柯士甸德州大学天文学家重提在月球上建立终极大型望远镜的计划

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柯士甸德州大学(University of Texas at Austin)天文学博士后研究员安娜·绍尔(Anna Schauer)领导的研究小组发现,十年前美国太空总署搁置的望远镜想法可以解决其它望远镜无法解决的问题:它能够研究宇宙中的第一批恒星。

柯士甸德州大学(University of Texas at Austin)天文学博士后研究员安娜·绍尔(Anna Schauer)领导的研究小组发现,十年前美国太空总署搁置的望远镜想法可以解决其它望远镜无法解决的问题:它能够研究宇宙中的第一批恒星。

研究理论家沃尔克·布洛姆(Volker Bromm)教授指出,在整个天文学的历史中,望远镜变得越来越强大,使我们能够探测相继更早的宇宙射线的源头,甚至比大爆炸还要近。 即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜将到达星系首次形成的时间。但是理论预测,甚至还有更早的时间,当时星系尚不存在,而是单个恒星首先形成的地方-难以捉摸的第三代恒星。 这一刻非常初亮的时刻甚至超出了强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜能力,而是需要一个终极望远镜。 ”

第一批恒星大约在130亿年前形成。 它们是独特的,由氢气和氦气混合而成,可能比太阳大几十或一百倍。 绍尔博士新计算结果显示,以前提出的设施,即见从月球表面运行的液体镜望远镜,可以研究这些恒星。 该设施由亚利桑那大学的罗杰·安吉尔(Roger Angel)教授领导的团队在2008年提出,称为月球液体镜面望远镜(Lunar Liquid-Mirror Telescope)。

美国航天局在十年前就对这个计划进行分析,但决定不继续该项目。 根据柯士甸德州大学麦当劳天文台的资深研究科学家尼夫·德罗里(Niv Drory)的说法,当时还没有支持寻找最早恒星的科学,现时这款望远镜非常适合解决这个问题。

绍尔博士为称为终极大望远镜(Ultimately Large Telescope)草拟计划中一台直径一百米的月球液体镜望远镜。它可以从月球表面自动运行,从月球上的太阳能收集站接收电力,并将数据中继到月球轨道上的卫星。

望远镜的镜子不是液体玻璃,而是液体制成的,因为它更轻,更便宜。 容易运送到月球。 望远镜的镜子是一桶旋转的液体,上面是金属(因而反射)的液体。 (以前的液体镜望远镜使用汞。 )桶会连续旋转,以使液体表面保持正确的抛物面形状,用作镜子。望远镜是静止的,位于月球北极或南极的陨石坑内。 要研究宇宙第一批恒星,它将连续地盯着同一片天空,从它们中收集尽可能多的光。布洛姆教授说:我们生活在一个由星星组成的宇宙中,这是一个关键问题,恒星的形成是如何在宇宙历史早期发展。

当大爆炸所设定的原始条件让位于不断增长的宇宙时,第一批恒星的出现标志着宇宙历史上的关键转变。 最终将生命带给像我们这样的行星,出现生命和智慧生物。第一束光的这一时刻超出了当前或近距望远镜的能力。 因此,考虑终极大望远镜是很重要,它能够在时空边缘直接观测那些难以捉摸的第一颗恒星。

研究小组建议天文学界重新考虑搁置的月球液体镜望远镜计划,以此作为研究宇宙中这些第一批恒星的方式。

【图、文:节译自柯士甸德州大学麦当劳天文台2020年11月16日新闻公布】研究全文刊登在稍后出版的《天体物理学
报》

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