透过一滩水银看星星

国际液体镜面望远镜(ILMT)使用旋转的液体代替玻璃镜面。
International Liquid Mirror Telescope
国际液体镜面望远镜镜面的背面视图(在装有亚克力盒子的底座上的气浮轴承上旋转),带有黄色的安全柱。水银输送装置连接在其中一个金属柱上;这些柱子还支撑着光学校正器和CCD相机单元。Brajesh Kumar

想象一下雕刻玻璃来制造科技部件是很容易的。我们每天都能看到它们——在眼镜、高中化学课的显微镜,甚至大多数望远镜中。但天文学家们做了一些不同的事情。他们制造了一种具有更奇特部件的望远镜:液态水银。 

位于喜马拉雅山顶的国际液体镜面望远镜(ILMT),以旋转的水银池作为其镜面。这个国际项目——由印度、比利时、波兰、乌兹别克斯坦和加拿大合作完成——最近成功观测到了它的第一次超新星爆发,表明这些流体奇迹可以用于现代天文学。他们的研究结果已发布在预印本服务器arXiv上,并发表在《列日皇家科学学会公报》上。

“ILMT是第一个专门为天文学设计并位于良好天文观测点的液体镜面望远镜,”新论文的合著者、英属哥伦比亚大学的天文学家Paul Hickson解释道。过去,NASA曾使用小型液体镜面望远镜(LMTs)来跟踪小行星和其他空间碎片,但这些望远镜通常位于不太理想的地点,而且尺寸比四米直径的ILMT小。

天文学中的主要望远镜,如詹姆斯·韦伯太空望远镜夏威夷的凯克天文台,使用巨大的玻璃镜面,这些镜面经过精心打磨成完美的抛物面,这是反射望远镜聚焦光线所需的形状。LMTs的工作原理是通过旋转液体——通常是水银——来形成抛物面。望远镜操作员必须密切关注旋转的液体,因为任何微小的扰动都会导致图像模糊。

由于它们避免了制造巨大的玻璃镜面的复杂且耗时的过程,LMTs通常制造成本更低。然而,它们有一个非常显著的缺点,这对于很多科学应用来说可能是个决定性因素。这些独特的望远镜只能指向正上方(称为天顶指向),因为任何倾斜都会由于重力扰乱旋转的液体。所以与传统的望远镜不同,它们不能简单地转向天空中的任何目标——它们是固定的,因此必须等待目标从头顶经过。

“看到LMT的想法在天文学界流传多年,很高兴看到这种方法得到了充分的实施并产生了良好的科学成果,”洛杉矶加州大学的天文学家和经验丰富的仪器制造者Ian McLean评论道。“然而,”他补充道,“如果这项技术在未来普及并变得普遍,我会非常惊讶,除非对天顶指向望远镜的需求突然变得至关重要。”

不过,ILMT团队对他们的望远镜有一个明确的计划,充分利用了其独特的指向天顶的限制。他们计划夜复一夜地盯着同一片天空,像宇宙守望者一样密切关注任何有趣的事物。Hickson解释说,目标是“一遍又一遍地观测大片天空,每晚一次,以探测会发生变化的事物”,例如恒星突然爆发或完全爆炸成超新星,或者小行星在我们自己的太阳系中飞掠而过。ILMT发现的任何东西都可以由传统天文台进行后续观测,传统天文台通常整夜追逐天体,并且很少连续两次观察同一个精确的点。

在望远镜于2022年首次亮相后,ILMT最近捕捉到了来自一颗已经确认的超新星SN 2023af的光。McLean补充说,这次成功的探测是“液体镜面技术望远镜团队的绝佳成就”。团队希望这仅仅是未来许多超新星观测的开始。根据在中国西南天文研究所工作的研究员、首席作者Brajesh Kumar的说法,他们预计ILMT“今后每年将发现和监测数百颗超新星”,希望能够揭示恒星生命终结的细节。

 

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Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


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