科學足跡出版社供稿：科學足跡出版社(SFP)
Science： Liquid mirror telescope opens in India
科學： 液體鏡面望遠鏡在印度投入執行
一種成本低廉的技術
可以用於在月球上建造大型望遠鏡
一款獨特的望遠鏡開始對印度的天空進行觀測，這款望遠鏡采用一個緩慢旋轉的液體水銀圓盤而非借助固體鏡面匯聚光線。之前建設過這類望遠鏡，但是這座4米寬的國際液體鏡望遠鏡（ILMT）是第一座專門用於天文觀測的大型液體望遠鏡，建在喜馬拉雅山的2450米高海拔天文台Devasthal內。
盡管天文學家們只能透過仰頭觀察的方式進行觀測，這台造價僅200萬美元的器材（由比利時、加拿大和印度共同建造）比玻璃鏡望遠鏡要便宜得多。距離國際液體鏡望遠鏡一步之遙就是3.6米口徑的可轉向Devasthal光學望遠鏡（DOT），由同一家比利時公司在同時建造，但造價達到1800萬美元。「簡單的往往就是最好的，」列日大學的專案總監Jean Surdej說。一些天文學家稱，對於在月球上建設的大型望遠鏡，液體鏡是最好的選擇，可以看到宇宙第一批恒星出現時的情況。
當轉動反光液體水銀圓盤時，在重力和離心力的共同作用下，液體水銀會劃出一個完美的拋物面形狀，就像傳統的望遠鏡反射鏡，不需要鑄造玻璃鏡面毛坯，也無需將其表面磨成拋物面，無需塗裝反光鋁。
建設ILMT望遠鏡的想法可以追溯到20世紀90年代末。2012年，裝有水銀的反射圓盤交付印度，但望遠鏡外殼的施工被推遲。之後，研究人員發現他們沒有足夠的水銀。在等待補充水銀期間，新冠疫情爆發，無法向印度運輸貨物。最後，在四月份，研究團隊最終加註了50升旋轉水銀，拋物面層厚度達到3.5毫米。經過漫長的努力後，「我們都非常高興，」團隊成員、英屬哥倫比亞大學溫哥華分校的保羅·希克森（Paul Hickson）說。
隨著地球自轉望遠鏡會掃過整個天空，透過朝向天空的旋轉鏡面可以看到幾乎同滿月一樣寬的天空。「開啟之後就不用管了」，希克森說，觀測的天體在影像中會展現出長長的條紋，之後，將這些單獨的像素疊加在一起，形成一張長曝光影像。望遠鏡在連續幾個夜晚中觀測的大致是同一片天空，因此可以將多個夜晚的曝光影像疊加在一起，可以獲得那些亮度微弱的天體的高度敏感影像。
或者，可以將某一個晚上的影像從下一晚的影像中刪除，以便觀察發生了什麽變化，進而發現一些短暫出現過的天體，如超新星和類星體，以及那些隨著超大質素黑洞消耗物質而盈虧的遙遠星系的明亮核心。Surdej希望搜尋重力透鏡效應的證據，透過重力透鏡效應，星系或星系團的重力會像一個巨大的放大鏡一樣讓更遠的天體發出的光發生扭曲。國際液體鏡望遠鏡對天體亮度的高靈敏度測量結果可以揭示透鏡星系的質素，有助於估計宇宙的膨脹速率。一項研究表明，在國際液體鏡望遠鏡觀測的天空帶中可以看到多達50個透鏡現象。
傳統的巡天望遠鏡覆蓋的天空區域要大得多，例如加州的茲威基瞬變望遠鏡和即將在智利建成的維拉魯賓天文台，但是他們不太可能每天晚上都返回同一片天空尋找變化。希克森說，「我們被迫尋找自己的優勢」。國際液體鏡望遠鏡的另一個優勢是配備了Devasthal光學望遠鏡（DOT），DOT配備的儀器可用於快速檢查被液體望遠鏡發現的稍縱即逝的天體。阿雅巴塔觀測科學研究所所長Dipankar Banerjee說，這種配合方式「更全面，更有科學性」，該研究所負責管理Devasthal天文台。
Surdej說，如果ILMT取得成功，則這項技術可用於在月球上建造更大的液體反射鏡。月球是未來架設大型望遠鏡的一個理想地點，因為月球的地震活動比地球少，而且沒有大氣層。在地球上，地球自轉導致科裏奧利效應，這種效應導致在口徑大於8米的反射鏡中水銀運動會發生扭曲。但月球自轉速度更慢，可以采用口徑更大的液體反射鏡，但不適合使用水銀。水銀太重了，無法運送到月球上，而且水銀會在夜間結冰，在白天蒸發。但在十多年前，液體反射鏡的拓荒者、拉瓦爾大學的厄爾曼·諾博拉（Ermanno Borra）證明，「離子液體」，即冰點較低的輕質熔融鹽，可以在月球上進行使用，並且可以透過一層薄薄的銀塗層使其具有反射功能。
自2000年以來，美國太空總署和加拿大航天局都開展了月球液體反射望遠鏡的研究，但並未更進一步。天文學家希望，目前人們對月球探索的興趣以及SpaceX等私人太空公司提供的太空旅遊服務會刺激相關科研的復蘇。2020年，德克薩斯大學柯士甸分校的一個研究團隊提出了「終極大型望遠鏡」的概念，這是一台100米長的液體反射鏡，架設在月球的南極或北極上，可以連續數年觀察天空中的同一片區域。這台望遠鏡可以收集來自於宇宙誕生之初第一批恒星的微弱光子，那時還未形成星系。亞利桑那大學的資深天文反射鏡制造者羅傑安傑爾(Roger Angel)說，「大型（液體）反射鏡有一個獨特的優勢，遠遠超出了其他天文望遠鏡的能力範圍。」
文章來源：
https://www. science.org/content/art icle/liquid-mirror-telescope-opens-india
以上中文轉譯為譯者個人對於文章的概略理解，論文傳遞的準確資訊請參照英文原文。
