱LBT，它是由兩個緊緊相鄰的8.4直徑望遠鏡構成，它們可以分離工作，當合併工作時就像一個單一、更大型的望遠鏡。第一個望遠鏡是於2004年在美國亞利桑那州格雷厄姆山頂上架設，第二個望遠鏡是從2005年開始安裝，直到今年初，兩個望遠鏡才實現合併式觀測。

　　　　大型雙筒望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 大型雙筒望遠鏡拍攝的圖片


　　今年1月份，大型雙筒望遠鏡拍攝到第一張圖片，顯示的是NGC 2770星系，距離地球1.02億光年。這實際上是一張合成圖片︰相同的場景分別以紫外線和綠光線進行拍攝，從而顯示出該區域恆星形成的活動性，同時紅色光區域顯示的是更老、更冷的恆星。這樣的三張圖片合併之後便形成一張美麗的圖片，能在同一時刻展現該星體的不同特徵。

　　6、昴宿星團望遠鏡
　　  
　　 昴宿星團望遠鏡


　　如圖所示，這是在將昴宿星團望遠鏡運送到夏威夷莫納克亞山的半山腰，該望遠鏡的直徑為8.2米，這是一台光學/視覺紅外線望遠鏡，它有三個特點︰一是鏡面薄，通過主動光學和自適應光學獲得較高的成像質量；二是可實現高精度跟蹤；三是採用圓柱形觀測室，自動控制通風和空氣過濾器，使熱湍流的排除達到最佳條件。此望遠鏡採用密排式(Serrurier)桁架，可使主鏡框與副鏡框在移動中保持平行。

　　它能夠和凱克天文台共同分享其他望遠鏡的觀測數據。它擁有當今世界上最大的望遠鏡單鏡片，使用權歸日本國家天文台，但是來自世界各地的天文學家均可使用。該望遠鏡的命名來自於一個年輕的恆星群——「昴宿星團」(Pleiades)。首次科學觀測於1999年進行。

　　　　昴宿星團望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 昴宿星團望遠鏡拍攝的圖片


　　這是昴宿星團望遠鏡拍攝到的S106恆星形成區域的絢麗、清晰的紅外線圖片，S106距離地球2000光年。該區域中心最大質量的恆星叫做IRS4，它有1萬年的歷史，其質量是太陽的20倍。此外，天文學家發現許多星體的質量都低於該區域的雙子星體，很可能它們是褐矮星。

　　　　7、歐洲南方天文台甚大望遠鏡干涉儀
　　  
　　 歐洲南方天文台甚大望遠鏡干涉儀


　　它是由4個8.2米直徑望遠鏡構成，坐落於智利塞羅-帕拉納山上，它們可以單獨操作，或者形成一個甚大望遠鏡干涉儀。甚大望遠鏡所裝配的儀器可提供詳細的觀測資料，捕捉十億分之一秒的星體運動變化。這種聯合式天文學觀測能探測到比人體肉眼可見光暗40億倍的宇宙光線。

　　　　歐洲南方天文台甚大望遠鏡干涉儀拍攝的圖片
　　  
　　 歐洲南方天文台甚大望遠鏡干涉儀拍攝的圖片


　　甚大望遠鏡幫助天文學家深入觀測如圖所示的宇宙「油炸圈餅」結構，這被認為是許多星系中心處的一個超大質量黑洞，通常，在黑洞附近的區域非常明亮，要比星系其他區域亮度高幾個數量級。間接性證據告訴天文學家這是一個厚油炸圈餅外形的氣體和灰塵結構，該結構包裹著黑洞。之前沒有任何一位天文學家對該星體結構進行直接觀測。2003年，天文學家使用甚大望遠鏡，能夠揭示NGC 1068星系中心這個油炸圈餅結構的神秘面紗。

　　　8、雙子望遠鏡
　　  
　　 雙子望遠鏡


　　雙子望遠鏡並不是緊緊相鄰的兩個望遠鏡，這是兩個8米直徑光學/紅外線望遠鏡，分別位於東西半球上兩個最佳天文學觀測點。位於北半球的望遠鏡與夏威夷莫納克亞山的其他望遠鏡協同操作，位於南半球的望遠鏡坐落於智利塞羅-帕拉納山上。將望遠鏡分別放置在兩個半球，便於進行全天候系統觀測。其主鏡採用主動光學控制，副鏡作為傾斜鏡快速改正，還將通過自適應光學系統使紅外線區域接近衍射極限。

　　　　雙子望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 雙子望遠鏡拍攝的圖片


　　這張圖片是於今年9月15日拍攝的，它給天文學家們留下了深刻印象。這很可能是行星環繞另一顆恆星的第一張圖片，天文學家並未最終確定該星體是否實際環繞著一顆年輕的類太陽恆星。如果它是一顆行星，那麼它將是行星家族中的龐然大物，其質量是木星的8倍。它與恆星之間的距離是地球-太陽距離的330倍，與之相比，太陽系中與太陽距離最遠的海王星距離太陽僅是地球-太陽距離的30倍。

　　　9、多鏡面望遠鏡
　　  
　　 多鏡面望遠鏡


　　多鏡面望遠鏡簡稱MMT，在當前安裝主鏡面之前使用6個小型鏡面，這個6.5米直徑的主鏡面具有特殊輕重量蜂巢設計。多鏡面望遠鏡堪稱是一個藝術級建築，它並不具備傳統天文台的圓頂結構。這種獨特外形使得天文台的牆壁、頂部與望遠鏡有機地結合在一起，能夠很快地將望遠鏡冷卻下來，進而提高了觀測效率。目前，多鏡面望遠鏡位於美國亞利桑那州圖森市霍普金斯山上。

　　　　多鏡面望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 多鏡面望遠鏡拍攝的圖片


　　由於置身於銀河系之中，便很難觀測銀河系的結構，但是多鏡面望遠鏡(簡稱MMT)能夠幫助我們更好地觀測銀河系的「孿生兄弟」——三角星系(簡稱M33)。雖然這個星系看上去非常像銀河系，但它實際上更小一些。銀河系內有2000億顆恆星，而三角星系中僅有100-400億顆恆星。天文學家使用多鏡面望遠鏡建立了星系三維地圖，有利於在當前宇宙僅處於十分之一壽命時期，搜尋太陽系外行星和探測遠古類星體。

　　　10、麥哲倫I & II望遠鏡
　　  
　　 麥哲倫I & II望遠鏡


　　麥哲倫望遠鏡是目前最新建造的雙體望遠鏡，兩個望遠鏡相隔200英呎，坐落於智利阿塔卡馬沙漠的高處。望遠鏡的6.5米直徑鏡面漂浮在高壓油薄膜上，其摩擦力很小，小孩便能夠推動這個150噸的望遠鏡。但是沒有天文學家想讓鏡面滑動，因此驅動汽缸和驅動平面可形成1萬磅的壓力，使鏡面保持平穩。

　　　　麥哲倫望遠鏡拍攝的圖片
　　  
　　 麥哲倫望遠鏡拍攝的圖片


　　8張麥哲倫望遠鏡高清晰圖片結合在一起，才形成這張耀眼的圖片，該圖片被稱為「托爾的頭盔」(Thor's Helmet)。這是2003年使用「伊娜莫瑞」(Inamori)麥哲倫區域攝像儀和裝配8個8兆像素CCD探測器的光譜攝製儀拍攝的，該雲翳的形成是進化的大質量恆星質量嚴重損失的結果，作為一顆沃爾夫-拉葉星(Wolf-Rayet stars)，其表面溫度可達到25000-50000絕對溫度。