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：

哈勃的固定焦距仪器如何捕捉浩瀚的宇宙？

哈勃的固定焦距仪器如何捕捉浩瀚的宇宙？ 这幅大麦哲伦星云中的球状星团 NGC 1651 的图像，展示了由于哈勃的固定视场和天体与地球的距离，不同大小的天体是如何出现在哈勃的图像中的 信用：ESA/哈勃和 NASA, L. Girardi, F. Niederhofer这幅图像的一个显著特点是球状星团几乎占满了整幅图像，尽管球状星团的直径只有大约 10 到 300 光年（NGC 1651 的直径大约为 120 光年）。相比之下，许多哈勃每周图片中的星系（直径可达数千万或数亿光年）也或多或少地占满了整幅图片。望远镜视场解释一个常见的误解是，哈勃望远镜和其他大型望远镜能够像地球上的专业相机一样，通过放大来观测大小迥异的天体。然而，虽然小型望远镜可以在一定程度上放大或缩小，但大型望远镜却不能。每台望远镜的仪器都有固定的"视场"（一次观测所能观测到的天空区域的大小）。例如，哈勃的宽视场照相机 3（WFC3）的紫外线/可见光通道，也就是用于收集本图所用数据的通道和仪器，其视场大约为从地球上看到的月球直径的十二分之一。每当 WFC3 进行观测时，它所能观测到的天空区域就这么大。捕捉宇宙尺度哈勃能观测到大小如此悬殊的天体的原因有两个。首先，天体的距离决定了它从地球上看有多大，因此相对较远的整个星系在天空中所占的空间可能与相对较近的球状星团（如 NGC 1651）相同。事实上，在这张图片中，球状星团的正左侧还潜藏着一个遥远的螺旋星系虽然它无疑比这个星团大得多，但在这里显得很小，足以与前景恒星融为一体！其次，跨越天空不同部分的多幅图像可以镶嵌在一起，为哈勃视场太大的天体生成单幅图像。这是一项非常复杂的工作，通常不会在"每周图片"中使用，但在哈勃最经典的一些图片中使用过。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

#两岸国际【Now新闻台】中国和法国首个联合研制的天文卫星成功发射升空，是中法在航天领域的重要合作成果。

#两岸国际 【Now新闻台】中国和法国首个联合研制的天文卫星成功发射升空，是中法在航天领域的重要合作成果。 卫星由长征二号丙运载火箭搭载，在西昌卫星发射中心升空。 卫星配备分别由中法双方研制的伽玛射线监视器，和光学望远镜等四台科学载荷；其中大视场探测仪会捕捉天空中无法预测的伽马射线暴，一旦发现目标，卫星会自动转向，利用两个小视场望远镜对准，长时间、高精度观测，测量伽玛射线暴的电磁辐射性质，研究宇宙的演化和暗能量，了解伽玛射线暴的起源和物理性质。

日本发射火箭搭载探索宇宙起源的 X 射线望远镜、月球着陆器

日本发射火箭搭载探索宇宙起源的 X 射线望远镜、月球着陆器 日本周四发射了一枚火箭，运载着一台将探索宇宙起源的 X 射线望远镜以及一个小型月球着陆器。 日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）通过现场视频直播了 HII-A 火箭从日本西南部种子岛航天中发射的情况。 “我们升空了，”火箭在一阵烟雾中升空，然后飞越太平洋，日本宇宙航空研究开发机构的解说员说道。 发射 13 分钟后，火箭将一颗名为 X 射线成像和光谱任务 (XRISM) 的卫星送入地球轨道，该卫星将测量星系之间的速度和构成。

天体物理学家发现新的引力波探测方法 探索宇宙最深处的奥秘

天体物理学家发现新的引力波探测方法 探索宇宙最深处的奥秘 科大物理系刘教授团队提出的突破性概念，可让地球磁层中的单个天文望远镜成为全球变暖信号的探测器。资料来源：香港科技大学在香港科技大学物理系副教授刘涛教授的领导下，研究小组的创新方法可以利用行星磁层中现有的、技术上可行的天文望远镜成功探测高频引力波。这将为以有效和技术可行的方式研究早期宇宙和剧烈宇宙事件开辟新的可能性。引力波（GW）由各种天文现象产生，如早期宇宙的相变和原始黑洞的碰撞。然而，引力波的影响极其微弱，目前只能通过干涉测量法在相对较低的频段发现引力波。因此，利用全球升温潜能值观测宇宙面临着巨大的技术挑战，特别是在探测一千赫以上的高频段时，干涉测量法的使用受到很大限制。为了解决这一难题，刘涛教授和他的博士后研究员张晨博士与中国科学院高能物理研究所的任静研究员合作，在最近的研究中取得了重大突破。这项研究利用了一个有趣的物理效应：驻留在磁场中的全球瓦可以转化为潜在的可探测电磁波。通过利用行星磁层内的延伸路径，转换效率得以提高，从而产生更多的电磁波信号。对于具有宽视场的望远镜来说，由于这种行星实验室内的信号通量具有广阔的角度分布，因此探测能力可以得到进一步提高。这种创新方法可使单个天文望远镜充当全球变暖信号的探测器。通过组合多个望远镜，可以实现高频全球变暖频率的广泛覆盖，从兆赫兹到1028赫兹不等。这一频率范围相当于天文观测中使用的电磁波谱，其中有很大一部分是以前在探测 GW 时从未探索过的。这项研究对低地球轨道卫星探测器和木星磁层内正在进行的任务的灵敏度进行了初步评估。这项研究发表在今年 3 月的《物理评论快报》上，随后，《自然- 天文学》在 5 月发表了一篇题为"行星大小的实验室提供了宇宙学见解"的文章，重点介绍了这项研究。这强调了这项研究在为未来新型全球变暖探测技术研究铺平道路方面的重要意义。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1103/PhysRevLett.132.131402DOI: 10.1038/s41550-024-02285-w ... PC版： 手机版：

暗物质探测器欧几里得空间望远镜出现结冰问题 工程团队正在制定除冰计划

暗物质探测器欧几里得空间望远镜出现结冰问题 工程团队正在制定除冰计划 欧洲空间局目前注意到欧几里得探测器的望远镜正在逐渐失去视力，分析发现主要是镜片上结了一层薄薄的水冰，尽管这些水冰可能只有几十纳米厚，但这依然会严重影响欧几里得的观测能力。欧几里得探测器是在 2023 年 7 月发射的，之后科学团队开始校准望远镜的仪器，在这个过程中科学团队利用可见光相机 (VIS) 相机反复观察到有一些恒星的光度下降。恒星的光度在百万年的尺度上几乎都是变化很小的，除非进入了演化末期，因此科学团队认为这显然不是恒星的问题，而是探测器的问题。经过几个月的调查后，科学团队初步认为光学仪器的镜子上可能结冰了，大约有几层的水分子，这影响了欧几里得探测器的观测能力。欧洲空间局称这很有可能是因为欧几里得探测器在地球上的组装过程中吸收了空气中的水汽，现在在太空中这些水汽逐渐从各个组件中释放出来，在太空的超低温中附着在它们碰到的地方。欧几里得探测器目前运行在距离地球约 150 万公里的轨道上，找个人带个抹布去擦擦显然是不可能的，所以科学团队正在制定除冰计划，计划利用净化程序来加热组件。这个净化程序是在发射前就完成开发的，确实可以用来加热然后融化水冰，然而望远镜的机载加热器可能也会影响其机械机构，例如导致膨胀，从而导致组件无法恢复到原来的尺寸。欧空局目前的计划是先发送命令来加热低风险的光学组件，包括两个可以独立加热的镜片，如果这无法解决问题，那只能对其他镜片组继续加热了。之前欧几里得空间望远镜也发生过一些令人担忧的故障，例如发射后科学团队发现精细制导传感器偶尔会失去对引导星的追踪，引导星是用来帮助望远镜指向宇宙特定区域的一种方式，不过这个问题发现后，工程团队制作了一个补丁成功解决了问题。最后，B 站 UP 主 _宇正_ 是欧几里得空间望远镜项目的团队成员，有兴趣的用户也可以在 B 站关注他获取关于欧几里得望远镜的一些科普视频： ... PC版： 手机版：