蝇眼透镜阵列可捕获巨型望远镜错过的昏暗物体
809字
2021-03-26 22:38
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火星译客

1609年,伽利略在荷兰的一项发明的基础上,利用玻璃透镜建造了第一台能够研究夜空的望远镜。而艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在本世纪末建造了第一台反射式望远镜,从此反射镜就占据了主导地位:今天的天文学以望远镜为主,望远镜上有10米宽的巨大镜面。

伽利略的方法在新墨西哥州的蜻蜓望远镜上又得到了应用。蜻蜓望远镜由两个由24个佳能长焦镜头组成的飞眼阵列组成。这个月,蜻蜓团队宣布,他们将花费365万美元进行升级,再增加120个镜片,这将使其成为世界上集光能力最大的镜片望远镜。“蜻蜓”望远镜的视野远大于同等的反射望远镜,它有望捕捉到巨大而稀薄的气体云发出的暗淡光芒,这些气体云为宇宙中不可见的暗物质提供了线索。来自多伦多大学的研究小组成员黛博拉·洛克霍斯特说:“'蜻蜓'将提供一种全新的宇宙视角。”

大型望远镜镜擅长从遥远的宇宙中收集光子,并以清晰的分辨率放大特定的物体。 但是它们往往具有较小的视野,内部反射产生的散射星光会淹没来自弥散星云等扩展结构的微弱信号。

十年前,UT的天文学家Roberto Abraham和耶鲁大学的Pieter van Dokkum意识到,在保持镜头宽视场的同时,数十个商业远摄镜头可以聚集多达1米望远镜的光线。 此外,佳能公司刚刚生产出了一个14厘米宽的镜头,带有特殊涂层以减少散射光。 通过将所有48个镜头对准天空的同一部分并堆叠它们的曝光量,亚伯拉罕,范·多姆库姆和他们的同事们可以找到隐藏在清晰视线中的昏暗物体。莱顿天文台的天文学家乔普·沙伊(Joop Schaye)说: “蜻蜓是一个非常有趣的项目,长期以来人们一直忽略低表面亮度的宇宙。”

到目前为止,“蜻蜓”团队的成名主要是发现了许多超扩散星系(UDG),其中一些像银河系一样大,但几乎没有恒星。 在2016年,该团队发现了一颗自转速度比预期快得多的行星,因为只有很少的恒星通过重力将银河系保持在一起。 这表明其全部质量的98%必须以暗物质的形式存在,暗物质平均约占宇宙所有引力质量的85%。

2018年,“蜻蜓”团队发现了这个快速旋转的星系的相反之处:一个旋转非常缓慢的星系,它肯定根本不包含任何暗物质。“UDGs是非常有趣的星系,”格罗宁根大学的天文学家Reynier Peletier说,他正在用位于智利的更大的欧洲VLT巡天望远镜寻找类似的天体。“不管怎样,它们可能掌握着解开暗物质之谜的钥匙。”事实上,van Dokkum说,“蜻蜓”发现的对比鲜明的星系已经给那些试图通过修改引力定律来解释暗物质的理论提出了问题。

在接下来的18个月里,新的镜头将会被添加到“蜻蜓”团队中,这样他们就可以去寻找新的目标:星系周围的模糊气体云。这些云是连接宇宙网中遥远星系的气体细丝的密集末端,这些细丝被认为围绕着富含暗物质的区域聚集在一起。新透镜上的滤光片将只传输氢的微弱红光或氧的绿色光,使这些一束束热的、稀薄的气体更清晰地显现出来。

宇宙的膨胀将来自宇宙物体的光拉伸成波长更长的光,这取决于它们的距离。为了让“红移”的光通过,“蜻蜓”的滤光片可以倾斜不同的角度。增加光穿过玻璃的路径长度也会增加滤光片的传输波长——这一技巧将使仪器的作用范围扩大到大约1亿光年之外的气体云。

这些观测将帮助研究小组了解气体如何流入星系形成新恒星,以及恒星爆炸如何将气体吹回太空。他们还将帮助指导建立充满暗物质的宇宙网的属性模型,以及星系是如何在其中形成的。

为了描绘离星系更远的宇宙网中更微弱的细丝,亚伯拉罕梦想将“蜻蜓号”扩展到一个2000透镜阵列,使其具有与6米望远镜相同的集光能力。“这并不疯狂,”他说。“蜻蜓望远镜很可能是一种全新光学望远镜。”

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