大型双筒望远镜科学产出远远落后


大型双筒望远镜科学产出远远落后

LBT的两个镜面聚集的光线和一个11.8米的望远镜同样多,这使得LBT成为目前世界上最大的望远镜 。
4月,美国亚利桑那州海拔3200米的山峰——格雷厄姆山顶部的天文台发生故障 。一个阀门打开了一条缝 , 使冷却剂流到大双筒望远镜(LBT)的次镜上 。LBT是有着两个8.4米宽的主镜面的庞然大物 。当工作人员察觉时 , 该望远镜较小的次镜上已覆盖了一层冰霜 。冰霜融化毁坏了薄镜,LBT因此成为人们关注的焦点 。
单独来看,该事故属于轻微故障 。在接下来的几个月里,技术人员已经安装了替换零件,以使镜面能恢复工作 。
然而这台耗资2亿美元的望远镜还面临着更大的问题 。尽管2005年它通过左镜看到“第一束光线”,并在2008年打开了第二只“眼睛”,但是LBT在科学产出上落后于其他同等规格的望远镜 。
8年来,望远镜的运行时间中,只有60%用于天文学家观测 , 其他时间都用在了使其仪器正常工作上 。大型望远镜的科学产出通常在几年中会逐渐上升 , 但是经由LBT观测所得到的经过同行评议的论文数量几乎没有增长 。
LBT监督委员会——由美国、意大利和德国的研究人员组成——希望能尽快提高其科学产出 。早在今年2月,该委员会任命Christian Veillet为主席,他的工作主要是尽快提高LBT科学探测的速度 。Veillet在之前担任夏威夷莫纳克亚山上的3.6米加拿大—法国—夏威夷望远镜的主管时,曾完成过这样的任务 。
“长久以来,你只能等待 。”明尼苏达大学天体物理学家、LBT委员会副主席Charles Woodward如是说 。
一方面 , LBT的麻烦是任何大型的多国研究设备都会遇到的——建造时间比计划中要长、设备到达时间晚以及经常发生意外 。另一方面,LBT是世界上唯一一个在同一山峰上安装两个大型镜面的望远镜,从设计建造到观测都非常复杂 。
“我们经常讨论是否能更好地操作 , 以及它能否得到更多的资助 。”图森市亚利桑那大学天文学家、LBT科学和技术委员会主席范晓辉(音译)说 。
LBT能够正常运行非常重要,因为它被视为下一代大型望远镜技术的踏脚石,下一代技术将同时运行多个镜面 。计划在夏威夷和智利建造的30米望远镜将依赖于在LBT测试过的技术系统 。“LBT的8米望远镜并不是最终目标,它只是30米望远镜的过渡 。”意大利罗马INAF天文台的Adriano Fontana如是说,他也是意大利LBT协作项目的主管 。
LBT的维护人员称 , 故障正在修复,且该望远镜将能很快提高其科学性能 。“人们将会看到一切步入正轨 。”亚利桑那大学的Peter Strittmatter说 , 他是LBT项目自成立以来的领头人之一 。
有很多次Strittmatter都认为LBT无法成功 。该项目的最初想法产生于20世纪80年代,当格雷厄姆山被选为望远镜的未来站点时 , 项目曾遇到重大障碍 。与环保人士的冲突 , 特别是关于该山上一种红松鼠亚种的保护问题,使站点建设拖延到了1997年 。
在投资和管理方面 , LBT的国际合作同样复杂 。意大利和德国共享该望远镜3/4的份额,1/8的份额属于位于哥伦布的俄亥俄州立大学,另外1/8由俄亥俄州立大学和其他3所大学共享 。“我经常认为LBT是利益相关团体的联盟 , 而不是项目合作 。”Woodward如是说 。
2002年,LBT建成 。随之而来的是使其正常运作的挑战 。它的巨大规模是一个难题:两个16吨的镜面同时存在于一座山上会引起结构弯曲;另一个问题是如何使两个镜面精确地指向同一个方向 。
而LBT建成之后的大多数时间,都用在了维持最初3对设备的正常运行上 。预期运行的6个设备,目前只有4个在正常运行:两个意大利建造的摄像机、一个德国的光谱仪和一个美国的光谱仪 。
然而天文学家仍在坚持工作 。LBT的两个镜面可以聚集的光线与一个单筒的11.8米望远镜同样多,LBT因此成为目前世界上最大的望远镜 。
LBT的另一项成就是图像清晰 , 这多亏了它的自适应光学系统——使用可变形的次镜纠正了地球大气层对光线的扭曲 。今年春天在冷却剂事故后停止工作的正是其中一面次镜 。亚利桑那大学天文学家Richard Green表示,当自适应光学系统正常工作时,它是“天下无敌的” 。
他于2月卸任LBT委员会主席,部分原因是由于他希望在推动LBT进行更多科学观测之前,将精力放在维护设备上 。LBT灵敏的观测设备可以分辨出彼此距离很近的天体 , 例如恒星周围的行星以及黑洞附近的天体 。
当LBT作为一个巨型双筒望远镜运行后,分辨能力将进一步提高 。该模式需要一种结合光的干涉仪 , 从而产生相当于22.8米望远镜的分辨率 。
今年春天,LBT的干涉仪开始红外探测,寻找太阳系系外行星,以及其他恒星的行星盘中的黄道尘 。美国宇航局(NASA)也计划使用LBT的双筒模式进行相似的观测,试图找到行星形成的位置等 。
【大型双筒望远镜科学产出远远落后】不过这些努力都还在等待中 。7月8日,LBT开始关闭3个月——由于亚利桑那州的季风季节,每个夏天都会如此 。技术人员正在修理次镜 , 干涉仪上关键的实验不得不等待 。“从某种程度上说,LBT是个懒汉,不过在未来的2到3年里,(LBT取得的成就)会让人们忘记它曾经怠工 。”Veillet说 。(中国科学报 张冬冬)