世界最大望远镜镜面的最后一段铸造成功

世界最大望远镜镜面的最后一段铸造成功 这幅艺术家绘制的效果图显示的是智利北部 Cerro Armazones 上正在运行的超大望远镜的夜景。图中的望远镜使用激光在大气层的高处制造人造恒星。图片来源：ESO/L.Calçada目前正在智利阿塔卡马沙漠建造的欧洲南方天文台超大望远镜（ESO's ELT）距离完工又近了一步。德国肖特公司（SCHOTT）已成功交付了望远镜主镜（M1）949 个部件中最后一个部件的毛坯。M1 的直径超过 39 米，将是迄今为止为望远镜制造的最大镜子。由于 M1 太大，无法用一整块玻璃制作，因此它将由 798 个六边形片段组成，每个片段厚约 5 厘米，宽 1.5 米，共同收集的光量是人眼的数千万倍。另外还生产了 133 个六边形片，以方便望远镜投入使用后的维护和重新涂层。欧洲南方天文台还采购了 18 个备用镜片，使总数达到 949 个。欧洲南方天文台（ESO）的超大望远镜（ELT）的主镜被称为 M1，它将是迄今为止为望远镜制造的最大镜子。M1 的直径超过 39 米，由于镜面太大，无法用一整块玻璃制作，而是由 798 块六边形镜片组成，每块镜片厚约 5 厘米，宽 1.5 米，共同作用收集的光线是人眼的数千万倍。另外还生产了 133 个六边形片段，以方便望远镜投入使用后的维护和重新涂层。欧洲南方天文台还采购了 18 个备用镜片，使总数达到 949 个。现在，德国肖特公司已经成功铸造出了 949 个舱段中最后一个的坯件，如图所示。M1坯件是一种成型材料，经抛光后成为镜片，由ZERODUR©制成，这是肖特公司开发的一种低膨胀玻璃陶瓷材料，并针对阿塔卡马沙漠中 ELT 基地的极端温度范围进行了优化。从图中可以看到第 949 个镜片在切割成六边形和抛光之前的样子这些步骤将由法国赛峰 Reosc 公司完成。图片来源：肖特公司M1 镜片由 ZERODUR 材料制成，这种材料是肖特公司开发的一种低膨胀玻璃陶瓷材料，并在 ELT 位于阿塔卡马沙漠的生产基地针对极端温度范围进行了优化。该公司还在其位于德国美因茨的工厂制造了另外三个 ELT 反射镜（M2、M3 和 M4）的坯件。"欧洲南方天文台从肖特订购的不仅仅是 ZERODUR。"欧洲南方天文台 ELT 光学机械主管 Marc Cayrel 说。"通过与 ESO 的密切合作，肖特对每一个生产步骤都进行了微调，使产品能够满足甚至超过 ELT 的苛刻要求。在批量生产 230 多吨这种高性能材料的过程中，始终保持了坯料的出色质量。因此，ESO 十分感谢我们值得信赖的合作伙伴肖特公司技术精湛的专业团队"。显示 ESO 超大望远镜主镜（M1）的计算机渲染图。图片来源：ESO肖特公司 ELT 项目负责人 Thomas Werner 说："我们整个团队都为完成公司历史上最大的单笔 ZERODUR 订单而激动不已。在这个项目中，我们成功地完成了数百块 ZERODUR® 镜面基板的批量生产，而我们通常只进行单件生产。能为塑造天文学的未来出一份力，是我们所有人的荣幸。"浇铸完成后（见下面的视频），所有部件都要经过一个多步骤的国际旅程。在经过缓慢的冷却和热处理后，每个坯件的表面都在肖特公司进行超精密打磨。然后，这些坯料被运往法国赛峰集团的 Reosc 公司，在那里，每块坯料都被切割成六边形，并在整个光学表面上以 10 纳米的精度进行抛光这意味着镜子表面的不平整度将小于头发丝宽度的千分之一。参与 M1 节段组件工作的公司还包括荷兰 VDL ETG Projects BV 公司负责生产节段支架；德国-法国 FAMES 联合公司负责开发并最终完成 4500 个纳米精度传感器的制造，这些传感器用于监测每个节段的相对位置；德国 Physik Instrumente 公司负责设计并制造 2500 个执行器，这些执行器能够以纳米精度定位节段；丹麦 DSV 公司负责将节段运往智利。经过抛光和组装后，每个 M1 片段都要漂洋过海运往位于阿塔卡马沙漠的欧洲南方天文台帕拉纳尔天文台的 ELT 技术设施70 多个 M1 片段已经完成了 10000 公里的旅程。在距离 ELT 施工现场仅几公里之遥的帕拉纳尔，每个 M1 片段都被镀上一层银，使其具有反光性，之后将被小心存放，直到望远镜的主体结构准备好接收它们。欧洲南方天文台的 ELT 将于本十年晚些时候开始运行，届时它将成为世界上最大的天眼。它将应对我们这个时代最大的天文挑战，并取得迄今为止难以想象的发现。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯太空望远镜揭示关键恒星形成区N79的细节

韦伯太空望远镜揭示关键恒星形成区N79的细节 詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）捕捉到了位于大麦哲伦星云中一个充满活力的恒星形成区N79的图像，凸显了它作为年轻版狼蛛星云的潜力。这次观测通过中红外光揭示了该区域发光的气体和尘埃，为了解早期宇宙的恒星形成过程和化学成分提供了宝贵的信息。图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、O. Nayak、M. MeixnerN79是一个巨大的恒星形成复合体，位于一般未被探索的LMC西南区域，跨度大约1630光年。N79通常被认为是年轻版的30 Doradus（又称塔兰图拉星云），后者是韦伯最近的另一个目标。研究表明，在过去的 50 万年里，N79 的恒星形成效率要比30 Doradus高出 2 倍。这幅特殊的图像以三个巨型分子云团中的一个为中心，被称为 N79 South（简称 S1）。围绕着这个明亮物体的明显"星芒"图案是一系列衍射尖峰。所有像韦伯望远镜这样使用镜面收集光线的望远镜，都会因为望远镜的设计而产生这种人工痕迹。在韦伯望远镜中，由于韦伯望远镜的 18 个主镜部分呈六边形对称，因此出现了六个最大的衍射尖峰。只有在非常明亮、紧凑的天体周围才会出现这样的图案，因为所有的光线都来自同一个地方。大多数星系，即使在我们眼中看起来非常小，也比单颗恒星更暗、更分散，因此不会出现这种图案。在中红外成像仪捕捉到的较长的光波长下，韦伯拍摄到的 N79 星展现了该区域发光的气体和尘埃。这是因为中红外光能够揭示云层深处的情况（而较短波长的光会被星云中的尘粒吸收或散射）。一些仍然嵌入的原恒星也出现在这个区域。天文学家之所以对这样的恒星形成区域感兴趣，是因为它们的化学成分与宇宙只有几十亿年历史、恒星形成达到顶峰时观测到的巨大恒星形成区域的化学成分相似。银河系中的恒星形成区并没有像N79那样以如此迅猛的速度产生恒星，它们的化学成分也不尽相同。韦伯望远镜现在为天文学家提供了一个机会，将对 N79 星区恒星形成的观测结果与望远镜对宇宙早期遥远星系的深入观测结果进行对比。对N79的这些观测是韦伯计划的一部分，该计划正在研究形成中恒星的周星盘和包层在不同质量范围和不同演化阶段的演化情况。韦伯的灵敏度将使科学家们能够首次探测到质量与太阳相近的恒星周围的行星形成尘埃盘，这些恒星位于 LMC 的距离上。该图像包括蓝色的 7.7 微米光、青色的 10 微米光、黄色的 15 微米光和红色的 21 微米光（分别为 770W、1000W、1500W 和 2100W 滤光片）。 ... PC版： 手机版：

爱因斯坦望远镜将从地下250米开启天文学新纪元

爱因斯坦望远镜将从地下250米开启天文学新纪元 爱因斯坦望远镜建在地下约 250 米处。它将利用三条隧道（每条隧道长十公里）中的干涉仪测量早期宇宙中黑洞的碰撞。资料来源：NIKHEF宇宙如何制造黄金？2017年夏天，对于天文学家来说是极其激动人心的一天：8月17日，三个引力波探测器记录了一个新信号。全球数百台望远镜立即对准了疑似原点，果然在那里看到了一个发光的天体。这是第一次以光学和引力波两种方式探测到两颗中子星的碰撞。中子星是宇宙中非常特别的东西：它们是燃烧殆尽的恒星，不再发出任何可见辐射。它们的重量略大于太阳，但质量却挤压在直径不到 20 千米的球体中。它们碰撞的力量如此巨大，以至于原子核被撕裂，巨大的质量喷射而出，形成了金等重原子。亚琛工业大学的天体物理学家阿希姆-施塔尔（Achim Stahl）教授苦笑着解释说："与中子星的质量相比，被创造出来的黄金并不多，只有几个月球质量。但研究人员非常肯定，宇宙中的大部分黄金都是在这种巨大的爆炸中产生的。因此，我们戴在手指上的金戒指已经经历了银河系的历史。"目前，弗劳恩霍夫激光技术研究所（Fraunhofer ILT）正在开发高稳定性掺钬光纤放大器的原型。这种新型激光技术还可用于其他应用领域，例如量子技术或医疗技术。资料来源：弗劳恩霍夫 ILT，德国亚琛引力波探测器开启天文学新篇章借助引力波探测器，我们已经对中子星的碰撞有了更多的了解。按照银河系的标准，这些碰撞过程非常迅速。过去，如果我们非常幸运，我们可以记录到持续时间不到一秒的伽马射线暴。当黑洞碰撞时，目前的引力波探测器能够测量到的信号非常短。2015 年测量到的第一个引力波信号仅有 0.2 秒多长。当超重物体在宇宙中相互绕行，然后发生碰撞时，就会产生这种波。2017 年夏天探测到的信号长达 100 秒，因此立即可以看出这一定是新的东西。引力信号停止后不久，记录到了伽马射线暴；随后，在不同波长范围内观测到了爆炸的余辉，并探测到了金和铂等重元素的踪迹。该事件被确定为两颗中子星的碰撞。同时观测到引力波和电磁信号，开启了观测天文学的新篇章。天体物理学家斯塔尔解释说："事实上，光学信号对在天空中找到这颗恒星起了决定性作用。"爱因斯坦望远镜掺铥光纤放大器的实验室设置。资料来源：弗劳恩霍夫 ILT，德国亚琛我们与宇宙的"耳朵"几个世纪以来，天文学仅限于观测可见辐射。随着对电磁波谱有了更好的了解，天文学家增加了许多新的观测方法，探测到了无线电波，并通过计算和模拟大大扩展了人类的知识。一百多年前，当爱因斯坦提出广义相对论时，他也提出了一个想法：可能存在与电磁波谱无关的波。与声波类似，它们应该会让远处的测试样本"晃动"一下。大的加速质量应该会在太空中发出这样的波。然而，在地球上，引力波引起的摆动非常微弱，其运动比原子直径还要小得多。尽管如此，现在测量引力波已经成为可能。这对天文学家来说是一个新时代。所谓的激光干涉仪就能做到这一点。它们由两端带有反射镜的两臂组成。激光束进入干涉仪，在中间的分光镜处被分束。激光束到达两臂的末端反射镜，然后返回分光镜。如果臂端反射镜的位置发生变化，相应激光束的传输时间就会发生微小的变化。将受影响的反射镜发出的激光束与反射镜未移动的另一干涉仪臂发出的激光束进行比较，就能测出两者的时间差。目前引力波探测器的这种测量精度总是令人吃惊，即使是物理学家也不例外，斯塔尔教授解释说："我们的测量精度不到质子直径的千分之二。质子是原子核的组成部分。具有讽刺意味的是，我们需要已知最小粒子的精确度，才能探测到宇宙中最大的事件黑洞的合并。"早在 20 世纪 60 年代，人们就开始尝试测量引力波。然而，只有目前的第二代激光测量设备才能达到这种极高的精度，目前已经探测到大约 100 次黑洞或中子星的碰撞。爱因斯坦望远镜施塔尔教授是德国爱因斯坦望远镜团体的成员，目前正在研究下一代引力波探测器。第三代测量设备的灵敏度比目前使用的设备高十倍。计划中的引力波观测站以广义相对论创始人的名字命名为"爱因斯坦望远镜"。"我们希望用它来观测宇宙中比目前可能观测到的引力波大一千倍的区域。"天体物理学家解释说："这样，我们就能发现更多目前的仪器还不够灵敏的引力波源。这也适用于以较低频率发射引力波的较重物体。"爱因斯坦望远镜将由三个嵌套探测器组成。每个探测器将有两个激光干涉仪，臂长 10 公里。为了尽可能屏蔽干扰，天文台将建在地下 250 米处。不过，科学家们已经考虑得更远了："爱因斯坦望远镜将与从射电到伽马射线的电磁波谱中的新一代创新天文台一起工作。我们称之为多信使天文学，"Stahl 教授描述道。"除了探测引力波的'耳朵'，我们还将有探测非常不同信号的'眼睛'。这些信号将共同提供前所未见的宇宙事件的实时传输"。今后，引力波探测器将持续运行，并在信号出现时及时"倾听"。如果有几个这样的探测器捕捉到信号，就可以计算出它的起源区域，并将其他光学望远镜与之对准。与 2017 年夏天的中子星碰撞一样，届时就可以进行多次系统测量。科学家们希望从中获得许多新的见解，例如关于早期宇宙或关于所有比铁重的元素在碰撞中形成的见解。欧洲和世界各地的探测器这种复杂的测量需要全球合作。因此，美国也在开发第三代探测器的概念设计："宇宙探测器"将与爱因斯坦望远镜组成全球探测器网络。2021 年，欧洲人将爱因斯坦望远镜列入了欧洲研究基础设施战略论坛（ESFRI）的路线图。欧洲研究基础设施战略论坛成立于 2002 年，目的是使各国政府、科学界和欧盟委员会能够共同制定和支持欧洲研究基础设施的概念。随着爱因斯坦望远镜被纳入 ESFRI 路线图，它已进入筹备阶段。预算估计为 18 亿欧元。预计每年的运行费用约为 4000 万欧元。计划于 2026 年开始建造，2035 年开始观测。目前正在进行选址研究。预计将在 2024 年做出决定。目前正在调查两个可能的地点：一个在撒丁岛，另一个在德国、比利时和荷兰三国交界处的 Euregio Meuse-Rhine 地区。在评估选址时，研究合作伙伴不仅要考虑建造的可行性，还要预测当地环境对探测器灵敏度和运行的影响程度。该项目将为相关地区带来诸多益处：18 亿美元中的很大一部分将用于施工措施。仅举两个例子，就需要三倍于十公里的隧道和十二倍于十公里的真空管道。许多公司已经参与了该项目。一个庞大的团队已经在不同的地点投入实际测量设备的工作。除亚琛工业大学外，还包括位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）。该研究所目前正在开发新的激光器，如果没有这些激光器，就不可能进行新的测量。来自弗劳恩霍夫激光技术研究所的项目经理帕特里克-贝尔（Patrick Baer）证实说："我们在这里开发的可能用于爱因斯坦望远镜的激光器设计独特，专门用于测量引力波。"作为爱因斯坦望远镜研究小组的负责人，他代表着弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）和生产技术研究所（IPT）以及亚琛工业大学激光技术系和光学系统技术系的研究小组。"不过，在简化版中，为这一应用领域开发的激光技术也可用于其他应用领域，例如量子技术。但所获得的知识也有助于医疗技术领域的激光开发：例如，波长为 2 µm 的激光适用于粉碎肾结石和膀胱结石"。归根结底，这就是弗劳恩霍夫国际激光技术研... PC版： 手机版：