光学干涉望远镜阵列或迎来发展新机遇
今年7月，10架直径1.4米的光学干涉仪望远镜中的一架将观测天穹。
照片来源:m . college ngino/science
与天文学家用30米直径的镜子建造的价值数十亿美元的望远镜相比，今年7月安装在新墨西哥州南巴尔的摩顶部的1.4米直径的天文仪器似乎有点可笑。但是在接下来的几年里，另外9架相同的望远镜将在这个3200米高、覆盖着绿色植被的山顶与它会合，形成一个“Y”形阵列，从而在细节观察方面超越任何其他光学望远镜。大约在2025年完工时，价值2亿美元的马格达莱纳岭天文台干涉仪(MROI)的分辨率将与直径347米的巨型望远镜相当。
MROI的小型望远镜阵列无法与它的大型“表弟”相比，因此它将限制余的目标。但是通过组合来自散射望远镜的光，它有望识别恒星表面的小结构，成像新生恒星周围的尘埃，并观察一些星系中心的超大质量黑洞。它甚至可以识别地球同步轨道(距地球36000公里)上厘米级的细节，以监视间谍卫星。
美国空军希望监控自己和其他国家的轨道资产，这也是它支持MROI的原因之一。“他们想知道轨道探测器的吊杆是不是坏了，或者一些光电板是不是坏了，”新墨西哥矿业与技术研究所的MROI项目科学家和天文学家米歇尔·克里奇-埃克曼说。如果这个装置成功，它最大的影响可能是在天文学领域。它将吸引新的注意力到光学干涉测量的前景，这是一个强有力的，但具有挑战性的战略，以提取精细和清晰的图像，通过相对较小和便宜的望远镜。
然而，MROI的发展和光学干涉测量法一样缓慢。美国海军于2000年开始资助该设施，但随后对其失去兴趣，并于2011年退出。除了前三架望远镜，空军对该阵列的支持还不确定。"如果他们因为某种可怕的原因而失败，那将是我们所有人的灾难。"高角度分辨率天文中心(CHARA)的副主任Theoten Brummelar说，CHARA是位于加利福尼亚州洛杉矶威尔逊山的一个由六个直径为1米的光学望远镜组成的阵列。
射电天文学相对容易。它更长的无线电波意味着来自不同蝶形天线的数据可以被记录、数字化，由原子钟计时，然后组合起来进行分析。然而，光干涉技术要复杂得多:可见光波长更短，工作频率为以太赫兹，任何电子系统都无法将其数字化。因此，它的光必须以纳米精度实时融合。
20世纪90年代，光纤、激光和计算机的发展使得使用凯克天文台的两个直径10米的望远镜(在夏威夷莫纳奇亚山顶相距85米)作为光学干涉仪成为可能。但该系统至少需要四个以上由美国宇航局资助的“悬臂”望远镜才能完全运行，而悬臂在2006年被取消，因为夏威夷土著*该设施，因为他们认为纳亚克山的山顶是一个圣地。亚利桑那州弗罗格市附近的海军精密光学干涉仪(NPOI)的首席科学家杰拉德·范·贝尔说:“干涉技术在美国航天局仍然是一个模糊的词。”
路易斯安那州立大学的天文学家塔比沙·博亚坚说，许多天文学家忽视了光学干涉技术的最新成就。她用CHARA进行了明星尺寸调查。她说，天文学家会惊讶地发现这项技术的潜力。“你会听到，‘哇，我怎么能在我的科学研究中使用它呢？”“她说。
CHARA和其他光学望远镜阵列已经成像了快速旋转恒星的压缩形状，捕捉了在恒星表面移动的太阳黑子，拍摄了双星和伴星之间的物质交换，并实时观察了围绕银河系中心黑洞旋转的物体。在连接了智利阿塔卡马沙漠超级望远镜(VLT)的四个直径为8.2米的望远镜后，欧洲南方天文台的研究人员去年在距离地球530光年的恒星表面发现了沸腾的对流细胞。一种新的红外仪器或干涉仪可以成像正在形成行星的其他恒星周围温暖的尘埃盘。
尽管之前遭遇挫折，美国宇航局仍然支持由两个8.4米直径的亚利桑那州格雷厄姆峰望远镜组成的干涉仪。今年，那里的科学家宣布，他们通过干涉测量法发现许多年轻的恒星系统包含的尘埃比预期的要少，这对想直接拍摄系外行星的天文学家来说是个好消息。
一旦完成，MROI望远镜将比任何其他干涉仪分布更广，从而使其具有更高的分辨率。它还将通过测试结合多台望远镜星光的新技术来简化这一过程。如果能够达到预期，天文台将能够在未来10年的评估中大大提高光干涉技术。到2030年进行为期10年的调查时，CHARA成员、密歇根大学安阿伯分校的物理学家约翰·蒙尼尔希望行星形成成像仪(由12个望远镜组成的1公里基线光学干涉仪)能得到稳定的支持，以便了解年轻恒星和新生行星的尘埃盘。
到那时，美国航天局也将准备发射空间光学干涉仪。2007年，该机构放弃了“类地行星探测器”计划，该计划是一个由四个望远镜组成的轨道阵列，旨在拍摄其他恒星周围的行星。现在，该机构可能更容易接受空间干涉仪，因为6.5米高的詹姆斯·韦伯太空望远镜(将于2021年发射)等巨型太空望远镜将对运载火箭的有效载荷施加压力。
“在某种程度上，(干涉测量法)是我们解决天文学前沿最紧迫问题的唯一方法。”范贝勒说。(晋南编)
中国科学新闻(2018-07-19第三版国际版)