科学足迹出版社供稿：科学足迹出版社(SFP)
Science： Liquid mirror telescope opens in India
科学： 液体镜面望远镜在印度投入运行
一种成本低廉的技术
可以用于在月球上建造大型望远镜
一款独特的望远镜开始对印度的天空进行观测，这款望远镜采用一个缓慢旋转的液体水银圆盘而非借助固体镜面汇聚光线。之前建设过这类望远镜，但是这座4米宽的国际液体镜望远镜（ILMT）是第一座专门用于天文观测的大型液体望远镜，建在喜马拉雅山的2450米高海拔天文台Devasthal内。
尽管天文学家们只能通过仰头观察的方式进行观测，这台造价仅200万美元的设备（由比利时、加拿大和印度共同建造）比玻璃镜望远镜要便宜得多。距离国际液体镜望远镜一步之遥就是3.6米口径的可转向Devasthal光学望远镜（DOT），由同一家比利时公司在同时建造，但造价达到1800万美元。「简单的往往就是最好的，」列日大学的项目总监Jean Surdej说。一些天文学家称，对于在月球上建设的大型望远镜，液体镜是最好的选择，可以看到宇宙第一批恒星出现时的情况。
当转动反光液体水银圆盘时，在重力和离心力的共同作用下，液体水银会划出一个完美的抛物面形状，就像传统的望远镜反射镜，不需要铸造玻璃镜面毛坯，也无需将其表面磨成抛物面，无需涂装反光铝。
建设ILMT望远镜的想法可以追溯到20世纪90年代末。2012年，装有水银的反射圆盘交付印度，但望远镜外壳的施工被推迟。之后，研究人员发现他们没有足够的水银。在等待补充水银期间，新冠疫情爆发，无法向印度运输货物。最后，在四月份，研究团队最终加注了50升旋转水银，抛物面层厚度达到3.5毫米。经过漫长的努力后，「我们都非常高兴，」团队成员、英属哥伦比亚大学温哥华分校的保罗·希克森（Paul Hickson）说。
随着地球自转望远镜会扫过整个天空，通过朝向天空的旋转镜面可以看到几乎同满月一样宽的天空。「打开之后就不用管了」，希克森说，观测的天体在图像中会展现出长长的条纹，之后，将这些单独的像素叠加在一起，形成一张长曝光图像。望远镜在连续几个夜晚中观测的大致是同一片天空，因此可以将多个夜晚的曝光图像叠加在一起，可以获得那些亮度微弱的天体的高度敏感图像。
或者，可以将某一个晚上的图像从下一晚的图像中删除，以便观察发生了什么变化，进而发现一些短暂出现过的天体，如超新星和类星体，以及那些随着超大质量黑洞消耗物质而盈亏的遥远星系的明亮核心。Surdej希望搜寻引力透镜效应的证据，通过引力透镜效应，星系或星系团的引力会像一个巨大的放大镜一样让更远的天体发出的光发生扭曲。国际液体镜望远镜对天体亮度的高灵敏度测量结果可以揭示透镜星系的质量，有助于估计宇宙的膨胀速率。一项研究表明，在国际液体镜望远镜观测的天空带中可以看到多达50个透镜现象。
传统的巡天望远镜覆盖的天空区域要大得多，例如加州的兹威基瞬变望远镜和即将在智利建成的维拉鲁宾天文台，但是他们不太可能每天晚上都返回同一片天空寻找变化。希克森说，「我们被迫寻找自己的优势」。国际液体镜望远镜的另一个优势是配备了Devasthal光学望远镜（DOT），DOT配备的仪器可用于快速检查被液体望远镜发现的稍纵即逝的天体。阿雅巴塔观测科学研究所所长Dipankar Banerjee说，这种配合方式「更全面，更有科学性」，该研究所负责管理Devasthal天文台。
Surdej说，如果ILMT取得成功，则这项技术可用于在月球上建造更大的液体反射镜。月球是未来架设大型望远镜的一个理想地点，因为月球的地震活动比地球少，而且没有大气层。在地球上，地球自转导致科里奥利效应，这种效应导致在口径大于8米的反射镜中水银运动会发生扭曲。但月球自转速度更慢，可以采用口径更大的液体反射镜，但不适合使用水银。水银太重了，无法运送到月球上，而且水银会在夜间结冰，在白天蒸发。但在十多年前，液体反射镜的开拓者、拉瓦尔大学的厄尔曼·诺博拉（Ermanno Borra）证明，「离子液体」，即冰点较低的轻质熔融盐，可以在月球上进行使用，并且可以通过一层薄薄的银涂层使其具有反射功能。
自2000年以来，美国国家航空航天局和加拿大航天局都开展了月球液体反射望远镜的研究，但并未更进一步。天文学家希望，目前人们对月球探索的兴趣以及SpaceX等私人太空公司提供的太空旅游服务会刺激相关科研的复苏。2020年，德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究团队提出了「终极大型望远镜」的概念，这是一台100米长的液体反射镜，架设在月球的南极或北极上，可以连续数年观察天空中的同一片区域。这台望远镜可以收集来自于宇宙诞生之初第一批恒星的微弱光子，那时还未形成星系。亚利桑那大学的资深天文反射镜制造者罗杰安杰尔(Roger Angel)说，「大型（液体）反射镜有一个独特的优势，远远超出了其他天文望远镜的能力范围。」
文章来源：
https://www. science.org/content/art icle/liquid-mirror-telescope-opens-india
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