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最大光學望遠鏡：見證ESPRESSO儀器的威力，四臺望遠鏡合

2018-02-17 分类：探索 阅读(239) 评论(0)

【博科園-科學科普（關注“博科園”看更多）】自從組成ESO 超大望遠鏡（VLT）的四臺望遠鏡中的第一臺望遠鏡看到了第一束以來，這已經過去了20年。自2000年以來所有四個都已投入運營，VLT的最初目標之一是讓所有四臺望遠鏡“範圍”組合在一起工作，現在已經實現了。

最大光學望遠鏡：見證ESPRESSO儀器的威力，四臺望遠鏡合為一臺

ESPRESSO（用於巖態系外行星和穩定光譜觀測的階梯光譜儀）儀器收集了智利ESO超大望遠鏡8.2米望遠鏡中全部四臺捕捉到的光。結合的光收集區域使其成為現存最大的光學望遠鏡。圖片版權：ESO/L. Calcada

結合了來自全部四個VLT望遠鏡捕捉到的光的儀器被稱為ESPRESSO，它代表了用於巖態系外行星和穩定光譜觀測的階梯光譜儀。ESPRESSO從VLT的四個望遠鏡中的8.2米反射鏡中捕獲每個光線。這種組合使得ESPRESSO成為世界上最大的光學望遠鏡。

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最大光學望遠鏡：見證ESPRESSO儀器的威力，四臺望遠鏡合為一臺

巨大的衍射光柵是超精密ESPRESSO攝譜儀的核心。在這張圖片中，衍射光柵正在德國加興貝恩慕尼黑ESO總部的潔淨室進行測試。圖片版權：ESO/M. Zamani

組合VLT四臺望遠鏡的能力對於ESO來說是一個巨大的裡程碑。作為ESO的ESPRESSO儀器科學家Gaspare Lo Curto說：ESO已經實現了一個夢想，該夢想可追溯到1980年代VLT的設想：將來自Cerro Paranal的所有四臺望遠鏡的光線集中在一起傳給一個單一的儀器！興奮的是這真實的，因為除了其他科學目標，ESPRESSO將是一個非常強大的行星尋找望遠鏡。ESPRESSO儀器科學家Gaspare Lo Curto說：ESO實現了一個夢想，可以追溯到20世紀80年代VLT構想的時代。

ESPRESSO使用反射鏡，透鏡和稜鏡系統將來自四臺VLT示波器的光線傳輸到光譜儀。這是通過一個隧道網路完成的，當它被構建時，這些隧道被合併到VLT中。ESPRESSO可以靈活地組合來自全部四個或任何一個望遠鏡的光線。這種觀察靈活性也是ESPRESSO的最初設計目標。四臺望遠鏡經常與VLT幹涉儀一起執行，但這與ESPRESSO有很大不同。VLT幹涉儀使天文學家可以研究明亮物體的極端細節，但它不會將四臺望遠鏡的光線合併到一臺儀器中。ESPRESSO收集來自所有四個示波器的光線，並將其分解為各種顏色。這允許詳細分析遠處物體的組成。

最大光學望遠鏡：見證ESPRESSO儀器的威力，四臺望遠鏡合為一臺

ESPRESSO的團隊成員在ESPRESSO控制室看第一束光的聚集。圖片版權：ESO/D. Megevand

ESPRESSO是一個非常複雜的工具，這解釋了為什麼直到現在才實施。它的工作原理稱為“非相乾焦點”。從這個意義上講“非相幹”意味著來自所有四個望遠鏡的光線被加在一起，但相位資訊並不像VLT幹涉儀那樣包含在內。這可以歸結為VLT幹涉儀和ESPRESSO都使用所有四個VLT望遠鏡的光線，但ESPRESSO僅具有一個8.2映象的空間解析度。顧名思義，ESPRESSO就是關於詳細的光譜分析。而且在這方面表現優異。

ESPRESSO與全部四臺望遠鏡合作，讓我們對ESO極端大望遠鏡等新一代望遠鏡在未來幾年內將提供的一個誘人預測。ESPRESSO是高精度徑向速度行星搜尋器HARPS的繼承者，它迄今為止是我們最好的系外行星獵手。HARPS是由ESO運營的3.6米望遠鏡，也是基於中階梯光譜儀。但ESPRESSO的威力將會超過HARPS。ESPRESSO有三個主要的科學目標：

  1. 行星狩獵

  2. 測量基本物理常數的變化

  3. 周邊星系中恆星的化學組成分析

ESPRESSO將對其他太陽能系統中太陽能類恆星的徑向速度進行高精度測量。當太陽系中的行星與我們的太陽一起行走時，它就像一顆外行星繞著它的恆星旋轉，與恆星一起參加舞蹈或拔河比賽。ESPRESSO將能夠測量非常小的“舞蹈”，這意味著它將能夠探測到非常小的行星。目前行星搜尋儀器不像ESPRESSO那麼敏感，這意味著系外行星搜尋結果偏向於更大的行星。ESPRESSO應該檢測更小的地球大小的行星。

最大光學望遠鏡：見證ESPRESSO儀器的威力，四臺望遠鏡合為一臺

位於帕納爾天文臺的這四個臺單位的望遠鏡組成了ESO的超大望遠鏡。圖片：By ESO/H.H.Heyer [CC BY 4.0

這就是ESPRESSO的合光能力最有用的地方。ESPRESSO將被用來觀察極其遙遠和微弱的類星體，試圖測量宇宙中基本物理常數的變化。這不僅僅是儀器的光線合成能力，而且還有儀器的極端穩定性。具體來說，ESPRESSO會儘量把我們的最精確的測量尚的精細結構常數，而質子電子質量比。天文學家想知道這些是否隨時間而改變。科學家們將使用ESPRESSO來檢查這些遙遠類星體的古代光線以測量任何變化。

ESPRESSO將為測量附近星系中的恆星開闢新的可能性。它的高效率和高解析度將使天文學家能夠以前所未有的細節研究銀河系以外的恆星。更好地理解其他星系中的恆星總是天文學中的優先項目。項目科學家Paolo Molaro說：這個令人印象深刻的裡程碑是多年來由一個龐大的科學家和工程師團隊完成的工作，能夠看到ESPRESSO與所有四臺望遠鏡一起工作，我感到非常高興，我期待著即將到來的令人興奮的科學成果。

  • 知識：科學無國界，博科園-科學科普

  • 參考： Astronomy, ESO, ESO VLT, ESPRESSO, exoplanets, Featured, Very Large Telescope (VLT)

  • 作者：Evan Gough

  • 內容：經“博科園”判定符合今主流科學

  • 來自：Universe Today

  • 編譯：中子星

  • 審校：博科園

  • 解答：本文知識疑問可於評論區留言

  • 傳播：博科園

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