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什么望远镜最好?

时间:2022-02-07 03:26 点击:206 编辑:邮轮网

天文学中不同类型的望远镜,历史最悠久的望远镜非“光学望远镜”莫属。“望远镜”从一开始的问世,它的功能就是为了能够看得更远、更大的图像,当意大利的物理学家“伽利略”,第一次用“望远镜”来观察天空天体时,天文学就与望远镜产生了不解之缘。

光学望远镜

一般人认为望远镜越长、越大秒能够看得更远、更大的图像,但其实这是一个误区,对于天文望远镜的目的,是为了接收更多的光子,而光子的数量决定观测目标的信息,接收的光子越多,了解的信息就越多。

举例说明:

“甚大望远镜”欧洲南方天文台在智利建造的大型光学望远镜,也就是“Very Large Telescope”,简称VLT。

光源所发出的光,通过各种镜片的组合,反射到达了收集光子的传感器(CCD),这个传感器和我们日常生活中的数码相机的传感器一样,

VLT使用了直径8.2米的反射镜面作为主镜,来尽可能更多地接收光子,像这样大的主镜接收到的光子就非常多了。

VLT8.2米的镜子,在制作完成后需要两年多的时间,对其进行恒温冷却及沉降,才能使得表面均匀并且这些镜面需要很强大的支撑系统,望远镜的正常转向工作在使用期间还要克服镜面的热胀冷缩。

通过CCD的长时间曝光,科学家就可以收集到更多的光子,一些研究的基本数据, 通常需要7-8个小时的曝光时间。但并不是建造直径更大的望远镜,就能接收到更多的数据,而是曝光更长的时间就能获得更多的信息数据。

制约光学望远镜最大的一个限制条件就是大气,即使是在海拔2600米以上,空气非常稀薄、干燥,所拍摄的目标也会受到非常严重的大气影响,所以VLT在工作的时候会向天空发射一束激光,其实这束激光就是为了后期修正大气对所拍摄目标数据的影响,修正也是非常有限的,像“哈勃望远镜”这样的太空望远镜,就不会受大气的影响,但是它也会存在一些相对的问题,例如它的经费很高、需要很多维护以及主镜的尺寸还是比较小的。

Cherenkov望远镜

这种望远镜一般用来监测“伽马射线暴”以及高能宇宙射线,来自宇宙的高能射线的轰击大气会产生“Air Shower”(类似暴风雨天里的雷电),雷电的最顶端就是来自宇宙的高能射线,而底部的分支就是轰击所产生飞速移动的粒子,像这种飞速移动的粒子(电子、中微子)它们本身并不会发光,但是当它们的飞行速度大于当下介质下光的速度时,这种粒子在移动的过程中会发光,科学家称之为“Cherenkov Light”。

“Cherenkov望远镜”就是观测高能粒子发出“Cherenkov Light”的设备,但是“Cherenkov Light”极其微弱,非常受到环境以及月光等因素的影响,并且不同于光学望远镜的长时间曝光,“Cherenkov望远镜”需要非常快的曝光速度,一般在10纳秒左右才能捕捉到高能粒子,并且单个“Cherenkov望远镜”并不能对“Air Shower”进行还原,于是科学家就使用多个望远镜,对同一个目标进行照射,再使用立体影像技术对数据进行还原,才能得到效果较好的清晰数据。

像“MAGIC、H.E.S.S、CTA都是属于“Cherenkov”这种类型的望远镜。

光谱望远镜

这种望远镜其实是使用了“欧洲南方天文台VLT”的设备,在接收端换成了一个光谱仪,这个仪器把一束光按不同的波长分割出来,(这个原理和三角棱镜散射出来的色散差不多),通过波长科学家不仅有了光源的数据,还能知道光源间介质的信息(例如中间是否有其它星体?它的介质密度是多少?是否处于离子态?)。光谱望远镜一般都是用来研究星系、星系团、超新星等等。

射电望远镜

这种望远镜的工作原理和电视台的信号接收器原理是一样的,都是接收无线电波信号,由于接收的是无线电波信号,所以这类型的望远镜没有“反射系统”,而是用金属支架构建的,由于接收的信号波长较长,所以受到大气的影响也相对较少,在地面观测相比太空观测有着更加多的优势,这类型的望远镜还拥有一个很大的特点,就是可以探测到很远的外太空,是目前可以探测最远距离的望远镜。

举例说明:

“天眼FAST射电望远镜”

我国自主设计建造的“天眼FAST射电望远镜”,为全球最大的单口径射电望远镜。这台望远镜座落在贵州,于2020年1月11日成功通过国家的验收,现已正式投入使用,这台望远镜不仅口径位列全球第一,而且探测的距离也是全球第一。

“天眼FAST射电望远镜”可以探测到多远?

“射电望远镜阵列”

除了单体的射电望远镜,目前世界上主要采用的是“射电望远镜阵列”,这种望远镜是由多个射电望远镜所组成的阵列,这样的阵列望远镜和“Cherenkov望远镜”有很大的不同。

“射电望远镜阵列”使用的是干涉的原理进行观测,望远镜的数量越多,得到的干涉数据结果也就越清晰,并且阵列望远镜覆盖的面积越大,它的等效镜面尺寸也就越大。

案例:

之前拍摄的黑洞图片,就是联合了世界上多个望远镜组成的阵列,镜面的等效大小和地球体积一样大。

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