如果望远镜能飞到地球大气层之外,看到的宇宙会是什么样子?这个问题,哈勃空间望远镜(以下简称哈勃望远镜)最有发言权。
这个“宇宙超级打工人”在1990年4月24日,由美国“发现”号航天飞机送上太空轨道。今年4月,它将迎来36岁生日。
仰望星空,种下好奇。本期《星辰说》我们一起聊聊望远镜。
曾患“近视”的“宇宙摄影师”
翻开人教版高中地理必修第一册“地球的宇宙环境”一节,里面专门介绍了哈勃望远镜的由来。这位“宇宙摄影师”,背后有不少有趣的故事。
哈勃望远镜长度超过13米,比一辆公交车还长,重达11吨多,是个名副其实的“太空巨眼”。哈勃望远镜刚“上岗”时,谁也没想到这位被寄予厚望的选手居然“近视”了!原来,它的主镜边缘有2微米误差(不到一根头发丝直径的三十分之一)。
就因为这比头发丝还小的误差,传回来的第一张照片糊得跟隔着毛玻璃似的。好在1993年,宇航员给它戴上了一副“矫正眼镜”,专门设计的校正光学设备,这才成功治好了它的近视。
北京大学天体物理学博士王凯翔介绍,哈勃望远镜在大气层之上工作,这里没有来自地面的光污染和大气层的干扰。哈勃望远镜曾经在几个月的时间里反复观测同一小块天空,结果那片漆黑的天空里竟然藏着密密麻麻的星系。那张照片叫“哈勃深场”,是人类第一次如此清晰地看到婴儿期宇宙的模样。
哈勃望远镜能看清星系中心黑洞周围飞速旋转的物质、超新星爆炸后高速膨胀的发光遗迹,还有太阳系里那些小行星的细节,能拍出“高清的宇宙”。
如今,哈勃望远镜马上36岁了,算是高龄机器。它现在最大的问题是陀螺仪逐渐失灵导致的“腿脚不利索”。“就像三脚架不稳定的相机,没法稳稳地拍照。”王凯翔说。
如果哪天陀螺仪全坏了,哈勃就真的要退休了。不过别担心,半个月前,王凯翔还申请使用哈勃望远镜观测过星系,他说:“目前它还在正常工作,老当益壮!”
仰望星空的中国巨眼
中国有没有自己的大型光学望远镜呢?当然有。
在位于河北承德的国家天文台兴隆观测基地,有一台“郭守敬望远镜”(LAMOST)。这是目前国内有效通光口径最大的巡天望远镜,口径达4米,理论上可以同时观测4000个天体的光谱,像一台超级相机,对着天空“咔嚓”一下,就能记录下4000颗天体的光谱数据。
“光谱就像天体的‘指纹’。”王凯翔说。科学家把恒星的光分解开来,就能知道这颗恒星上面有哪些化学元素留下的“签名”。通过光谱我们还能知道恒星是朝我们跑来还是离我们远去。
但郭守敬望远镜仅用于光谱巡天,目前国内通用型光学望远镜口径较大的是云南丽江的2.4米望远镜和河北兴隆的2.16米望远镜。
近年来,在青海冷湖海拔4000多米的赛什腾山上,天文学家建起了一个天文观测基地。王凯翔说:“这里的观测条件和夏威夷、智利阿塔卡马沙漠这些世界顶级台址差不多,有的参数甚至更好。”
目前,墨子巡天望远镜(WFST)已经在那里“上班”了,这是中国科学技术大学和紫金山天文台一起建的一台2.5米口径的光学望远镜。
未来的冷湖可不是只有这一台光学望远镜。王凯翔介绍,那里正悄悄形成一个“望远镜家族”。例如8-10米口径的EAST通用光学望远镜,有望在2030年前后建成,将成为我国最大、同时也是亚洲境内口径最大的通用光学望远镜之一。
未来,中国空间站旁边也会伴飞一台口径2米的空间光学望远镜——中国空间站巡天望远镜(CSST)。王凯翔说,它的“视野”特别大,一次拍摄的天区面积能达到哈勃望远镜的300倍,特别适合巡视大片天空。而且,它也能像哈勃望远镜那样看得很深很远。
从地面到太空,一台台光学望远镜正接力探索星空。浩瀚宇宙还有无数奥秘,正等待着热爱星空的你去揭开。